Le stockage de l'énergie, en particulier au moyen de batteries, devient un pilier essentiel d'un avenir énergétique plus durable et plus indépendant. Qu'il s'agisse de stocker l'énergie produite par les panneaux solaires ou de profiter des tarifs horaires de l'électricité, les batteries nous permettent de mieux contrôler notre énergie.

Mais quel est le “coût réel” de cette énergie stockée ? Il ne suffit pas de considérer le prix d'achat de la batterie. Il faut tenir compte de la quantité d'énergie qu'elle fournira pendant toute sa durée de vie. C'est là que le Coût nivelé de l'accumulation (LCOS).

Qu'est-ce que le LCOS (Levelised Cost of Storage) ?

Imaginez le LCOS comme le coût moyen par kilowattheure (kWh) d'énergie que la batterie est capable de fournir pendant toute sa durée de vie. C'est un peu comme calculer le coût par litre de carburant qu'une voiture consommera pendant sa durée de vie, en tenant compte non seulement du prix initial de la voiture, mais aussi de la quantité d'essence dont elle aura besoin.

Le LCOS nous permet de comparer différentes solutions d'accumulation sur une base équitable et de comprendre réellement l'investissement à long terme.

Les données dont nous disposons pour votre batterie

Pour nos calculs, nous disposons des informations cruciales suivantes concernant votre batterie spécifique :

1. Coût d'achat : €4.900
2. Capacité nominale : 10 kWh (C'est la quantité d'énergie que la batterie peut stocker lorsqu'elle est neuve et complètement chargée)
3. Cycles de vie déclarés : 6 500 cycles (un “cycle” se produit chaque fois que la batterie est chargée puis entièrement déchargée. Une utilisation partielle compte pour une fraction de cycle).
4. Capacité résiduelle en fin de vie : 60% (Cela signifie qu'après 6 500 cycles, la batterie sera encore capable de stocker et de fournir environ 60% de sa capacité initiale de 10 kWh. Ce point est souvent considéré comme la “fin de vie” pour de nombreuses applications, bien que la batterie puisse continuer à fonctionner avec des performances réduites).

Des concepts scientifiques et techniques expliqués simplement

Avant de procéder au calcul, il convient de mieux comprendre les termes :

• Kilowattheures (kWh) : C'est l'unité de mesure de l'énergie électrique. Le kWh est l'essence des appareils électriques. Une ampoule de 100 watts allumée pendant 10 heures consomme 1 kWh. La capacité de 10 kWh de votre batterie signifie que, lorsqu'elle est neuve, elle peut alimenter, par exemple, un four de 1 kW pendant 10 heures (ou un appareil de 1 kW pendant 10 heures).
• Cycle de charge/décharge : Une pile au lithium ne dure pas indéfiniment. Chaque fois qu'elle est utilisée (chargée et déchargée), elle subit une légère dégradation. Un cycle complet équivaut à une décharge complète de la batterie suivie d'une recharge complète. La durée de vie d'une batterie est souvent exprimée en nombre de cycles complets qu'elle peut supporter avant que ses performances ne baissent de manière significative.
• Dégradation de la batterie : L'utilisation (cycles) et le temps conduisent à une réduction progressive de la capacité maximale de la batterie. La batterie de 10 kWh, après quelques cycles, peut ne contenir que 9 kWh, puis 8 kWh et ainsi de suite, jusqu'à ce qu'elle atteigne les 60% de capacité initiale spécifiés. Ce phénomène est normal et attendu.
• Débit énergétique total : Voici le chiffre essentiel pour le LCOS. Il ne s'agit pas simplement de la capacité nominale multipliée par les cycles (10 kWh * 6500 cycles = 65 000 kWh). En effet, la capacité diminue dans le temps. Il faut tenir compte de l'énergie fournie en chacun sachant que l'énergie par cycle diminue avec la capacité.

Calcul simplifié de l'énergie totale livrable

Pour obtenir un calcul simple mais raisonnable de l'énergie totale livrable, nous pouvons faire la moyenne de la capacité utile sur la durée de vie de la batterie. La batterie commence avec 10 kWh et finit avec 6 kWh (la 60% avec 10 kWh).

• Capacité initiale : 10 kWh
• Capacité en fin de vie : 10 kWh * 60% = 6 kWh
• Capacité moyenne estimée pour la durée de vie : (10 kWh + 6 kWh) / 2 = 8 kWh

Nous pouvons maintenant estimer l'énergie totale que la batterie fournira au cours de ses 6 500 cycles en utilisant cette capacité moyenne :

• Énergie totale livrable ≈ Capacité moyenne * Nombre de cycles
• Énergie totale livrable ≈ 8 kWh/cycle * 6 500 cycles = 52 000 kWh

Cette estimation (52 000 kWh) représente la quantité totale d“”essence" que vous obtiendrez de cette batterie au cours de sa durée de vie, en tenant compte de la dégradation.

Le calcul du LCOS

Maintenant que nous disposons de l'énergie totale livrable et du coût initial, nous pouvons calculer le LCOS de base :

LCOS=Total de l'énergie distribuableCoût total​

Dans notre cas le plus simple, nous considérons uniquement le coût d'achat comme le “coût total” :

LCOS=52.000 kWh€4.900​

$$LCOS\approx €0,094\text{ par kWh}$$

Ainsi, en se basant uniquement sur le coût initial et la durée de vie estimée, chaque kilowattheure d'énergie que vous utilisez à partir de cette batterie vous “coûte” environ 9,4 centimes d'euro.

Que manque-t-il pour que le calcul soit plus complet ? (Facteurs supplémentaires)

Le calcul que nous avons effectué est une excellente base, mais un LCOS vraiment complète doit prendre en compte d'autres facteurs qui influencent le coût réel :

1. Les coûts d'exploitation et de maintenance (O&M) : Il y a des coûts pour la surveillance, le logiciel, les interventions techniques mineures, le nettoyage (si nécessaire). Ces coûts, bien que souvent faibles pour les batteries résidentielles, doivent être ajoutés au coût total.
2. Efficacité des trajets aller-retour (RTE) : Aucun système de stockage n'est efficace à 100%. Pendant la charge et la décharge, une partie de l'énergie est perdue (dissipée sous forme de chaleur). L'ETR typique des batteries au lithium se situe entre 85% et 98%. Si le RTE est de 90%, cela signifie que pour tirer 1 kWh de la batterie, vous devez avoir utilisé environ 1,11 kWh. Cela réduit l'énergie réellement utilisable que l'énergie injectée, ce qui augmente effectivement le coût par kWh livré. Pour un calcul plus précis, l'énergie livrable (52 000 kWh) doit être multipliée par l'ETR (par exemple 52 000 * 0,90).
3. Coûts ou valeur en fin de vie : Qu'advient-il de la batterie lorsqu'elle atteint la capacité 60% ? Y a-t-il des coûts d'élimination ou de recyclage ? Existe-t-il une valeur résiduelle (peut-être pour une utilisation moins exigeante, ce que l'on appelle la “seconde vie”) ? Ces facteurs influencent également le coût total final.
4. Facteur d'actualisation (taux d'actualisation) : Dans une analyse financière complète, on considère la valeur de l'argent dans le temps. Un euro dépensé aujourd'hui vaut plus qu'un euro dépensé dans 10 ans. Ce facteur, typique de l'analyse financière, rendrait le calcul plus complexe mais plus précis d'un point de vue économique.

Conclusion

Le calcul du coût nivelé du stockage (LCOS) est un outil puissant pour évaluer la rentabilité d'un système de batteries. En utilisant les données fournies (coût d'achat, capacité, cycle de vie et capacité en fin de vie), nous avons estimé un LCOS de base de l'ordre de 0,094 € par kWh pour votre batterie.

Cette valeur vous donne une idée précise du coût intrinsèque de l'énergie que vous stockerez et utiliserez à partir de votre batterie pendant sa durée de vie. N'oubliez pas qu'il s'agit d'une valeur estimée et que des facteurs tels que l'efficacité, les coûts d'exploitation et la gestion en fin de vie influenceront le LCOS final dans le cadre d'une analyse plus approfondie.

Comprendre les LCOS vous permet de faire des choix éclairés en matière de stockage de l'énergie et de maximiser la valeur à long terme de votre investissement.