Les batteries pour panneaux solaires photovoltaïques

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Dans le passé, s'il valait mieux produire de l'électricité photovoltaïque pour la vendre et acheter de l’électricité pour la consommer, car EDF achetait plus cher l’électricité que cela ne vous coûtait de lui en acheter, cette période est finie : il est préférable d'auto consommer. Les panneaux photovoltaïques transforment en électricité la chaleur du soleil, qui peut être ensuite directement utilisée ou vendue. Il est ainsi possible d’allier écologie et investissement rentable. L'électricité ne se stocke qu'avec des batteries qui permettent d'assurer les besoins lorsque le soleil ne brille pas assez. Pour l'entretien, avant celui des batteries, il faut veiller à un nettoyage régulier des panneaux photovoltaïques, car l’eau de pluie seule ne suffit pas, elle apporte au contraire des salissures (sable et poussières en suspension, fientes d’oiseaux, pollens, pollution atmosphérique). Des panneaux sales ou insuffisamment propres peuvent faire perdre jusqu’à 15 % de leur efficacité.

 

SOMMAIRE

 

1. Batteries pour le photovoltaïque

Les batteries destinées au stockage de l'électricité provenant de panneaux solaires subissent un grand nombre de cycles de charge et de décharge. Leur état de charge évolue au fil de la journée, un phénomène accentué encore plus au cours des saisons : c'est souvent à la fin de l'hiver que les batteries sont le plus déchargées en raison d'un ensoleillement plus limité. Lorsque l'on n'est pas raccordé au réseau, vous devrez consommer l'énergie produite par les panneaux solaires photovoltaïques sur place et installer des batteries tampons qui stockeront l'énergie pour les usages de nuit sans ensoleillement. Une batterie constitue l'élément de l'installation du système photovoltaïque qui requiert la plus grande attention.

La durée de vie des batteries dépendra directement de son mode d’utilisation et d'un entretien régulier. Les opérations habituelles qui doivent être effectuées sur une batterie classique sont les suivantes : Vérification tous les 6 mois du niveau de l'électrolyte qui doit être maintenu dans les niveaux « Maximum » et « Minimum ». Le niveau correct de l'électrolyte étant en l'absence de repères visuels de 20 mm au-dessus de la protection des séparateurs.

Dans certains des éléments d'une batterie classique dont les niveaux sont insuffisants, le remplissage doit s'effectuer uniquement avec de l'eau distillée ou déminéralisée ne jamais être remplis avec de l'acide sulfurique comme lors de la mise en service. L'état des cosses métalliques de chaque batterie doit être vérifié, les cosses doivent rester nettes et propres et être nettoyées et brossées pour éliminer toute trace de sulfate. Nous vous conseillons de couvrir toutes les connexions avec un produit antisulfate spécial batterie ou avec de la vaseline neutre.Si vous disposez d'un densitomètre, une mesure de la densité de l'électrolyte peut être effectuée accumulateur totalement chargé après une longue période de fonctionnement des panneaux solaires photovoltaïques, la valeur relevée doit être de 1.240 +/- 0.01 à 20 degrés Celsius.

Les densités mesurées doivent être identiques dans chaque élément. Le fait de constater une importante différence dans un élément peut révéler un dysfonctionnement de la batterie. Il faut noter qu'il existe certains types de batteries étanches, comme les batteries AGM par exemple, qui ne requièrent aucune maintenance.

 

2. Les batteries solaires

Les batteries solaires doivent supporter un grand nombre de cycles et doivent supporter une décharge profonde.

  •  L'installation de batteries pouvant supporter généralement plus de 300 cycles à 80 % de décharge est obligatoire.
  •  Une batterie solaire doit résister à une profondeur de décharge pouvant dépasser les 80 % et même atteindre 100 % de décharge (mauvais ou faible ensoleillement, forte consommation électrique ponctuelle ou occasionnelle, tension de coupure des convertisseurs trop faible 10,5 V).

 

Schéma achat électricité photovoltaïque auto consommé

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

L’autoconsommation d'électricité est la part de production qui est consommée dans le logement ou à proximité des panneaux solaires photovoltaïques, elle représente environ 20 à 40 % de la production solaire.

Une partie de cette autoconsommation d'électricité est « spontanée » : elle est consommée par des appareils en fonctionnement au même moment que la production d'électricité solaire s'effectue.

Elle dépend de la puissance photovoltaïque installée et des appareils fonctionnant le jour (par exemple fonctionnement d'un chauffe-eau électrique pendant la journée) et notamment en été.

 

3. Contraintes des batteries photovoltaïques

Schéma d'achat ou d'autoconsommation d'électricité photovoltaïque

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Les capteurs photovoltaïques transforment l'énergie lumineuse* en courant électrique continu.

 Un transformateur électrique appelé onduleur convertit le courant continu en courant alternatif exploitable par le réseau public.

 Un ou plusieurs compteurs de production enregistrent la production électrique.

 Un compteur enregistre la consommation du bâtiment (électroménager, éclairage, etc.).

 Un tableau électrique dessert les appareils électriques de la maison.

  Réseau d'électricité public (EDF).

 Exemple d'utilisation d'appareils électroménagers (machine à laver le linge).

 Éclairage du logement.

 Exemple d'utilisation d'appareils électroménagers (téléviseur, chaine HI-FI, ordinateur, box, etc.).

 Batteries de stockage de l'électricité produite par les panneaux photovoltaïques.

 

* Les panneaux solaires photovoltaïques sont constitués d'une multitude de cellules fabriquées à base de silicium (matériaux semi-conducteurs). Sous l'action du rayonnement solaire, ces cellules libèrent des électrons qui créent un courant continu dont l'intensité varie suivant plusieurs facteurs (ensoleillement, facteur d'ombrage, inclinaison des panneaux, superficie des modules, etc.). Dans le bâtiment, un appareil électrique appelé onduleur transforme le courant continu en courant alternatif qui peut-être ainsi injecté dans le réseau électrique public aux conditions d'achat prévues par les pouvoirs publics.

 

4. Ce que doit fournir une batterie adaptée

Obtenir du courant électrique à partir de panneaux solaires reste une solution relativement chère, une batterie solaire optimale doit donc stocker l'énergie électrique avec le moins de perte possible, un bon rendement de charge est un critère de choix.

Une batterie déchargée doit accepter toute l'énergie en provenance des panneaux solaires afin de ne pas gaspiller l'énergie produite. L'acceptation de la charge d'une batterie solaire doit être correcte afin 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 élevée, ce qui a une influence directe sur la durée de vie des batteries.

 

5. La durée de vie d'une batterie

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).

Les critères économiques des batteries photovoltaïques.

Le coût d'achat des batteries est évidemment un critère important, au prix initial s'ajoutent les coûts liés au transport ainsi que les frais liés à l'entretien des batteries.

Les critères liés à la sécurité des batteries photovoltaïques.

L'absence de projections d'acide et de dégagement d'hydrogène est un critère important d'achat suivant la position des batteries dans un logement habité.

Dans le cadre d'une utilisation en solaire photovoltaïque, chaque type de batterie au plomb présente des avantages et des inconvénients. Il faut noter également que chaque type de batterie est très différent selon les modèles et les fabricants.

 

6. Batterie ouverte liquide / Batterie étanche

Les batteries gel ou AGM sont environ deux fois plus chères que les batteries ouvertes au plomb (liquide). Ces batteries étanches seront réservées dans les cas suivants :

  •  le risque de températures basses et de gel est important (montagne).
  •  le local de stockage des batteries est peu ou pas aéré (dégagements d'hydrogène, d'odeurs et de vapeurs acides).
  •  l'entretien des batteries est difficile à réaliser.
  •  les fuites d'acides doivent être évitées en cas de casse ou de renversement des batteries.

 

7. La charge des batteries est lente

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.

 

8. Les différentes batteries ouvertes

Les BO (Batteries ouvertes) à plaques épaisses US représentent le choix le plus intéressant dans de nombreuses situations. Cette technologie est particulièrement maitrisée par les fabricants nord-américains.

Ces batteries destinées à des applications professionnelles dont les panneaux solaires sont des batteries dérivées de batteries industrielles utilisées dans les nacelles, voitures de golf, autolaveuses, etc, produites à des millions d'exemplaires par an. Leur prix de vente est donc très compétitif et leur technologie largement éprouvée.

Pour ces raisons, les batteries de marque CROWN pour leur fiabilité reconnue.

Batterie-Deep-Cycle-US-12-V-Batterie-CROWN

Les produits Crown utilisent les plaques plus lourdes et plus épaisses sur le marché de 10 % plus épaisses que celles des batteries classiques. Ces plaques plus épaisses permettent une décharge de la batterie plus longue et assurent une meilleure durée de vie.

 

Pour des utilisations saisonnières, des petites capacités de batteries, choisir des batteries semi-traction (98 % de plomb).

 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.

9. Le choix des batteries

Le choix des batteries : 4 modèles différents.

Les batteries choisies sont soit au gel soit au lithium, les batteries au plomb ne sont pas adaptées, car elles ne supportent pas les cycles de charge/décharge, demandent de l'entretien et contiennent du plomb particulièrement polluant.

  •  Pour des utilisations sous des températures ambiantes > à 25°C -30 °C (incluant la nuit ), choisir des batteries tubulaires.
  •  Pour des capacités supérieures à 2000 Ah ou une très longue durée de vie, choisir des batteries 2V OPZS.

 

10. Batterie Gel / Batterie AGM

Les batteries gel doivent être utilisées avec du matériel adapté (régulateur, chargeur). Deux points importants sont à surveiller :

  •  Ne pas dépasser les courants de charge 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.
  •  En respectant  ces deux points, certaines batteries gel monobloc 12 V peuvent offrir des durées de vie > à 10 ans. 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 et température.
  •  Attention à ne pas utiliser des batteries AGM standard si vous prévoyez une décharge totale des 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.

Les batteries Lithium, possèdent un taux de charge et de décharge beaucoup plus rapide, elles remplaceront facilement une batterie au plomb de 12V 80 Ah.

Les batteries Lithium Fer sont totalement sûres et ont une grande durée de vie, elles ne demandent aucun entretien et s'utilisent comme une batterie plomb.

 

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