Les batteries solaires sont des accumulateurs électriques pour stocker l' énergie électrique générée par un panneau photovoltaïque dans une installation d'énergie solaire. Parfois, ils sont également connus sous le nom de batteries photovoltaïques.
Les batteries sont des dispositifs électrochimiques qui utilisent l'énergie chimique pour stocker ou libérer de l' électricité. Dans les batteries conventionnelles, des réactifs sont introduits lors de la fabrication de la batterie. Lorsque les batteries sont épuisées, la tension doit faiblir et la batterie doit être remplacée.
L'utilisation de batteries permet également de fournir une intensité de courant plus élevée que ce qu'un panneau photovoltaïque peut offrir en fonctionnement. Ce serait le cas si plusieurs appareils électriques étaient utilisés en même temps ou si le chauffage électrique est en marche..
La plupart des kits solaires proposés sur le marché photovoltaïque comprennent des batteries et un régulateur de charge.
Toutes les installations photovoltaïques ne disposent pas de batteries. Parfois, il est préférable de fournir toute l'énergie électrique générée par les panneaux solaires au réseau électrique. En effet, les grandes installations électriques utilisant des énergies renouvelables sont connectées au réseau électrique.
Lorsque nous installons des panneaux solaires dans un site isolé, il faut installer une batterie pour garantir que nous aurons de l'électricité lorsque nous en aurons besoin. De plus, dans le cas où notre maison est connectée au réseau électrique, les batteries de stockage sont utiles en cas de panne de courant.
Comment se forme une batterie d'un panneau solaire ?
Une batterie est constituée de petits accumulateurs électriques 2V intégrés dans un même élément. Les batteries fournissent un courant continu à 6, 12, 24 ou 48V. L'accumulateur est la cellule qui stocke l'énergie par un processus électrochimique.
Par exemple, lorsque nous parlons d'une batterie de 12 volts, nous entendons un ensemble en série de 6 cellules plomb-acide de 2 volts chacune. Les batteries monobloc sont des batteries composées de plusieurs cellules 2V formant un seul bloc.
Les batteries stationnaires, également appelées accumulateurs solaires, sont des batteries composées d'éléments de 2 volts connectés en série jusqu'à atteindre la tension de fonctionnement souhaitée pour l'installation solaire.
Les batteries 6V sont utilisées dans les petites et moyennes installations photovoltaïques.
Comment fonctionnent les batteries solaires ?
Les batteries ont pour fonction de fournir de l'énergie électrique au système lorsque les panneaux photovoltaïques ne génèrent pas l'électricité nécessaire. Par exemple, la nuit ou en période de faible luminosité.
Au moment où les panneaux solaires peuvent générer plus d'électricité que celle demandée par le système électrique, toute l'énergie demandée est fournie par les panneaux et l'excédent est utilisé pour charger les batteries.
Les batteries transforment l'énergie électrique qu'elles reçoivent des modules photovoltaïques en énergie chimique. Cette conversion est réalisée à partir de la réaction qui se produit lorsque deux matériaux différents, tels que ceux des plaques positives et négatives, sont immergés dans l'électrolyte. L'électrolyte est une solution d'acide sulfurique et d'eau.
L'électricité s'écoule de la batterie dès qu'un circuit électrique est connecté entre les pôles positif et négatif.
Au fur et à mesure que la batterie se décharge, la composition du plomb dans les plaques est plus similaire. A ce moment, la densité de l'acide diminue et la tension entre les bornes diminue.
La capacité de subir un processus de charge et de décharge constant est connue sous le nom de résistance au cyclage d'une batterie.
Que faut-il prendre en compte avant d'acheter une batterie solaire ?
Caractéristiques les plus importantes lors du choix d'une batterie ou d'un kit solaire :
Capacité. La capacité est l'intensité du courant en ampères (A) que l'on peut obtenir à partir d'une décharge complète de l'accumulateur électrique lorsqu'il est en pleine charge.
Efficacité de charge. L'efficacité de charge est le rapport entre l'énergie utilisée pour remplir l'accumulateur et l'énergie réellement stockée. Par conséquent, plus on se rapproche de 100 %, mieux c'est.
Autodécharge. L'autodécharge est le processus d'un accumulateur électrique qui, sans être utilisé, a tendance à se décharger.
Profondeur de décharge. La profondeur de décharge est la quantité d'énergie obtenue lors d'une décharge à pleine charge (%).
Quels sont les types de batteries solaires les plus couramment utilisés ?
Les batteries sont classées selon le type de technologie de fabrication ainsi que les électrolytes utilisés.
Les types de batteries solaires les plus utilisées dans les installations photovoltaïques sont les batteries au plomb, en raison du rapport de prix pour l'énergie disponible. Son efficacité est comprise entre 85-95%, tandis que Ni-Cad est de 65%.
Les meilleures batteries seraient sûrement les batteries au lithium, celles utilisées dans les mobiles. Cependant, le prix des batteries solaires au lithium sont très chères.
Batteries au plomb pour applications solaires
Les batteries au plomb sont les plus anciennes batteries rechargeables. Ces batteries ont la capacité de fournir des intensités de courant élevées, par conséquent, leurs cellules ont une densité de puissance élevée.
Cette caractéristique et leur faible prix les rendent adaptés à de nombreuses applications, notamment dans l'énergie solaire, pour les kits solaires, et pour les véhicules automobiles. Après tout, ils sont capables de fournir la haute intensité dont les débutants ont besoin.
Parce qu'elles sont moins chères que tout autre type de batterie, les batteries au plomb sont largement utilisées. Cependant, ces batteries ont une faible densité énergétique en termes de volume et de poids.
Ainsi, si vous souhaitez accumuler de grandes quantités d'énergie, la taille de la batterie devra être très importante. Pour cette raison, ce ne serait pas le meilleur choix pour les applications nécessitant un décalage. Généralement utilisé dans les grands espaces.
Ils peuvent être utilisés pour stocker des sources alimentaires sûres telles que des tours de téléphonie cellulaire, des hôpitaux, des installations solaires et des systèmes électriques hors réseau.
Toutes les batteries au plomb tombent en panne prématurément lorsqu'elles ne sont pas complètement rechargées après chaque cycle.
Si une batterie au plomb est laissée déchargée (pendant des jours) à tout moment, cela entraînera une perte permanente de capacité.
Batteries liquides - électrolyte liquide
Les batteries liquides stockent l'énergie à l'aide d'un carburant rechargeable constitué d'électrodes ou de nanoparticules. Ce carburant est à l'état liquide.
Il existe deux types de batteries liquides :
Ouvert, avec des couvercles qui permettent à l'eau de changer.
De manière étanche, ils sont fermés mais avec des vannes qui permettent aux éventuels gaz de s'échapper lors de charges excessives.
AGM Batteries - Absorption Glass Mat Battery
Ce sont les batteries les plus modernes et l'acide est fixé dans de la fibre de verre qui l'absorbe. Dans ces types de batteries, l'acide est mieux et plus rapidement absorbé par les plaques de plomb de la batterie.
Presque toutes les batteries AGM sont régulées par soupape : VRLA (acide au plomb régulé par soupape)
Il y a une tendance croissante vers les batteries AGM au plomb. Ils ont leur meilleur rapport durée de vie/prix. Si la manipulation est plus facile.
Pour quelqu'un qui peut obtenir les soins nécessaires, la batterie liquide peut être la meilleure option. Surtout vu le prix.
Qu'est-ce que cela signifie qu'une batterie est faible ou à cycle profond ?
Il existe deux types de batteries selon leur cycle :
Batteries à faible cycle
Batteries à décharge profonde
Batteries à faible cycle
Les batteries à faible cycle sont conçues pour fournir une quantité de courant pendant une courte période de temps et résister à de petites surtensions sans perdre d'électrolytes, comme dans le cas des automobiles.
Cependant, ces batteries ne résistent pas à une décharge profonde. S'ils sont déchargés à plusieurs reprises en dessous de 20 %, leur durée de vie est considérablement raccourcie. Par conséquent, ces batteries ne sont pas un bon choix pour les systèmes solaires photovoltaïques.
Batteries à décharge profonde
Ce modèle de batteries est conçu pour être déchargé à plusieurs reprises jusqu'à 80% de leur capacité. Cette caractéristique en fait la meilleure option pour les systèmes d'énergie solaire.
Quel est l'impact des batteries solaires sur l'environnement ?
Les batteries sont des déchets spéciaux, toxiques et dangereux. Les batteries solaires ne doivent jamais être jetées directement. Leur collecte doit se faire de manière thématique pour les amener vers un site de recyclage adapté.
Les batteries ont une capacité polluante élevée et le recyclage passe par la maîtrise de cette capacité. Par exemple, le mercure d'une pile bouton peut contaminer deux millions de litres d'eau ; cela présente de graves risques, même pour la santé. Facilite l'utilisation des matières premières contenues dans les batteries.
Après avoir laissé les batteries dans les blanchisseries et autres ensembles, les batteries sont emmenées au centre de recyclage ; où le mercure et d'autres métaux (zinc, cadmium, plomb, argent) sont récupérés.
Quelle est la durée de vie d'une batterie solaire ?
Il faut connaître la durée de vie utile d'une batterie avant d'installer des panneaux solaires. En général, la durée des batteries solaires est d'environ 10 ans.
Cependant, si des décharges profondes fréquentes (> 50 %) sont effectuées, leur durée de vie s'effondre. Par conséquent, il est conseillé d'installer une capacité suffisante pour que 50% du débit ne soit pas dépassé.
Un autre facteur très important est la température. Si la température est maintenue entre 20 et 25ºC, la durée de vie utile sera d'environ 10 ans. D'autre part, si la température est modifiée de 10 °C, la durée de vie utile peut être réduite jusqu'à la moitié.
En cas de voiture électrique, la vitesse de la charge rapide dépend d'une série de facteurs, dont les plus importants sont la taille de la batterie et la puissance du chargeur.
Durée des batteries au lithium pour panneaux solaires
Les batteries au lithium pour panneaux solaires ont une capacité de décharge très élevée , entre 80% et 90%.
La durée des batteries au lithium pour panneaux solaires se distingue également pour être celle qui a la plus longue durée de vie utile, environ 20 ans. Le nombre de cycles de ceux-ci c'est jusqu'à 6000 cycles de décharge à 80%.
L'effet mémoire de l'électrolyte est pratiquement nul.
Durée des batteries au gel pour panneaux solaires
Les batteries au gel pour panneaux solaires, ou batteries à électrolyte gélifié, sont celles qui sont utilisées pour des opérations intenses pendant de longues périodes ou dans les endroits où l'entretien est difficile. Ces batteries sont utilisées dans les moyennes et grandes installations et ne nécessitent pas d'entretien. La durée des batteries au gel pour panneaux solaires est généralement d' environ 12 ans. Le gel est formé par le mélange de l'électrolyte et de la silice amorphe.
Batteries stationnaires de durée pour panneaux solaires
Les batteries stationnaires sont très populaires dans les installations solaires. En effet, ils ont généralement une grande durabilité et une grande demande, car ils tolèrent assez bien les cycles de décharge profonde.
En général, la durée des batteries stationnaires pour panneaux solaires est généralement de 15 ans . Bien qu'il faille préciser que dans ce type de batterie, nous pouvons trouver quatre modèles différents qui varient légèrement les uns des autres. Ceux-ci sont:
Batteries stationnaires OPzS : C'est le modèle le plus utilisé dans les grandes installations. Ils supportent généralement 1 500 cycles de décharge à 60 % et plus de 2 500 cycles de décharge à 40 %.
Batteries stationnaires OPzV : Elles ont un électrolyte gélifié, c'est-à-dire qu'elles sont complètement étanches et ne nécessitent pas d'entretien. Les fonctionnalités sont très similaires aux précédentes. Idéal pour les espaces avec des mouvements.
Batteries stationnaires TOPzS : Ces batteries ont une durée de vie plus courte, mais leur prix est plus abordable.
Les batteries stationnaires EPzS : Ce sont les moins connues dans le cas des batteries pour panneaux solaires. Le packaging de ces batteries est complètement opaque et noir, contrairement aux précédents. Sa durée de vie permet 2000 cycles de décharge jusqu'à 70%.
Autonomie de la batterie AGM pour les panneaux solaires
Dans les batteries AGM, nous pouvons trouver différents types de batteries qui varient en fonction de la gamme. Cela influence évidemment sa durée de vie utile, qui se situe généralement entre 5 et 10 ans.
Les batteries AGM ( Absent Glass Mat ) sont idéales pour les installations dans lesquelles une haute intensité de décharge est requise. Ils disposent d'une valve qui renouvelle la production d'énergie, sans qu'il soit nécessaire de la remplir d'acide.
En général, les cycles de ces batteries sont de 1000. Il est déconseillé de les utiliser dans des décharges de plus de 50% pour prolonger leur durée de vie au maximum.
Batteries monoblocs de durée pour panneaux solaires
Les batteries monoblocs sont l'une des plus utilisées car elles sont l'alternative la moins chère et leurs performances sont très adaptées aux petites installations et à la consommation relativement faible.
Leur durée de vie est généralement d'environ 4 à 5 ans. Cependant, si les avertissements d'utilisation sont ignorés, l'utilisation peut être réduite.
Les cycles de charge, dans ce cas, sont généralement d'environ 600 à 40% de décharges.
