Lorsque l’on parle d’alimentation électrique, un équipement vient tout de suite à l’esprit : la batterie. En effet, à l’heure actuelle la batterie est le seul moyen de stocker l’énergie électrique. Si vous regardez à mettre en place une installation solaire pour votre domicile, vous devez être au point sur le sujet des batteries. Cet article récapitule les principales informations à connaître sur les batteries des panneaux solaires en 2020.
Pourquoi utiliser des batteries dans votre installation solaire ?
Les panneaux photovoltaïques permettent de produire de l’électricité à partir de l’énergie solaire. En plus d’être écologique, c’est une solution qui permet de réaliser des économies. C’est pourquoi l’installation de ces dispositifs a de plus en plus le vent en poupe en France. Mais à quoi servent les batteries dans une installation solaire ?
Les batteries apportent une réponse à un paradoxe propre aux panneaux photovoltaïques. Puisqu’ils fonctionnent avec l’énergie solaire, vos panneaux produiront de l’électricité seulement en journée, lorsqu’il fait beau. Or, ce n’est pas forcément le moment où vous avez besoin d’énergie. En fait, il y a même des chances pour que ce soit précisément le contraire. En effet, beaucoup de personnes sont absentes de leur domicile en journée. Vous avez alors deux solutions.
La revente de l’électricité
La première est de revendre à EDF cette énergie produite dont vous n’avez pas besoin. La politique en matière de revente d’électricité sur le réseau est relativement favorable Autrement dit, EDF vous rachètera l’électricité à un tarif incitatif, à 0,10 € le kWh (1). Le bénéfice perçu vous permettra de palier à votre consommation d’électricité du soir.
(1) : tarif en vigueur au troisième trimestre 2020 pour une installation en autoconsommation partielle et vente du surplus
L’autoconsommation grâce aux batteries
La seconde solution consiste à utiliser vos panneaux photovoltaïques pour basculer en mode autoconsommation totale. Autrement dit, vous utilisez toute l’énergie produite par vos panneaux pour couvrir l’ensemble de vos besoins domestiques. Dans ce cas, les batteries sont nécessaires pour palier au problème évoqué de disponibilité de l’électricité. Si vos panneaux produisent de l’énergie à un moment inopportun pour vous, pas de soucis, vous la stocker dans vos batteries !
En clair, les batteries de votre installation solaire jouent exactement le même rôle que les batteries de voitures électriques. Lorsque vous chargez votre véhicule le soir, l’énergie est stockée dans une batterie. De ce fait, lorsque vous avez besoin de votre véhicule, vous pouvez rouler en électrique.
Au final, il s’agit plus d’un choix stratégique personnel que d’autre chose. Pour autant, l’atout de l’autoconsommation avec les batteries est un argument massif pour certains. C’est le cas, par exemple, si vous habitez dans une zone non reliée au réseau électrique standard. Les batteries sont alors indispensables si vous voulez tirer le meilleur parti de votre installation. De même, si vous habitez dans une région où les coupures de courant sont fréquentes, les batteries sont la seule solution.
Le fonctionnement des batteries
La place d’une batterie dans une installation solaire
En règle générale, la batterie est située en sortie de vos panneaux photovoltaïques et avant l’onduleur. Elle reçoit donc le courant continu créé. Lorsque vous avez besoin d’électricité, la batterie se décharge (par le biais de cycles) et fait passer le courant au travers de l’onduleur. Le rôle de l’onduleur est de le transformer en alternatif pour qu’il puisse être utilisable par vos équipements domestiques.
La durée de vie d’une batterie s’exprime en nombre de cycles de charges et de décharges. Afin de ménager le plus possible votre batterie, il est recommandé de prévoir l’installation d’un régulateur solaire. Cet équipement est installé entre vos panneaux photovoltaïques et vos batteries. Il permet de « limiter » le niveau de charge et de décharge de vos batteries. Un régulateur solaire plafonne ainsi la charge à 95 % et limite la décharge à 40 % minimum. Vous pourrez ainsi faire durer votre batterie plus longtemps !
Les différents types de batteries pour panneaux solaires
La technologie des batteries est relativement complexe. Elle représente d’ailleurs un enjeu majeur dans les années à venir. Que ce soit pour les voitures électriques ou une installation photovoltaïque, le besoin est de bénéficier d’une autonomie toujours plus importante et d’une charge toujours plus rapide. L’affirmation du solaire ne passera qu’au prix d’une innovation continue de la technologie des batteries.
À l’heure actuelle, il existe différents types de batterie. Outre l’aspect technologique, ils se distinguent par leur autonomie et leur coût.
Les batteries à plomb ouvert
Ce type de batteries est très robuste mais doit être installé dans un endroit protégé. En effet, ces batteries ne sont pas étanches et ne peuvent donc pas être situées en extérieur. En fonctionnement, elles libèrent de l’oxygène et de l’hydrogène. Pour une question de sécurité, il est donc impératif de les installer dans un endroit aéré.
Elles sont peu chères mais nécessitent un entretien régulier. Enfin, leur durée de vie est limitée. Pour autant, elles sont parfaitement adaptées pour des utilisations ponctuelles, comme pour un camping-car ou une résidence secondaire.
Les batteries AGM
Il s’agit de batteries au plomb également. Leur principal avantage est ne pas être à plomb « ouvert ». Autrement dit, elles ne libèrent pas de chaleur en fonctionnement.
Étanches, facile à entretenir, elles possèdent une durée de vie plus importante que les batteries à plomb ouvert avec 600-900 cycles.
Les batteries GEL
Les batteries GEL sont ce qu’il se fait de mieux en matière de batteries au plomb. Étanches, robustes, ne nécessitant pas d’entretien, ces batteries sont idéales. De plus, leur durée de vie est située entre 800 et 1300 cycles. Ce type de batterie est à privilégier pour une utilisation quotidienne et intensive. Les batteries GEL Long Life ont une durée de vie encore plus importante, entre 600 et 2400 cycles.
Les batteries lithium-ion
En montant en gamme, vous trouverez les batteries lithium-ion. Recyclables et nécessitant aucun entretien, elles sont souvent considérées comme la Rolls-Royce de la batterie. Leur durée de vie est sans commune comparaison.
Cette technologie de batterie est celle présentes dans les véhicules électriques, les smartphones, les montres, les ordinateurs portables, etc.
Quelles sont les caractéristiques techniques des batteries de panneaux solaires à connaître ?
Pour bien choisir votre batterie, vous devez connaître les caractéristiques techniques à regarder.
Capacité de stockage
Cette donnée est évidemment très importante puisqu’elle vous renseigne sur la quantité d’énergie que votre batterie peut stocker. Cette caractéristique est exprimé en Watt-heure (Wh) ou en Ampère-heure (Ah). Le passage d’une unité à l’autre est facile à faire. Par exemple, si vous n’avez que la donnée en Ah et que vous souhaitez la connaître en Wh, il vous suffit de multiplier la valeur par la tension de la batterie.
Par exemple : une batterie de 6V et 100 Ah a une capacité de stockage de 600 Wh.
Taux de décharge
L’autre paramètre dimensionnant à prendre en compte pour le choix de votre batterie est son taux de décharge. En effet, votre batterie pourrait avoir une grande capacité de stockage d’énergie, mais elle n’aurait que peu d’intérêt si elle se déchargeait très rapidement, n’est-ce pas ?
Le taux de décharge vous permet de comprendre la vitesse à laquelle votre batterie va se décharger. Cette caractéristique est renseignée par une codification telle que C5, C20, C100, etc. Le chiffre correspond au temps de décharge d’une batterie. Par exemple, une batterie C100 mettra 100 heures à se décharger.
Comment calculer l’autonomie de batterie dont vous avez besoin ?
Maintenant que vous connaissez les deux grands critères à considérer pour le choix de votre batterie, comment pouvez-vous choisir l’autonomie de votre batterie ? Vos besoins énergétiques sont différents d’une autre personne. Ils dépendent principalement de la situation de votre maison et de vos habitudes de consommation.
La première chose est de connaître votre besoin énergétique journalier. Une fois que vous avez cette donnée clé, il est facile de trouver votre batterie pour votre panneau solaire. Par exemple, imaginons que vous ayez besoin chaque jour de 1000 Wh. Si vous habitez dans un site isolé où l’ensoleillement est réduit, il est pertinent de vouloir une batterie qui puisse fournir du courant pendant trois jours par exemple. Autrement dit, votre besoin total en matière d’autonomie revient à 3 000 Wh.
Dans cette situation, une batterie de 12 V avec une capacité de 250 Ah pourrait paraître suffisante. En multipliant par sa tension (12*25), on retombe bien sur une capacité de stockage de la batterie de 3 000 Wh.
Pourtant, tout n’est pas aussi simple. En effet, comme mentionné ci-dessus, il n’est jamais bon pour une batterie d’être complètement vide (ou pleine d’ailleurs). En ce qui concerne la décharge, on estime qu’une batterie ne doit pas descendre en-dessous de 40 %. Autrement dit, vous avez donc besoin d’une batterie qui, à 40 % de sa décharge, peut fournir 3 000 Wh. Vous êtes donc désormais à la recherche d’une batterie ayant une capacité de stockage, non plus de 3 000 Wh mais de 7 500 Wh (3 000 / 0,4).
Enfin, vous devez prendre en compte les pertes. En effet, comme dans toute installation, le rendement n’est jamais parfait et il existe des pertes. Une partie de l’électricité fournie par votre batterie est perdue en ligne puis au cours de la transformation courant continu/alternatif au sein de votre onduleur. Pour faire simple, un ordre de grandeur moyen à se rappeler est le suivant :
- Pertes liées à l’onduleur : 10 % ;
- Pertes en ligne : 3 %.
En intégrant ces pertes au calcul précédent, il revient à dire que votre batterie doit donc avoir une capacité de stockage de 8 600 Wh et non plus de 7 500 Wh. Généralement, la tension de stockage des batteries classiques est de 12 V. En divisant la capacité de stockage nécessaire (8 600 Wh) par la tension de stockage (12 V), on peut calculer la capacité de stockage en ampères-heure nécessaire, à savoir environ 717 Ah. En conclusion , vous aurez besoin de quatre batteries 12 V 200 Ah ou de trois batteries 12 V 250 Ah.
Pour en savoir plus, consultez notre dossier consacré au calcul du nombre de batteries pour une installation solaire.
Le futur du marché de la batterie
Les batteries sont un domaine dans lequel des recherches très importantes sont actuellement engagées. L’objectif est d’améliorer l’autonomie des batteries tout en minimisant leurs dimensions. De plus, bien que recyclables, la fabrication des batteries au lithium reste une activité polluante. Actuellement, l’évolution technologique des batteries tend vers le remplacement des batteries au lithium vers des modèles au sel, au zinc-air ou même à la rhubarbe !
La batterie est indispensable à intégrer au sein de votre installation solaire si vous souhaitez fonctionner en autoconsommation. Vous bénéficiez ainsi d’une « réserve » d’énergie dans laquelle vous pouvez puiser lorsque vous en avez besoin. Il existe différents types de batterie suivant vos besoins et votre installation. Pour une utilisation classique, les batteries à lithium représentent le standard. Avant de choisir votre batterie, pensez à quantifier vos besoins énergétiques. Vous pourrez ainsi dimensionner au plus juste votre batterie. Enfin, n’oubliez pas qu’il est recommandé d’installer un régulateur solaire en complément de votre batterie. Pour en savoir plus, contactez des spécialistes ! Les spécialistes IZI By EDF seront heureux de vous aider et de vous faire profiter de leur expérience en matière d’installations solaires.
