Gestion optimisée de l’énergie des batteries grâce à une approche améliorée de logique floue de type 2

Une alimentation plus intelligente pour les bâtiments alimentés par le soleil

À mesure que davantage de maisons et de bureaux installent des panneaux solaires sur les toits et des batteries, une nouvelle question se pose : comment décider, minute après minute, s’il faut utiliser l’énergie solaire, la stocker ou la revendre au réseau ? Cet article explore une manière plus intelligente de gérer ce flux d’électricité afin que les bâtiments puissent réduire leurs factures, s’appuyer davantage sur une énergie propre et prolonger la durée de vie de leurs batteries — le tout sans recourir à des supercalculateurs ni à une surveillance humaine constante.

Pourquoi les panneaux solaires et les batteries ont besoin d’un cerveau

Les panneaux solaires sont remarquablement propres mais frustrants d’imprévisibilité. Les nuages, les variations de température et les fluctuations de la demande à l’intérieur d’un bâtiment font varier la production solaire et les besoins en électricité tout au long de la journée. Les batteries aident en absorbant l’excès d’énergie et en la restituant plus tard, mais des charges et des décharges imprudentes peuvent gaspiller de l’énergie, user la batterie ou acheter de l’électricité au mauvais moment. Les systèmes de contrôle traditionnels suivent généralement des règles rigides de type « si… alors » : s’il y a un excédent solaire, charger la batterie ; s’il y a pénurie, la décharger. Ces règles simples ignorent de nombreuses complications du monde réel, comme la météo changeante et rapide ou l’évolution des prix de l’électricité, et elles sont en général ajustées manuellement pour une situation particulière.

Une prise de décision plus souple

Les auteurs proposent un contrôleur « flou » plus flexible pour agir comme le cerveau d’un système solaire et batterie. Plutôt que de traiter les entrées comme simplement hautes ou basses, le contrôleur travaille avec des nuances : l’excédent de puissance peut être légèrement positif, fortement positif ou intermédiaire ; l’état de charge de la batterie peut être faible, moyen ou élevé ; les prix peuvent être bon marché, normaux ou élevés. Leur contrôleur amélioré, appelé système de logique floue de type 2, va plus loin en tenant compte de l’incertitude sur ces entrées — comme des capteurs bruyants ou des nuages qui changent rapidement — au lieu de supposer que les mesures sont exactes. Il prend en compte trois informations principales : la différence entre la production solaire et la demande du bâtiment, l’état de charge de la batterie et le prix actuel de l’électricité. À l’aide de 45 règles soigneusement conçues, il décide de la force de charge ou de décharge de la batterie, ou du moment où laisser le réseau intervenir.

Des équations à un micro-réseau opérationnel

Pour tester ce contrôle intelligent, les chercheurs modélisent d’abord en détail les panneaux solaires, le pack batterie et les convertisseurs de puissance qui relient l’ensemble. Ces modèles décrivent comment l’ensemble photovoltaïque réagit à la lumière et à la température, le comportement des différents types de batteries pendant la charge et la décharge, et la manière dont les convertisseurs électroniques élèvent ou abaissent les tensions selon les besoins. Par-dessus ce micro-réseau virtuel, ils placent deux « cerveaux » concurrents : le contrôleur traditionnel à base de règles et le contrôleur amélioré en logique floue de type 2. Les deux sont exécutés sur du matériel informatique standard dans une configuration similaire à ce qui pourrait être installé en périphérie (« edge ») du système énergétique d’un bâtiment réel, proche des lieux où les données sont collectées et les décisions prises.

Mettre le nouveau contrôleur à l’épreuve

En utilisant des données réelles de météo, de demande et de prix sur une période de 24 heures, l’équipe compare le comportement des deux approches lors d’une journée bien ensoleillée et d’une journée partiellement nuageuse. Ils constatent que le contrôleur flou maintient la tension du micro-réseau plus stable, ce qui est bénéfique pour les appareils et l’électronique de puissance. Il dirige également davantage d’énergie solaire directement vers le bâtiment plutôt que de la faire transiter inutilement par la batterie, et il utilise la batterie plus en douceur, en maintenant sa charge dans une plage médiane plus saine plutôt qu’en procédant à des décharges profondes. Lors des journées nuageuses, quand la production solaire fluctue fortement, le contrôleur flexible s’adapte en douceur, puisant dans la batterie et le réseau uniquement lorsque cela est réellement nécessaire. Globalement, le système flou réduit l’usage du réseau d’environ un quart par rapport à l’absence de stockage, et diminue les coûts énergétiques d’environ 22 à 32 % par rapport aux stratégies standard dans des configurations similaires.

Ce que cela signifie pour les bâtiments de demain

Pour les propriétaires de bâtiments et les gestionnaires de réseaux, le message est clair : une stratégie de contrôle plus intelligente peut transformer des panneaux solaires et des batteries existants en un système énergétique plus fiable et rentable. En adoptant un mode de prise de décision « souple » qui tolère l’incertitude plutôt que de la combattre, le contrôleur en logique floue améliorée maintient les lumières allumées, réduit les factures et préserve la santé des batteries, même lorsque le soleil et la demande sont loin d’être prévisibles. Avec des essais supplémentaires sur le terrain et des études à long terme, ce type de contrôleur pourrait devenir un ingrédient clé pour rendre les bâtiments à la fois plus verts et plus résilients.

Citation: Naoui, M., Romdhane, M., Gacem, A. et al. Optimized battery energy management using an improved type-2 fuzzy logic approach. Sci Rep 16, 11469 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-41490-7

Mots-clés: gestion de l’énergie solaire, contrôle du stockage par batterie, optimisation de micro-réseau, logique floue, bâtiments intelligents