Utiliser l'énergie solaire de jour comme de nuit.

Batterie solaire - qu'est-ce que c'est ?

L'électricité produite par les installations photovoltaïques est stockée dans une batterie solaire et mise à disposition en cas de besoin pour l'autoconsommation. C'est pourquoi on parle également de stockage solaire ou de stockage de l'énergie solaire. Les batteries solaires sont une nouvelle invention qui gagne en popularité depuis 2012. Cette année, le gouvernement fédéral a adopté une réforme de la loi sur les énergies renouvelables (EEG). Le tarif de rachat de l'énergie solaire a ainsi été considérablement réduit. Conséquence : de plus en plus de particuliers ont décidé de ne pas injecter l'électricité qu'ils produisent eux-mêmes dans le réseau public, mais de l'utiliser pour leurs propres besoins. Aujourd'hui, les batteries solaires sont toujours très populaires. L'approvisionnement autonome en énergie est une alternative populaire, non seulement face à la hausse des prix de l'énergie, mais aussi d'un point de vue écologique.
 

Comment fonctionne une batterie solaire ?

Une batterie solaire n'est pas une simple batterie, mais une batterie solaire rechargeable. En cas de fort ensoleillement, la production d’énergie solaire dépasse souvent la consommation énergétique du foyer. L'énergie excédentaire est alors stockée dans la batterie, qui fonctionne comme une pile rechargeable. Cette énergie solaire accumulée peut ensuite être utilisée à tout moment pour alimenter les appareils électriques domestiques. En règle générale, on distingue deux principaux types de batteries solaires : les batteries lithium-ion et les batteries plomb-acide. Cependant, la réaction chimique responsable de leur fonctionnement est similaire.

Deux électrodes se trouvent à l'intérieur de la batterie : l’une est chargée positivement et l’autre négativement. Les électrodes sont entourées d'un liquide conducteur appelé électrolyte, qui permet le transfert des particules entre elles. Une couche de séparation partiellement perméable, appelée séparateur, les maintient isolées l’une de l’autre. Lorsque la batterie solaire est déchargée, des particules de substance s’accumulent sur l’électrode positive. Si le courant solaire, c'est-à-dire la tension électrique, atteint l'électrode positive, les particules se dissolvent et glissent à travers l'électrolyte jusqu'à l'électrode négative. Les particules étant chargées positivement, elles créent une différence de potentiel entre les deux électrodes, ce qui recharge la batterie. Lors de la décharge, c'est-à-dire lorsqu’elle est utilisée pour alimenter un appareil, ce processus se produit en sens inverse, libérant ainsi l’énergie stockée.

Quelles sont les batteries adaptées aux systèmes solaires ?

Bien que les batteries lithium-ion et plomb-acide remplissent la même fonction de stockage d’énergie, elles reposent sur deux technologies distinctes. Pour savoir quelle batterie solaire est la plus adaptée à une installation photovoltaïque, il est essentiel de clarifier certains concepts.
 

Densité énergétique

La densité énergétique renseigne sur la capacité de stockage de la batterie solaire par rapport à sa taille. Plus la densité énergétique est élevée, plus la batterie solaire est compacte pour une même capacité de stockage. Sur ce point, les batteries lithium-ion offrent un avantage considérable, car tous leurs composants sont installés dans un espace restreint. Enfin, les batteries lithium-ion ne sont pas uniquement utilisées pour les systèmes photovoltaïques, mais également dans les smartphones et les ordinateurs portables.
 

Capacité

Il existe deux valeurs : la capacité de stockage nominale et la capacité utilisable. Toutes deux sont exprimées en kilowattheures (kWh). La capacité de stockage nominale correspond à la quantité maximale d’énergie que la batterie solaire peut stocker. La capacité utilisable réelle est obtenue en multipliant cette valeur par le taux de profondeur de décharge. Cette dernière est plus significative, car elle indique l’énergie réellement disponible pour l’utilisateur.
 

Efficacité

Pendant la charge et la décharge, la batterie solaire émet de la chaleur dans l'environnement, entraînant une perte d’énergie. Ainsi, sur 100 % d’électricité stockée, seul un certain pourcentage est réellement récupérable : c’est ce que l’on appelle le rendement. Les batteries solaires modernes au lithium-ion ont souvent un rendement supérieur à 90 %, tandis que celui des batteries plomb-acide se situe entre 70 et 80 %. Pour pouvoir se prononcer sur le rendement, il faut prendre en compte l'ensemble du système. Outre l'efficacité de la batterie solaire, il faut tenir compte de l'efficacité des autres composants du système, par exemple les onduleurs PV, les onduleurs de batterie, les convertisseurs CC/CC ou encore les composants de secours. En outre, le dimensionnement optimal du système joue un rôle essentiel dans l’amélioration de son rendement. Pour une analyse professionnelle, n'hésitez pas à contacter votre partenaire local spécialiste du CIB.
 

Durée de vie

La durée de vie d’une batterie solaire est déterminée par deux mécanismes de vieillissement. Ces mécanismes sont appelés durée de vie cyclique et durée de vie calendaire. La fin de vie d’une batterie n'est pas synonyme de "mort" de la batterie solaire, mais signifie que sa capacité a diminué jusqu’à une valeur résiduelle définie par le fabricant, généralement comprise entre 60 et 80 % de sa capacité initiale. La durée de vie calendaire est indépendante de l'utilisation et correspond à l’âge maximal de la batterie. Elle est de 15 à 20 ans pour les batteries solaires au lithium-ion et d'environ 10 ans pour les batteries solaires au plomb-acide. La durée de vie cyclique est exprimée en nombre de cycles et indique combien de fois la batterie peut être entièrement chargée et déchargée avant d’atteindre une capacité inexploitable. Les batteries solaires au lithium-ion ont une durée de vie d'environ 4 000 cycles. Chaque année, une batterie solaire utilise environ 250 cycles. Une batterie solaire au lithium, qui est généralement dotée de 4 000 cycles, dure environ 20 ans. Les batteries plomb-acide ont environ 1 200 à 2 500 cycles de charge et ne durent donc qu'une dizaine d'années. Un plus grand nombre de cycles n'apporte donc aucun avantage, puisque la durée de vie calendaire représente la limite supérieure. Tant les batteries lithium-ion que les batteries plomb-acide perdent leur durée de vie lorsqu'elles sont placées dans des environnements très chauds pendant une période relativement longue. En règle générale, une température moyenne supérieure de 10 °C signifie un taux de vieillissement deux fois plus élevé.
 

Profondeur de décharge

De nombreuses batteries solaires ont une profondeur de décharge maximale. En principe, une profondeur de décharge plus faible signifie une diminution de la durée de vie, mais aussi, bien sûr, une capacité de stockage utilisable plus faible. La profondeur de décharge est exprimée en pourcentage. Par exemple, un DoD (Depth of Discharge) de 80 % signifie que 80 % de l’énergie stockée dans la batterie est utilisée avant qu’elle ne soit rechargée. Alors que les batteries lithium-ion modernes permettent des profondeurs de décharge allant jusqu'à 100 %, l'optimum coût-bénéfice pour les batteries plomb-acide se situe autour de 50 %.
 

Batteries solaires - perspectives et conclusion

De nombreuses raisons plaident en faveur de l'achat d'une batterie solaire. Qu'il s'agisse d'un modèle au lithium ou d'une batterie au plomb, le stockage de l'énergie solaire autoproduite protège l'environnement et votre porte-monnaie. La recherche travaille intensivement sur des modèles toujours plus efficaces pour un usage privé, et il est probable que le nombre de systèmes solaires privés continuera d'augmenter à l'avenir.