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Glossaire · Secteur de l’énergie & transition énergétique

Depth of Discharge (DoD)

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Depth of Discharge, en abrégé DoD, désigne la profondeur de décharge d'un système de stockage par batterie. Cette valeur indique quelle part d'une capacité déterminée est prélevée lors d'une décharge. Un DoD de 80 pour cent signifie donc que 80 pour cent de la capacité considérée sont utilisés. Le point de référence est toujours déterminant. Certaines indications se rapportent à la capacité nominale brute ou assignée, d'autres à la capacité nette utilisable validée par le fabricant. Sans cette référence, une indication de DoD est difficilement comparable.

La profondeur de décharge s'exprime en pourcentage. Derrière ce chiffre se trouve une quantité d'énergie, généralement en kilowattheures. Exemple : un stockage d'une capacité utilisable de 10 kWh est déchargé de 6 kWh. Par rapport à la capacité nette, cela représente 60 pour cent de DoD. Si le même stockage a une capacité brute de 12 kWh, les mêmes 6 kWh ne correspondent qu'à 50 pour cent de DoD. Pour les fiches techniques, les garanties et les calculs de rentabilité, cette différence est importante, car la capacité brute, la capacité nette et la capacité résiduelle garantie décrivent chacune quelque chose de différent.

Lien avec l'état de charge

Le DoD est étroitement lié à l'State of Charge (SoC), mais ce n'est pas la même chose. Le SoC décrit l'état de charge actuel. Le DoD décrit l'ampleur d'une décharge. Dans la recherche sur le vieillissement, la profondeur de décharge d'un cycle est généralement définie comme la différence entre l'état de charge le plus élevé et le plus bas : DoD = SoC max moins SoC min. La règle empirique souvent citée, selon laquelle le DoD et le SoC font ensemble 100 pour cent, ne vaut donc que si la décharge commence à pleine charge. Un cycle de 100 à 60 pour cent et un cycle de 80 à 40 pour cent ont tous deux une profondeur de décharge de 40 pour cent. À la fin du second cycle, le SoC est toutefois de 40 et non de 60 pour cent. Pour le vieillissement, outre la profondeur, la position de cette fenêtre joue aussi un rôle, c'est-à-dire l'état de charge moyen.

Le vieillissement agit lui aussi sur le DoD. Lorsque la capacité réellement disponible diminue, la même quantité d'énergie prélevée correspond à une profondeur de décharge plus grande, mesurée par rapport à la capacité restante. Si, à l'inverse, un exploitant respecte des limites de SoC fixes, chaque cycle fournit moins d'énergie avec l'âge. L'état de vieillissement est décrit par le State of Health.

Capacité brute, capacité utilisable et réserve de protection

Les batteries sont rarement utilisées sur toute leur capacité physiquement possible. Le système de gestion de batterie fixe des limites pour la charge et la décharge afin que les cellules n'atteignent pas des états nuisibles. Une décharge trop profonde n'est pas seulement une question de durée de vie. Pour les cellules lithium-ion, une décharge profonde peut aussi compromettre la sécurité. Le règlement européen sur les batteries décrit comme conséquences possibles, par exemple, l'inversion de polarité et la formation de dendrites pouvant aller jusqu'au court-circuit. Un stockage peut donc avoir 100 kWh bruts et ne libérer que 90 kWh nets. Le reste n'est pas une réserve dont l'exploitant peut disposer librement. Il fait partie du concept de protection technique.

C'est pourquoi un fabricant peut annoncer 100 pour cent de DoD bien que les cellules ne soient physiquement jamais complètement déchargées. Cela signifie alors généralement que la capacité nette validée peut être utilisée intégralement. Pour l'exploitation, cette indication a du sens. Pour comparer différents stockages, elle n'est utile que si l'on sait clairement à quoi elle se rapporte. Deux systèmes de même capacité nominale peuvent fournir, au quotidien, des quantités d'énergie différentes si leurs réserves de protection ou leur profondeur de décharge admissible diffèrent. En outre, l'énergie réellement prélevable dépend de la température, de la puissance de décharge et de l'état de vieillissement.

Profondeur de décharge et vieillissement

La profondeur de décharge est l'un des nombreux facteurs d'influence du vieillissement. Les modèles de durée de vie des batteries lithium-ion du laboratoire de recherche américain NREL décrivent le vieillissement comme une fonction de la température, de l'état de charge, de la profondeur de décharge ainsi que des taux de charge et de décharge. Des séries de mesures sur des cellules NMC montrent des schémas de vieillissement qui dépendent de la température, du taux de charge, du DoD et du SoC. Outre le vieillissement cyclique, c'est-à-dire l'usure due aux opérations de charge et de décharge, intervient le vieillissement calendaire. Il se poursuit même à l'arrêt et est généralement plus marqué à état de charge élevé et à haute température. L'effet du DoD dépend de la chimie des cellules. Les cellules au phosphate de fer, NMC et au plomb se comportent ici de façon nettement différente.

Pour la durée de vie, ce n'est donc pas seulement le nombre de cycles qui compte, mais aussi leur profondeur. Deux décharges de 50 pour cent de DoD chacune donnent, sur le plan du calcul, un cycle complet équivalent. Pour les cellules, les cycles peu profonds sont toutefois souvent moins contraignants que les cycles profonds, même si la même quantité d'énergie est transférée. Un exemple de modèle issu de la recherche montre à quel point cela peut être marqué : une réduction de moitié de la profondeur de décharge, de 100 à 50 pour cent, y a prolongé la durée de vie d'environ deux à quatre fois selon le critère de défaillance. De telles valeurs ne valent que pour la cellule et le modèle concernés. Elles ne se généralisent pas. Les spécialistes décomposent donc souvent des profils de charge irréguliers, au moyen de méthodes de comptage comme Rainflow, en cycles partiels individuels de profondeurs différentes.

Il en résulte une interprétation erronée fréquente. Une profondeur de décharge admissible élevée ne rend pas automatiquement un stockage plus rentable. Elle augmente la quantité d'énergie disponible, mais peut accélérer l'usure si l'exploitation pousse régulièrement cette limite. Inversement, une profondeur de décharge admissible plus faible n'est pas le signe d'une mauvaise technique. Il s'agit souvent d'une limite délibérée pour garantir la durée de vie et la garantie. Les garanties combinent donc fréquemment une durée calendaire, un débit d'énergie maximal, des limites d'exploitation et une capacité résiduelle assurée.

Cadre juridique dans l'UE

Dans l'UE, le règlement (UE) 2023/1542 sur les batteries régit les indications relatives à la durée de vie. Depuis le 18 août 2024, les batteries industrielles rechargeables d'une capacité supérieure à 2 kWh, les batteries LV et les batteries pour véhicules électriques doivent être accompagnées d'une documentation contenant des valeurs relatives aux performances électrochimiques et à la durabilité conformément à l'annexe IV, partie A. Cela comprend la durée de vie en cycles. L'annexe IV, partie B exige, pour expliciter ces mesures, des indications sur la profondeur de décharge lors de l'essai de durée de vie en cycles, sur le taux de charge et de décharge et sur le rapport entre puissance et énergie. Des valeurs minimales contraignantes pour les batteries industrielles rechargeables de plus de 2 kWh, à l'exception de celles à stockage exclusivement externe, ne sont prévues qu'à partir du 18 août 2027 ou 18 mois après l'entrée en vigueur de l'acte délégué correspondant, selon la date la plus tardive.

Distinction par rapport à des grandeurs apparentées

  • Rendement : le DoD décrit la profondeur de la décharge, non les pertes. Le Round-trip Efficiency indique quelle part de l'énergie stockée peut être restituée. Les deux grandeurs relèvent du même calcul d'exploitation, mais ne se remplacent pas.

  • C-Rate : le C-Rate décrit à quelle vitesse une batterie est chargée ou déchargée par rapport à sa capacité. À 1C, la capacité considérée serait, en théorie, entièrement déchargée en une heure. Un C-Rate élevé peut solliciter davantage les cellules, même si la profondeur de décharge reste modérée.

  • Endurance en cycles : l'endurance en cycles indique combien de cycles une batterie supporte dans des conditions définies avant que sa capacité ne tombe sous une certaine part de la capacité assignée. Sans indication du DoD, de la température, du taux de charge et de décharge et du critère de fin de vie, ce chiffre est peu significatif. Les nombres de cycles très élevés ne valent souvent que pour des cycles peu profonds.

Importance pour l'exploitation du stockage et le système électrique

La puissance en kilowatts détermine la quantité de courant qu'un stockage peut absorber ou délivrer à un instant donné. La capacité en kilowattheures détermine approximativement combien de temps il peut le soutenir. Le DoD définit quelle partie de cette capacité est effectivement utilisée en exploitation. Pour les stockages domestiques associés à des installations photovoltaïques, il contribue à déterminer quelle quantité d'électricité solaire peut être reportée de la journée vers la soirée. Pour les grandes batteries, il agit sur l'arbitrage, l'énergie de réglage et d'autres formes de flexibilité. Pour l'énergie de réglage, les exploitants laissent souvent délibérément libre une fenêtre de SoC afin de pouvoir fournir tant une puissance positive que négative.

Celui qui exploite un stockage sur le marché doit donc intégrer, outre l'écart de prix entre charge et décharge, aussi les coûts d'usure par kilowattheure transféré. Une décharge profonde est rentable si le revenu est suffisamment élevé. En cas de faibles écarts de prix, la même décharge peut être non rentable, car elle consomme une partie de la durée de vie limitée.

Dans les analyses de système aussi, un stockage ne doit pas apparaître uniquement comme une capacité brute installée. Une batterie de forte puissance et de faible capacité utilisable peut soutenir la fréquence du réseau à court terme, mais ne peut pas franchir une Dunkelflaute de plusieurs jours. Les modèles qui ne représentent pas la capacité utilisable, les limites de puissance, le rendement et le vieillissement surestiment facilement la contribution des stockages à la sécurité d'approvisionnement.

Malentendus dans les calculs de rentabilité et les appels d'offres

Dans les calculs d'investissement, le DoD est parfois traité comme un simple levier : plus la profondeur de décharge est élevée, plus il y a de kilowattheures utilisables et meilleur est le stockage. On oublie alors que chaque kilowattheure supplémentaire dans une fenêtre plus profonde peut entraîner d'autres coûts de vieillissement. La valeur économique d'un stockage résulte des revenus, des coûts d'achat d'électricité, des pertes, des coûts d'exploitation et de capital ainsi que de l'usure. Lorsque des programmes de soutien, des appels d'offres ou des exigences techniques ne mentionnent qu'une capacité de stockage, sans préciser brute ou nette, les offres sont difficilement comparables. Une garantie sur la capacité résiduelle vaut en outre moins qu'il n'y paraît si le débit d'énergie autorisé ou la fenêtre de DoD est fortement restreint. Pour les exploitants, ce qui compte au final est l'énergie utilisable sur l'ensemble de la durée de vie.

Le DoD n'est ni un rôle de marché ni une fonction de réseau, mais une grandeur d'exploitation technique aux conséquences économiques. Utilisé avec précision, il relie capacité, durée de vie, stratégie d'exploitation et modèle de revenus. Utilisé de manière imprécise, il fait paraître les stockages plus grands, plus flexibles ou plus durables qu'ils ne le sont dans l'usage concret.

Sources

Autres entrées du glossaire

Edited by eCMS on 11.11.2026 18:55

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