Typologie et fonctionnement d’une batterie solaire
La batterie solaire est aujourd’hui la solution principale pour stocker l’énergie solaire pour le particulier. Les batteries permettent de restituer le courant de manière stable sur des cycles allant jusqu’à quelques jours. En effet, les batteries sont des accumulateurs électrochimiques qui fonctionnent grâce aux réactions électrochimiques via leurs électrodes qui assurent la conversion de l’énergie électrique en un processus chimique réversible.
Les batteries peuvent ainsi conserver l’énergie produite pour une utilisation ultérieure. La plupart des batteries que l’on trouve aujourd’hui sont des batteries au lithium-ion. Ces batteries sont garanties généralement 10 ans ou pour un certain nombre de cycles charge-décharge. Les batteries solaires ont des composants bien spécifiques et sont soumis à des variables qui vont altérer ou non leur fonctionnement. Passage en revue.
Quels sont les éléments nécessaires d’une batterie solaire ?
Une batterie solaire est, comme toute installation, composée de plusieurs éléments que nous reprenons ici :
- le système de batterie : composé des modules de stockage et du système de gestion qui assurent la sécurité du système ;
- l’onduleur : convertit le courant continu stocké dans la batterie en courant alternatif consommable par les appareils électriques classiques. Le courant sortant des panneaux étant du courant continu, on peut avoir une installation photovoltaïque avec un seul onduleur ;
- le système de gestion du comportement énergétique : permet de charger ou décharger la batterie en fonction de la production solaire et de la consommation ;
- le compteur intelligent : mesure la production, la consommation la charge et décharge de la batterie ;
- le régulateur de charge : permet d’éviter les décharges profondes de la batterie et de couper son utilisation avant que cela n’arrive. Il coupe également le chargement de la batterie quand celle-ci est totalement chargée.
À quoi correspond l’autonomie d’une batterie solaire ?
L’autonomie d’une batterie solaire correspond à la durée pendant laquelle la batterie peut alimenter un logement sans recharge supplémentaire. Elle dépend principalement de la capacité de stockage, mesurée en ampères-heures (Ah) ou watt-heures (Wh), et de la consommation d’énergie du foyer.
Quelles sont les variables à prendre en compte sur une batterie solaire ?
Plusieurs éléments concernant votre batterie doivent être pris en compte pour évaluer le type de batterie dont vous avez besoin et limiter sa détérioration précoce. Ces éléments sont :
- le temps de charge ;
- la capacité de stockage ;
- la tension de stockage.
1/ Temps de décharge
Le temps (ou taux) de décharge d’une batterie solaire est un élément très important à prendre en compte puisqu’il déterminera la durée de vie de votre batterie et la qualité de son fonctionnement. En effet, comme pour toutes les batteries, une charge “profonde” c’est-à-dire trop charger d’un coup sa batterie risque de l’endommager puisque cela nécessite beaucoup de courant qui peut détériorer le matériel. A l’inverse, la décharge profonde risque d’abîmer également la batterie. Le temps de charge et de décharge est évalué en cycles.
C’est un indicateur pour la durée de vie de vos panneaux solaires. Généralement, les batteries solaires garantissent entre 400 et 1 000 cycles. Il existe aujourd’hui des batteries à décharge lente qui permettent d’éviter que la batterie ne s’abîme trop rapidement. Comme son nom l’indique ce type de batterie permet de décharger et charger lentement la batterie solaire.
2/ Capacité de stockage de votre batterie solaire
La quantité d’énergie stockée est exprimée en Wh (watt-heure) ou kWh (kilowatt-heure). Pour la calculer, on multiplie la tension exprimée en Volts (V) avec la capacité de stockage exprimée en Ampère Heures (Ah). La tension correspond quant à elle au débit d’énergie qu’on pourra sortir de la batterie. Votre capacité de stockage sera ainsi déterminée par votre consommation et la puissance de vos panneaux photovoltaïques.
Si vous définissez une mauvaise capacité de stockage, cela peut avoir des conséquences comme des coûts supplémentaires, des dépenses énergétiques en trop et une perte de place ! En effet si vous installez une batterie surdimensionnée vous paierez un surcoût, à l’inverse une batterie sous-dimensionnée ne vous permettra pas d’économiser l’énergie demandée en voulant être indépendant du réseau.
Qui sont les meilleurs fabricants de batteries solaires ?
Huawei, Enphase et Qcells sont leaders sur le marché des batteries pour panneaux solaires photovoltaïques.
3/ Tension de stockage de la batterie solaire
Vous pouvez choisir plusieurs tensions de stockage pour votre batterie : 12V, 24V ou 48V. Pour arriver à la tension que l’on souhaite obtenir, il faut mettre en série les batteries. Deux batteries de 12V en série auront une tension de 24 V. Votre consommation d’énergie est liée à la tension dont vous aurez besoin. Par exemple, plus vous utilisez d’énergie au même moment, plus vous devez utiliser une tension élevée. A l’inverse, pendant la phase de stockage, plus la puissance de votre installation est importante, plus vous aurez besoin d’une tension élevée. Ainsi voici nos recommandations de tension de stockage selon votre consommation :
| Puissance de l’installation | Tension recommandée |
|---|---|
| 0 à 800 Wc | 12 V |
| 800 à 1600 Wc | 24 V |
| Plus de 1 600 Wc | 48 V |
La durée de vie d’une batterie de stockage solaire
La batterie solaire n’est pas éternelle. Sa durée est limitée et dépend de plusieurs facteurs comme le nombre de cycles de charge, de sa puissance de charge prélevée, de la profondeur de décharge des cycles, de l’état de charge et de la température ambiante de la pièce. Tous ces éléments varient également selon le type de batterie choisi. Pour avoir une idée voici le nombre de cycles possibles selon les différentes batteries :
- entre 400 à 500 cycles pour un modèle au plomb ouvert ;
- entre 600 à 700 cycles pour une batterie AGM ;
- entre 800 à 900 cycles pour un système au GEL ;
- entre 4 500 et 6 000 cycles pour une technologie lithium-ion.
Plus que la durée de vie, la technologie utilisée par votre batterie solaire déterminera également la sécurité de votre système de stockage.
Le prix d’une batterie solaire
Toutes les batteries solaires n’ont pas le même prix. Néanmoins, on a remarqué ces dernières années que peu de particuliers faisaient le choix d’une batterie solaire, principalement à cause de son prix élevé. Cela est en train de changer !
En effet, le prix des batteries solaires est intimement lié au prix des batteries des voitures électriques. Comme le marché se structure et tend à faire baisser les prix des batteries automobiles, cela va avoir une conséquence sur le prix des batteries solaires ! Une aubaine pour tous ceux qui ont des panneaux solaires ou qui souhaitent en faire poser prochainement !
Sachez d’ailleurs que vous pouvez tout à fait installer des panneaux solaires dans un premier temps et attendre plus tard pour investir dans une batterie solaire. Vous pouvez ainsi attendre une baisse significative du prix des batteries solaires.
Sur les 5 dernières années, leur prix a baissé de plus de 70 % ! On a donc un prix entre 500 et 800 €/kWh stockable.
Les limites des batteries solaires
Avoir une batterie solaire pour stocker l’énergie de ses panneaux photovoltaïques peut vous rendre plus autonome énergétiquement néanmoins, il subsiste deux principaux freins à ces batteries :
- Un mauvais impact écologique : l’extraction du lithium est un processus polluant et le taux de recyclage des batteries est assez faible
- Une technique avec certaines limites : les batteries ne peuvent stocker de l’énergie sur de longues périodes sans perte et elles ne peuvent pas non plus stocker de grande quantité d’électricité
Partant de ce constat, plusieurs innovations ont été mises au point afin de résoudre ces problèmes.
Les solutions alternatives à la batterie solaire
Les volants d’inertie
Les volants d’inertie sont une solution adaptée à l’usage d’un foyer. Le principe est d’avoir un cylindre dans une enceinte sous vide que l’on va mettre en rotation pendant la phase de stockage de l’électricité. On dit que l’électricité est stockée sous la forme d’une énergie cinétique de rotation.
Selon le principe d’inertie, le volant reste en rotation. Moins il y a de frottement, moins importantes sont les pertes d’énergie et meilleur est le rendement. En phase de restitution, une dynamo est connectée au volant. Elle va freiner sa rotation en produisant de l’électricité.
Les volants d’inertie peuvent être de différentes tailles et différentes matières selon les besoins de stockage. On les utilise largement pour lisser les productions d’énergie renouvelable. En effet, les énergies renouvelables ont tendance à faire des pics et des creux de production, on parle ainsi de lissage de courbe de production.
Le coût d’investissement des volants d’inertie reste très important : de l’ordre de 1 000 à 4 500 €/kWh. Ils ont en revanche une durée de vie très longue et ne nécessitent que très peu de maintenance.
Les Station de Transfert d’Énergie par Pompage (STEP)
Les STEP sont des installations hydroélectriques permettant le stockage d’énergie. L’installation est constituée de deux bassins d’eau situés à des altitudes différentes reliés par un système de pompage. Pendant une période de production électrique, on pompe l’eau du bassin en aval vers le bassin en amont.
L’eau stocke ainsi l’électricité sous la forme d’énergie potentielle de pesanteur. Pendant une période de consommation, on va ouvrir les vannes du bassin en amont. L’eau s’écoule alors vers le bassin en aval en passant par une turbine similaire à celles que l’on peut trouver sur des barrages hydrauliques, restituant ainsi de l’électricité.
Cette technique a plusieurs avantages :
- Possibilité de stocker beaucoup d’électricité pendant de longues périodes
- Ne consomme pas de matières premières rares
- N’est pas polluante
- Rendement (le ratio entre électricité stockée et électricité restituée) est plutôt élevé, entre 70 et 85%
Cette alternative n’est pas encore adaptée aux usages des particuliers, en effet, un environnement avec du dénivelé est nécessaire pour mettre en place une STEP et cette solution reste trop coûteuse à l’investissement.
Vous avez maintenant tous les éléments en main afin de déterminer si vous avez besoin d’une batterie de stockage pour vos panneaux solaires. Comme vous avez pu le constater, les technologies évoluent et sont vouées à devenir de moins en moins chères et plus responsables. Si vous avez encore des questions sur l’autoconsommation, vous pouvez consulter notre article sur le sujet.
4 commentaires
Salut, j’aimerais apprendre plus sur les installations solaire Si vous pouvez me laisser quelques vidéos sur mon émail ou sur mon watsapp 0022677819998
Bonjour, quelle est votre question exactement ?
Bonjour
J’ai une installation photovoltaique depuis plus de 12 ans. Au départ on m’avait signalé que l’onduleur avait une durée de vie de 10 ans. Comment savoir si mon onduleur fonctionne correctement. Y a t il des signes
Bonjour, l’onduleur étant une pièce maîtresse de votre installation, si celui-ci dysfonctionne, vous devriez voir votre production décroître voire s’arrêter complétement. Quoiqu’il en soit la durée de vie d’un onduleur oscille en effet autour de 10 ans. Après 12 ans de fonctionnement, votre onduleur est logiquement plus sujet aux pannes. Très bonne journée à vous.