Puisque le système photovoltaïque ne produit pas de l’énergie quand il n’y a pas soleil, on utilise les batteries pour stocker de l’énergie afin d’assurer la continuité de l’alimentation électrique.
Autonomie nécessaire
L’autonomie d’une installation photovoltaïque est le nombre de jours pendant lesquels vos batteries contiennent l’énergie nécessaire à votre consommation, sans avoir besoin d’être rechargées. Pour trois jours d’autonomie, il vous faudra donc une batterie capable de stocker 3000Wh si votre besoin énergétique journalier est de 1000Wh. Avec une tension de 12V, la capacité sera de 250 Ah. Pour respecter la profondeur de décharge maximale de 40%, une capacité de 420 Ah environ sera nécessaire.
Mesurer la quantité d’énergie que peut stocker une batterie solaire
La première question à se poser est celle de la capacité de stockage de l'énergie photovoltaïque nécessaire. La quantité d'électricité stockable dans une batterie s'exprime en Watt-heure (Wh) mais les fabricants indiquent souvent la capacité de leurs produits en Ampère-heure (Ah). Dans ce cas, il faut multiplier ce chiffre par la tension aux bornes des batteries (2 ; 6 ; 12 ou 24 Volts) pour obtenir l’énergie équivalente en Watt-heure. Par exemple, une batterie dont la tension est de 12V et ayant une capacité de 100Ah peut stocker jusqu’à 1200Wh.
La capacité d’une batterie est accompagnée d’une indication de type C5, C20 ou C100, correspondant respectivement à un temps de décharge de 5h, 20h et 100h. Plus le temps de décharge de la batterie est long, plus elle sera capable de fournir une grande quantité d’énergie.
Critères qui définissent une batterie adaptée à l'énergie solaire.
• Critères techniques
Les batteries solaires subissent un grand nombre de cycles charge / décharge et leur état de charge évolue au fil de la journée et encore plus au cours des saisons : c'est souvent à la fin de l'hiver que les batteries sont le plus déchargées.
Les batteries solaires doivent supporter un grand nombre de cycles et doivent supporter la décharge profonde :
- On installe généralement des batteries pouvant supporter plus de 300 cycles à 80 % de décharge.
- Une batterie solaire doit résister à une profondeur de décharge pouvant dépasser les 80 % et atteindre 100 % de décharge (mauvais ensoleillement, forte consommation électrique occasionnelle, tension de coupure des convertisseurs trop faible (10,5 V !)...).
Obtenir du courant électrique à partir de panneaux solaires reste cher et une batterie solaire optimale devrait stocker l'énergie électrique avec le moins de perte possible (bon rendement de charge).
Une batterie déchargée doit accepter toute l'énergie en provenance des panneaux solaires afin de ne pas gaspiller l'énergie (chèrement) produite. L'acceptation de la charge d'une batterie solaire doit être bonne pour que les batteries se rechargent rapidement.
Une fois stockée sous forme chimique, cette énergie électrique ne doit pas être perdue : l'autodécharge de la batterie doit être la plus faible possible.
==> Une bonne acceptation de la charge et une faible auto décharge favorisent un état de charge élevé, ce qui a une influence directe sur la durée de vie des batteries.
La durée de vie d'une batterie dépend beaucoup des paramètres de charge (tensions...) qui eux-mêmes varient avec la température des batteries : une batterie "idéale" sera peu sensible à de mauvais paramètres de charge (régulateur solaire pas adapté, mal réglé, pas de compensation en température...).
• Critères liés à la sécurité
L'absence de projections d'acide et de dégagement d'hydrogène peut être un critère important.
Quelle technologie de batterie Plomb choisir ?
Dans le cadre d'une utilisation en solaire, chaque type de batterie Plomb présente des avantages et des inconvénients qui sont résumés dans le tableau suivant.
Notez qu'à l'intérieur de chaque type de batterie, il y a beaucoup de disparités selon les modèles et les fabricants.
BO : Batterie ouverte
Arbitrage batterie ouverte liquide / Batterie étanche
Les batteries gel ou AGM sont environ deux fois plus chères que les batteries plomb ouvert (liquide).
Ces batteries étanches seront réservées dans les cas où :
- l'entretien des batteries est difficile à réaliser,
- le local batterie est peu ou pas aéré (hydrogène, odeur, vapeurs acides)
- le risque de gel est important
- les fuites d'acides doivent être évitées en cas de casse des batteries ou renversement
La charge par un panneau solaire est généralement lente et avec un régulateur de charge (indispensable), les dégagements d'hydrogène sont très faibles : dans la très grande majorité des cas, nous préconisons des batteries ouvertes pour des raisons de coûts, surtout si la capacité des batteries doit être importante.
Choix parmi les différentes batteries ouvertes
Les BO à plaques épaisses US représentent le choix le plus intéressant dans de nombreuses situations. Cette technologie est particulièrement maîtrisée par les fabricants nord-américains. Ces batteries solaires sont des batteries dérivées de batteries industrielles utilisées dans les nacelles, voitures de golf, auto-laveuses, etc, produites à des millions d'exemplaires par an. Leur prix sont donc très compétitifs et leur technologie éprouvée.
Nous avons choisi des batteries de marque CROWN pour leur fiabilité reconnue : vous pouvez aller sur des forums US consacrés aux batteries pour vous en assurer.
Pour des utilisations sous des températures ambiantes > à 25°C -30 °C (incluant la nuit !), choisir des batteries tubulaires.
ATTENTION : Les batteries monobloc tubulaires ont une tension de charge supérieure de 14,8V à 15V pour une batterie 12V. Prévoir un chargeur ou/et un régulateur solaire adapté.
Pour des capacités supérieures à 2000 Ah ou une très longue durée de vie, choisir des batteries 2V OPZS
Arbitrage batterie Gel / Batterie AGM
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Les batteries GEL ne nécessitent pas d'entretien, pas d'ajout d'eau distillée. Sécurité renforcée par rapport aux batteries plomb ouvert. Elle peut supporter la décharge à 100 % et retrouver sa capacité nominale si le temps de maintien déchargé est court. Cette série a un temps de décharge plus long par rapport à d’autres batteries. Sa conception spéciale de la plaque augmente la durée de vie de la batterie et en particulier dans les températures plus chaudes. Un séparateur au sein de la batterie permet d'améliorer ses performances. Elle dispose également d’un temps de conservation plus long.
Plus que tout autre type de batteries Plomb, les batteries gel doivent être utilisées avec du matériel adapté (régulateur, chargeur). Deux points importants sont à surveiller :
- Ne pas dépasser les courants de charges Max. Dans des sites isolés, ces problèmes de limitations en courant de charge seront rencontrés surtout avec des systèmes hybrides où on utilise en appoint un groupe électrogène.
- Utiliser une compensation en fonction de la température des batteries. Nécessaire si forte fluctuation de la température ambiante et si T ambiante > 30 °C.
Si vous respectez ces points, certaines batteries gel monobloc 12 V peuvent offrir des durées de vie > à 10 ans.
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Les AGM utilisent la technologie "Absorbed Glass Mat". L'électrolyte est imbibé dans de la fibre de verre et ne peut pas couler. Le transport et la manutention sont donc beaucoup plus aisés. N'ayant pas de liquide à l'intérieur, les batteries AGM sont aussi très peu sensibles aux effets dommageables du gel. Les plaques internes étant étroitement comprimées et solidement fixées, la résistance aux chocs et aux vibrations est nettement supérieure aux batteries conventionnelles.
Elles bénéficient aussi d'un taux d'auto décharge très faible (entre 1% et 3% par mois) ce qui permet un entreposage de longue durée sans recharges fréquentes.
La résistance interne des batteries AGM est très faible, il n'y a donc que très peu de dégagement de chaleur interne lorsqu’elles sont sollicitées, cela permet aussi une plus grande souplesse des taux de charge ou de décharge.
Pour nos utilisations solaires, les batteries AGM sont idéales : pas d'entretien, pas de dégagement gazeux, utilisation des taux de charge conventionnels (permet d'utiliser n'importe quel système de charge standard), entretien minimum lors de l'hivernage.
Les batteries AGM sont plus faciles d'emploi que les batteries gel mais comme pour toutes les batteries Plomb, leur durée de vie de vie sera prolongée si on respecte les paramètres de charge ( tension, température...).
Attention ! à ne pas utiliser des batteries AGM standard si vous risquez de décharger totalement vos batteries (cas fréquent avec des convertisseurs directement branchés sur les batteries avec une tension de coupure à 10,5 V).
Les batteries AGM à décharge profonde présentent beaucoup d'intérêt dans le cadre d'un projet solaire (faible autodécharge, charge rapide, accepte les décharges profondes, facilité d'emploi, durée de vie importante...) et ce sont des batteries que nous proposons de plus en plus.
Source :
Batterie-solaire.com
Ecolodis Solaire
