Comment fonctionne une batterie dans un système solaire et comment la choisir ?

Si vous souhaitez investir dans les énergies renouvelables, il semble inévitable d’ajouter une solution de stockage par batteries solaires pour atteindre une certaine autonomie. Le système solaire aidera votre maison à exploiter une énergie plus verte et vous pourrez stocker l’électricité générée pour une utilisation ultérieure.

Ci-dessous, quelques explications sur le fonctionnement d’une batterie pour panneaux photovoltaïque.

Comprendre le fonctionnement de la batterie

Étape 1 : Panneaux solaires et énergie solaire

Pour commencer, il faut un ensemble de panneaux photovoltaïques dans une zone exposée au soleil, principalement située sur le toit. Lorsque la lumière du soleil frappe les panneaux solaires, la lumière visible est convertie en courant électrique.

La production d’électricité en courant continu (CC) du système peut être convertie en courant alternatif (CA) ou conservée en courant continu – selon le type de stockage de batterie que vous utilisez.

Étape 2 : Fournir de l’électricité et charger les batteries solaires

Le système électrique de votre maison mettra la priorité à l’énergie générée par les panneaux solaires. L’électricité produite par les panneaux alimentera directement les équipements électriques de la maison. Cela fournira par exemple de l’électricité pour les lumières et les appareils.

Souvent, un système solaire produira un excès d’électricité, en particulier les jours d’été lorsqu’aucun chauffage n’est pas requis et que le soleil est au rendez-vous.

Sans système de stockage d’énergie solaire, cette électricité inutilisée sera réinjectée dans le réseau électrique via la facturation nette.

Cependant, les propriétaires peuvent installer des systèmes de stockage d’énergie domestique pour capter et stocker l’électricité produite par les panneaux.

L’énergie solaire s’écoulera dans la batterie et la chargera. La vitesse à laquelle la batterie se charge dépendra de la quantité d’électricité supplémentaire produite, ainsi que de la consommation électrique actuelle de la maison.

Étape 3 : Charge CA et CC

Batterie lithium Huawei - 5kw

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Les maisons fonctionnent sur courant alternatif (CA), tandis que la plupart des batteries (comme nos ordinateurs portables) nécessitent du courant continu pour la charge – cependant, vous obtenez des batteries en CA.

Une batterie CA peut accepter le courant CA et convertir le courant en CC à l’aide d’un onduleur. La batterie est ensuite chargée de cette façon.

Lorsque le stockage de la batterie est utilisé pour alimenter la maison, l’onduleur reconvertit l’énergie en courant alternatif.

La plupart des systèmes d’énergie solaire utilisent des batteries CA. Les batteries ca sont compatibles avec de nombreux types de systèmes solaires et peuvent être jumelées à n’importe quel onduleur pouvant accepter une sortie CA.

Ces batteries sont très faciles à installer dans un système solaire photovoltaïque existant.

Les batteries CC n’ont pas d’onduleurs intégrés et doivent être chargées par une alimentation CC. Ces batteries nécessitent un onduleur spécial qui alimente directement la batterie en énergie CC produite par l’énergie solaire.

Pour alimenter la maison, ces batteries nécessitent un onduleur externe pour convertir le courant en courant alternatif.

Les batteries solaires CC sont beaucoup plus économes en énergie que les batteries CA, car chaque fois que le courant est converti via un onduleur, environ 5 % sont perdus sous forme de chaleur.

A noter qu’une batterie solaire CC coûte moins cher qu’une batterie CA.

Étape 4 : décharger le stockage d’énergie

Une fois la batterie chargée, elle stockera de l’énergie jusqu’à ce qu’il y ait une demande d’électricité pour la maison.

En cas de perturbation du réseau électrique, les batteries s’activent automatiquement et alimentent les circuits auxquels elles sont connectées.

Les propriétaires peuvent également choisir de décharger manuellement leur stockage de batterie solaire.

Les types de batteries solaires

Il existe quatre types de batteries solaires :

  • Les batteries au lithium-ion plus légères et plus compactes que les batteries au plomb, elles peuvent gérer une énergie élevée, se recharger rapidement, mais restent relativement chères.
  • Les batteries plomb-acide (OPZ) sont les batteries les plus abordables, elles prennent beaucoup de temps à se recharger et nécessitent un entretien fréquent. Ce type de batterie fonctionne notamment avec une solution d’acide sulfurique liquide. Le lieu doit être bien aéré car en se chargeant la batterie plomb ouverte libère de l’hydrogène.
  • Les batteries AGM (Absorbed Glass Mat) sans aucun entretien, les batteries AGM ont une durée de vie importante (jusqu’à 10 ans) et sont très souples d’utilisation (notamment conçues pour supporter une forte demande de puissance) de nickel sont un excellent choix car elles se rechargent assez rapidement, nécessitent peu d’entretien et peuvent résister à des températures extrêmes.
  • Les batteries Solaire Gel batteries Flow sont volumineuses et coûteuses, elles utilisent un électrolyte liquide pour stocker l’électricité. Elles sont étanches et ne nécessitent pas d’entretien sous forme d’ajout d’eau distillée. Elles supportent également mieux les décharges profondes.

Le dimensionnement des batteries

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.

La durée de vie d’une batterie solaire

La durée de vie des batteries solaires est exprimée selon plusieurs critères :

1- Durée de vie exprimée en années quand la batterie est maintenue en permanence en charge à 25°C : Durée de vie en floating ou « Shelf life ».  Cette durée de vie en floating est proche de la durée de vie maximale que pourrait atteindre une batterie solaire : cas d’une batterie ne subissant que des cycles de très faible profondeur.
2- Nombre de cycles chargedécharge en fonction de la profondeur de décharge selon la norme IEC 60896 permettant d’évaluer les performances des batteries stationnaires.

Cette durée de vie exprimée en nombre de cycles ne donne qu’une idée approximative du comportement d’une batterie en usage solaire car ces tests de cyclage ne reproduisent pas les périodes où les batteries solaires travaillent en état de charge partiel prolongé i.e. l’hiver.

C’est cette particularité que la norme IEC 61427 est chargée d’évaluer pour chaque batterie.

Où Stocker ses batteries ?

Pour stocker vos batteries, il faut :

  • Un endroit frais et sec. La température optimale est entre 20° et 25°C. Au-delà de 30°C les batteries vont se détériorer plus rapidement.
  • Les positionner droites, ne jamais les coucher.
  • Essayer de les poser sur un support surélevé et stable.

Lors de l’utilisation de vos batteries, faites attention à :

  • Ne pas les décharger à plus de 30%, pour assurer leur durée de vie la plus longue.
  • Ne pas les décharger à plus de 50%, sinon vous allez les détériorer de façon irréversible.
  • Bien les recharger, au moins une fois par mois, si vous ne les utilisez pas.
  • Ne pas déconnecter les batteries du régulateur lors du chargement. Les batteries doivent être doivent être chargées sans interruption.

Conclusion

Les systèmes de batteries solaires ne sont pas compliqués et tout commence lorsque vous installez des panneaux solaires.

Ces systèmes de batterie génèrent de l’électricité à partir d’une ressource renouvelable – le soleil – et peuvent fournir de l’électricité à votre maison même s’il n’y a pas d’électricité sur le réseau. Le choix doit être guidé par le dimensionnement de votre installation, vos besoins en électricité, le temps de charge, la capacité de stockage et la durabilité de votre installation. Prenez le temps de bien comparer avant de vous décider. L’investissement est souvent important. Vous devrez travailler à plus de sobriété pour espérer à la fois un bon rendement et une bonne rentabilité de l’achat.

Crédits images : quelle énergie, 15687361 de Pixabay, solaris store,

(sources 1, 2, 3)

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Pascal Faucompré
Editeur et Rédacteur en chef de Build Green, le média participatif sur l'habitat écologique et pertinent. Passionné par le sujet de l’éco-construction depuis 2010. Également animateur de nombreux réseaux sociaux depuis 2011 et d'une revue de web sur : Scoop.it

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