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Panneaux photovoltaïques énergie solaire

Qu'est-ce qu'une batterie solaire ? Fonctionnement et types

Qu'est-ce qu'une batterie solaire ? Fonctionnement et types

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.

Les batteries solaires sont utilisées pour stocker l'énergie électrique générée par les panneaux solaires photovoltaïques aux heures de plus fort rayonnement solaire. De cette façon, il peut être utilisé plus tard dans la nuit ou par temps nuageux.

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.

La plupart des kits solaires proposés sur le marché photovoltaïque comprennent des batteries.

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.

Comment se forme une batterie 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 (%).

Quelle est la durée de vie d'une batterie solaire ?

La durée de vie utile d'une batterie pour les installations solaires est généralement 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.

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, la batterie au lithium n'est pas économiquement viable pour cette application.

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 :

  1. Ouvert, avec des couvercles qui permettent à l'eau de changer.

  2. De manière étanche, ils sont fermés mais avec des vannes qui permettent aux éventuels gaz de s'échapper lors de charges excessives.

Avantages des batteries liquides

  • Le plus vieux

  • Sa production permet des prix économiques.

  • Ils sont moins problématiques aux surcharges.

Désavantages

  • Il existe un risque de perte de liquide (agressif).

  • Ils ont généralement une courte durée de vie, entre 400 cycles de charge et de décharge.

  • Des températures très basses peuvent les détruire rapidement.

AGM Batteries - Absortion 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)

Ils ont tous les avantages du gel, plus les suivants :

Avantages des batteries AGM :

  • Bonne durée de conservation.

  • Plus de résistance aux climats froids.

  • Son autodécharge est minime : lorsqu'il n'est pas utilisé, les pertes d'énergie sont minimes.

  • Faible résistance interne permettant des courants élevés.

  • Cycle profond, c'est-à-dire qu'ils sont conçus pour être déchargés à plusieurs reprises jusqu'à 80% de leur capacité.

Inconvénients de l'utilisation de batteries AGM :

  • Prix ​​plus élevé.

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.

résumé

Les batteries solaires sont des réserves d'électricité. Ils stockent l'électricité produite par les panneaux solaires en période de faible demande et la fournissent en période de forte demande.

Ces éléments sont capables de transformer l'énergie électrique en énergie chimique au moment de la charge. Au moment de la décharge, ils retransforment l'énergie chimique en électricité.

Auteur :

Date de publication : 13 mai 2015
Dernier examen : 10 septembre 2021