Préambule

L'intégration d'un système de stockage électrochimique sur une installation photovoltaïque
domestico a pour objectif principal de transférer la production PV dans
excédent vers les heures de consommation non couvertes directement par la production
solaire. Le métrique le plus représentatif de ce transfert est
l’autonomie énergétique en anglais taux d'autosuffisance),
définie comme la fraction de la consommation domestique couverte par le système, calculée comme suit :

autonomie (%) = (consommation totale − prélèvement sur le réseau) / consommation totale × 100

En littérature, valeurs d'autonomie résidentielle italienne avec accumulation dimensionnée
lorsqu’ils sont corrects, ils se situent généralement entre 60% et 80%
(voir études RSE 2022 ; Quoilin et al., 2016). Cette note présente
les résultats d'un suivi interne sur un échantillon d'installations résidentielles
avec batterie au sodium Heiwit, montrant une distribution concentrée sur
des valeurs plus élevées et en.

Méthodologie

les données proviennent de la plateforme de surveillance Heiwit, qui acquiert
avec une cadence minute par minute des grandeurs électriques des installations connectées.
Pour la présente étude, ont été agrégées, heure par heure, les suivantes
grandezze cumulative dei contatori interni inverter su una finestra mobile
dans 60 jours :

• énergie produite par le générateur photovoltaïque ;
• énergie cédée au réseau (sortie);
• énergie prélevée du réseau (entrée) ;
• énergie transférée dans la charge et la décharge de la batterie.

Les installations sans série temporelle complète ont été exclues
sur la période (installations installées depuis moins de 30 jours ou avec des interruptions
de communication supérieures à 15% de l'époque). Ont également été mis à l'écart
les installations fonctionnant en mode “ Zéro Export ”, dont la production photovoltaïque peut
résulter sous-estimé en raison de réduction imposé par l'onduleur
en attente d'autorisation de connexion au réseau : pour ces systèmes
l'autonomie est tout de même calculable, mais avec la conscience qu'il s'agit
d'une estimation prudente par rapport au régime de fonctionnement définitif.

Tous les systèmes de l'échantillon sont équipés d'un stockage aux ions sodium
Heiwit (configuration 16S, ~48 V nominaux) avec BMS propriétaire et
surveillance continue des principaux paramètres de santé de la batterie
(SoH, cyclage, température de la cellule).

Résultats

Distribution de l'autonomie énergétique

L’autonomie énergétique moyenne de l’échantillon s’est avérée égale à
82%, avec une fourchette observée allant de 23% à 98%. La distribution
est nettement déséquilibrée vers des valeurs élevées, avec la grande majorité des
installations comprises entre le 80% et le 95%.

Le constat qui ressort le plus clairement est la concentration de plus de
68% du parc, au-dessus du 80% de autonomie, un niveau
généralement associé en littérature à des configurations accumulées
surdimensionnées ou à profils de consommation très réguliers. Le constat
qu'un échantillon opérationnel hétérogène (charges diverses, expositions diverses,
la saisonnalité différente) atteigne ces niveaux avec des dimensionnements
standard mérite un approfondissement sur les mécanismes qui le rendent possible.

Courbe de décharge et profondeur utilisée

Les batteries aux ions sodium basées sur des cathodes stratifiées ou polyanioniques
(NFPP) présentent une courbe de décroissance de tension
essentiellement piatta dans une large plage de charge
(SoC) — généralement compris entre 5% et 95% — contrairement au lithium-fer
phosphate (LFP), qui a également un large plateau mais ferme la fenêtre utile
quelques points de pourcentage d'abord aux deux extrêmes. En pratique, cela signifie
que la puissance délivrée par la batterie au sodium reste nominale jusqu'à
niveaux de charge très bas, sans que le BMS n'impose de limitation de puissance ou de coupure
précocité de décharge.

Opérationnellement, cela se traduit par une profondeur de décharge utile (DoD)
effectivement exploitée supérieure de quelques points de pourcentage par rapport
à une batterie lithium de capacité nominale égale. Sur une série journalière
charge d'habitation typique, ces points supplémentaires déplacent le
passage du régime “décharge contrôlée” au régime “réseau supplétif”
de 30 à 50 minutes, contribuant directement à l'amélioration de l'autonomie
enregistrée.

Comportement thermique

Une deuxième caractéristique de la chimie du sodium observée dans les données de
le suivi est la stabilité des performances en fonction de la température
d'exercice. Tandis que pour les chimies au lithium la puissance disponible en
télécharger chute sensiblement sous +5°C et en charge il vient
typiquement limitée en dessous de 0 °C, sur les packs Na-ion de l'échantillon la
la puissance nominale de décharge est restée constante même sur les jeux de données
acquis dans des installations du nord de l'Italie durant les mois d'hiver, avec
températures ambiantes locales mesurées dans la plage de −5 °C à +35 °C.

Cette platitude thermique a un effet pratique significatif
sur l'autonomie : aux premières heures du matin, lorsque la consommation est
typiquement concentré (eau chaude, cuisson, chauffage électrique
(auxiliaire) et la production PV est encore minime, la batterie est capable
de fournir à la puissance requise par la charge, même si la chambre technique
il n'est pas climatisé, évitant le transit d'une tranche de prélèvement de
qui autrement serait inévitable avec d'autres produits chimiques.

Discussion

Le principal facteur expliquant la grande autonomie observée, dans l'échantillon
analysé, c'est la combinaison de trois éléments typiques de la technologie au sodium :

1. Fenêtre utile étendue du SoCla courbe de tension plate
   permet de fonctionner en décharge jusqu'à des états très bas sans détarage,
   en augmentant la profondeur de décharge réellement utilisée dans les cycles quotidiens.
2. Indépendance de la températurela puissance nominale
   est également disponible dans des conditions de fonctionnement non climatisées,
   élimination des déclassifications typiques des chimies au lithium par temps froid
   et en soutenant les pics de charge matinaux.
3. Réponse dynamique des colis et du BMSla latence
   dans le passage de la charge à la décharge (et vice-versa) il est inférieur à la seconde
   sur les systèmes surveillés, une condition qui minimise la fraction de consommation
   couvert par le réseau en transit.

À ces facteurs intrinsèques s'ajoute un facteur systémique : le
possibilité d'amener la batterie à des états de charge très bas sans
effets d'accélération sur la dégradation calendaire et cyclique. Les preuves
expérimentales publiées sur les cathodes NFPP et sur des cathodes de type prussien
Blanc (cf. Hwang et al., Rév. Soc. Chim. 2017;
Tapia-Ruiz et al., J. Phys. Énergie 2021) indiquent une
fenêtre de stress chimique large, cohérente avec le fait que, dans nos
les installations opérationnelles depuis plus de 12 mois ne présentent aucune déviation
systématiques de SoH par rapport à ceux plus récents.

Limites de l'étude

Les résultats présentés ici sont indicatifs d'un parc résidentiel
italien et ne doivent pas être généralisés à des profils de consommation différents (commercial,
industriel léger, hors réseau). La fenêtre d'observation de 60 jours
couvre une saisonnalité limitée ; une analyse sur 12 mois consolidera le
estimation de l'autonomie médiane et permettra une évaluation séparée pour
semestre d'été et d'hiver, où l'on s'attend à une contraction
contrôle de la métrique pendant les mois froids (en raison d'un rayonnement réduit,
non pour des raisons technologiques de la batterie).

Il est en outre à noter qu'une part non négligeable du parc analysé
est en régime “Zéro Export” en attente d'une autorisation de raccordement
définitive, condition dans laquelle l'onduleur limite la production photovoltaïque. Pour
ces installations, la métrique d'autonomie est une sous-estimation par rapport au
régime d'exercice nominal : on s'attend à une nouvelle traduction
de la distribution vers des valeurs plus élevées une fois le processus terminé
autorisatif.

Conclusions

L'analyse de terrain confirme que, dans un parc résidentiel italien
hétérogène équipé d'un accumulateur à ions de sodium Heiwit, est
possible d'atteindre des niveaux d'autonomie énergétique moyens
supérieures à 80%, avec plus d'un dixième du parc en
sommets de l'échelle (≥ 95%). Les caractéristiques distinctives de la
technologie au sodium — courbe de décharge plate, indépendance vis-à-vis de
température de fonctionnement, plage utile du SoC étendue — contribuent à
expliquer ces valeurs sans recourir à des surévaluations
de l'accumulo.

Nous publierons dans les prochains mois une mise à jour avec la couverture de
une année solaire complète et une analyse distincte de la répartition
de l'autonomie par tranche horaire et par saison, incluant un
comparaison quantitative de la courbe de décharge entre Na-ion et LFP mesurée
sur des paquets de taille égale en laboratoire.