Les batteries solaires

Le premier accumulateur au plomb date de 1859 et fut découvert par Gaston Planté, physicien français (1834-1889). 

Des électrodes en plomb sont plongées dans un bac d'acide sulfurique dilué. L'électrode positive est recouverte de peroxyde de plomb, et l'électrode négative de plomb spongieux. Le tout formant l'accus chargé. Si un consommateur (ampoule par ex.) est branché, une décharge de courant se produit entraînant une réaction entre le peroxyde de plomb et l'acide sulfurique.

Les plaques se couvrent alors de sulfate de plomb ce qui provoque une formation d'eau et une diminution de la densité de l'acide. Si il n'y avait pas formation d'eau,  la batterie se déchargerait.

Quand on recharge une batterie, c'est la réaction contraire qui se produit: formation de plomb spongieux et d'acide sulfurique, et augmentation de la densité de l'acide.

Il ne faut JAMAIS rajouter d'acide dans une batterie. Seulement de l'eau distillée.

Les batteries pour l’énergie solaire sont indispensables aux panneaux photovoltaïques qui sont installés sur des sites isolés. Dans ces conditions il est nécessaire d’avoir un parc de batteries pour stocker l’énergie solaire tout au long de la journée afin de pouvoir avoir de l’électricité même pendant la nuit. Il est recommandé de toujours utiliser des batteries adaptées aux panneaux photovoltaïques et de respecter la durée de vie des batteries.

Les batteries solaires AGM ou Gel ne demandent aucun entretien et sont totalement fermées sans ouverture possible. Les avantages sont qu'aucun entretien n’est nécessaire. De plus on peut la transporter dans un avion car elle n'est pas considérée comme une marchandise dangereuse.

Comment augmenter la performance de vos batteries solaires?

Le point faible des systèmes d'énergie renouvelable a souvent été les batteries solaires d'acide de plomb. En réalité, les batteries solaires d'aujourd'hui, ainsi que les dispositifs qui les régulent et les protégeant, sont meilleures que jamais. Les problèmes de batteries solaires sont dus le plus fréquemment à leur mauvaise utilisation et non pas à leur défauts. Voici des directives à suivre pour éviter la grande majorité des problème:e majorité des problèmes:

             * Choix des batteries solaires et panneaux adéquats

              * Un parc de batteries solaires doit être dimensionné suivant les conditions climatiques et d'application (résidentielle ou industrielle), pour une autonomie de 2 à 7 jours.

Après du temps de service, il n'est pas recommandé d'ajouter des batteries solaires neuves avec des vieilles, parce que la tension des batteries change avec l'âge. Des pertes apparaissent en mélangeant des vieilles batteries avec des neuves, et des courants parasites circuleront entre elles.electrosun.fr vous conseille d’utiliser les Répartiteurs Argo FET Victron. Les panneaux solaires ou éoliens sont la source d'énergie primaire, ils doivent être dimensionnés pour produire environ 30%  de plus que les besoins énergétiques. Les pertes de stockage au niveau des batteries, les pertes de conversion au niveau des onduleurs, et les pertes au niveau des câbles et régulateurs seront compensées par ces 30%.

  Acheter de batteries solaires de bonne qualité: 

De bonnes batteries solaires à décharges profondes peuvent avoir une durée de vie de 5 à 15 ans, et parfois plus. Les batteries solaires bon marché disposent d'une durée de vie moindre et sont souvent source d’ennuis. Évitez beaucoup câbles d’interconnexion. Le parc idéal de batteries solaires est le plus simple, se composant d'une seule série de cellules. Avoir peu d'unités réduira la probabilité des défauts et réduit l'entretien.  Les batteries solaires de capacité plus élevée tendent à avoir des plaques plus épaisses, et donc une plus grande longévité.  

Supposons par exemple, que vous avez besoin d'un parc de batteries de 700 Ah 12 V. Vous pouvez utiliser 2 câbles d’interconnexions avec 2 batteries de 350 Ah 12 V ou 12 câbles d’interconnexions avec 7 batteries de 100 Ah 12 V.

Résultat:      les batteries solaires de plus grande capacité  Ah sont préférables. 

Il est vivement recommandé  de ne pas installer plus de trois parcs parallèles de batteries solaires. Il en résultera une mauvaise répartition de stockage. Les parcs non connectés à la source d’énergie auront souvent moins d’énergie. Les batteries solaires ayant moins d’énergie à stocker se trouveront affaiblies,  le système souffrira dans l'ensemble et sa vous coûtera plus cher, à long terme. 

Après avoir pris ces précautions, le but est de maintenir toutes les cellules à un état de charge égale. Les batteries solaires qui reçoivent moins de charge sont susceptibles de réduire leur durée de vie prématurément. Une fraction d'ohm de résistance supplémentaire dans un parc de batteries peut réduire sa durée de vie entière.  

* Relier les câbles principaux aux coins opposés du parc de batteries solaires, et maintenir la symétrie en taille et en longueurs de fil. Ceci aidera à distribuer un courant équivalent.

* Organiser les batteries solaires afin d’avoir la même distribution de température dans l'ensemble du parc de batteries. Laisser au moins 1.5 cm d'espace autour de chaque batterie, pour favoriser le   refroidissement. Éviter l'exposition inégale aux sources de chaleur.

*  Appliquer une charge de finition toutes les 3 semaines environ (apporter chaque cellule à une charge de 100%). 

​Eviter la corrosion :

La corrosion des câbles et des bornes est un ennui qui cause des risques. La bonne nouvelle est qu’il est facile de le prévenir en appliquant un mastic non durcissant à toutes les pièces en métal des bornes des batteries solaires. Enduire complètement les bornes des batteries, les crochets de fil, les écrous et les boulons individuellement, car une fois que la corrosion s’engage, il est difficile de l'arrêter. 

Des solutions existantes sont vendues pour protéger les bornes, mais en utilisant la gelée de pétrole (Vaseline), vous pouvez avoir des résultats parfaitement bons. Elle n'empêchera pas le contact électrique. Les fils doivent être hermétiquement scellés. Appliquer un enduit mince avec vos doigts. 

Il faut également placer un plancher  en dessous des batteries solaires pour éviter tout contact avec l’eau. Un  nettoyage au dessus des batteries solaires (deux fois par an) enlèvera l'humidité (éclaboussure acide) et la poussière accumulées. Ainsi la diminution de la corrosion empêchera les courants parasites de causer les pertes d'énergie. Même après 10 ans de services, les batteries solaires protégées par ces mesures subiront des  corrosions négligeables.

Les batteries solaires peuvent perdre environ 25% de leur capacité lorsqu’elles sont exposées à une température de 30°F. 

Lorsque la température est élevée, les batteries solaires se détériorent plus rapidement. Ainsi, il est préférable de les protéger contre les températures extrêmes. Si aucun système thermiquement stable n'est disponible, considérer une clôture terre-abritée. 

Opter pour des batteries solaires de capacités plus importantes, lorsque la basse température ne peut être évitée, cela permet de compenser la perte de capacité en hiver. Éviter les sources directes de chaleur radiante qui feront que quelques batteries solaires réchaufferont d'autres.      

Utiliser des moyens de compensation :

Quand les batteries solaires sont chaudes, elles exigent d'une réduction de la limite de la tension de charge afin d'empêcher la surcharge. Quand les batteries solaires sont froides, elles exigent une augmentation de la limite de la tension de charge, afin d'atteindre la pleine charge.

Utiliser des moyens de déconnexion en bas voltage :

La compensation de la température est souvent incorporée dans beaucoup de contrôleurs de charge, centres de puissance, ainsi que dans les chargeurs de secours de quelques onduleurs. Pour faire fonctionner ce dispositif, utiliser une sonde de contrôle de température interne des batteries qu'on appelle RTS (Remote Temperature Sensor). 

Il faut fixer l’un des bouts à une quelconque des batteries solaires et connecter l’autre bout de cette sonde au régulateur. Une décharge complète de la batterie solaire causera sa perte irréversible et immédiate. Vous devez utiliser un dispositif de déconnexion  lorsqu’on est en bas voltage (LVD). 

Le dispositif  LVD (Low Voltage Disconnect) est intégré dans plusieurs onduleurs et régulateurs. Une utilisation directe d’une tension CC devrait passer par l’intermédiaire d’un tel dispositif.

Comment savoir qu’une batterie solaire a atteint 100% de charge?

 Les indicateurs de la plupart des voltmètres, régulateurs…, indiquent seulement que la tension de la batterie solaire est haute. L'écoulement de courant, la température et le temps, ne permettent pas de donner une indication claire. La charge peut s'approcher des 100% de charge sans l’atteindre.

Battery Protect de victron permet de déconnecter automatiquement la batterie avant qu'elle ne soit complètement vide (et endommagée) ou avant qu'elle ne soit trop déchargée pour pouvoir redémarrer le moteur. 

LE COÛT DES BATTERIES DANS UN SYSTÈME SOLAIRE:

Contrairement au prix d’un panneau solaire, on constate aujourd’hui une certaine augmentation du prix des batteries solaires. Ce phénomène est expliqué par la variation du prix de plomb. Le prix de ce dernier est élevé par rapport à son prix de ces dix dernières années. C’est la raison pour laquelle les charges financières des batteries peuvent même aller jusqu’à 60 % du coût total du système durant la période de vie d’un système photovoltaïque en comptant qu’il faut renouveler les batteries tous les 4 ans. Il est important pour réduire les coûts de bien évaluer le besoin en capacité de stockage d’électricité afin de ne pas sur dimensionner le parc de batteries.

LE CHOIX DES BATTERIES POUR LES SYSTÈMES SOLAIRES:

Il faut prendre en compte 3 critères pour choisir une batterie pour stocker l’électricité produite par les panneaux photovoltaïques :

·         Sa capacité de stockage.

·         Le nombre de cycles de charge et de décharge possible.

·         Sa résistance au froid.

Le stockage se fait sous forme chimique. Quand le besoin en électricité dépasse l’énergie produite par les panneaux photovoltaïques, l’électricité pourra être fournit par les batteries.

Chaque batterie a ses caractéristiques de nombre de cycles de charges et de décharges supportés. Il faut donc choisir celles qui peuvent supporter un maximum de charge.

LE DIMENSIONNEMENT DES BATTERIES SOLAIRES

Il faut prendre connaissance de l’ensemble de la consommation en électricité du logement pour que le système énergétique solaire fonctionne de façon optimale.

Voici la liste des données dont dépend la charge des batteries :

• un ensoleillement suffisant
• la demande énergétique quotidienne en Wh/jour
• la tension de l’énergie en volt et la profondeur de décharge maximum des batteries
• L’installation des batteries se fait au-dessous de la tension exprimée.

Sans une batterie adéquate, vous risquez d’être fort déçu par le solaire. En effet, une batterie traditionnelle ne peut convenir, car mal adaptée aux cycles de charge et de décharge.

Une batterie de démarrage est conçue pour délivrer un courant très fort pendant un temps très bref, et ignore la décharge profonde. En usage camping-car, la décharge peut atteindre 80% de la capacité de la batterie. Et sur une seule étape, alors que la décharge d’une batterie de démarrage, en usage véhicule, ne dépasse pas 30%.

Et ceci grâce à l’alternateur.

Il faut donc utiliser une batterie semi-stationnaire à décharge lente, avec l’installation du panneau solaire. Ces batteries peuvent supporter une décharge jusqu’à 80% de leurs capacités.

Une batterie de démarrage sera « morte » au bout d’une soixantaine de cycles, alors que la semi-stationnaire supporte 500 à 600 cycles, ce qui correspond à une durée de vie moyenne d’environ 5 ans avec une charge d’entretien sur secteur.

Rappel: La décharge maximum d'une batterie solaire est en moyenne de 65% contre 35% pour une batterie auxiliaire classique et 30% pour une batterie de démarrage.  

Calculs de puissance pour une batterie:

A/jour x 1.6 (A/jour étant la puissance journalière nécessaire et 1.6 étant le coefficient de surconsommation)

Ex : 20 Ah/jour x 1.6 =  batterie nécessaire de 32 Ah

Autre calcul :choisir la capacité de la batterie en fonction de l’autonomie souhaitée :

Ah/jour x 1.2 x 1.1 x nombre de jours d’autonomie souhaitée = capacité batterie

Ah/jour correspond à la puissance journalière utilisée----1.2 correspond à la décharge à 80% de la batterie----1.1correspond au coefficient de sécurité.

Ex : 20 Ah/jour x 1.2 x 1.1 x 3 jours = 79.2 Ah (80 A)

Calcul rapide: énergie nécessaire en Wh/jour divisé par le voltage 

de la batterie multiplié par le nombre de jours d'autonomie souhaité

divisé par le taux de décharge souhaité de la batterie. Et cela donnera la puissance de la batterie à utiliser.

Ex:170 Wh/j : 12 volts x 3 jours : 60% = 70,83 Ah

Conclusion:

Les batteries solaires sont l'essentiel de votre système d'alimentation. Avec un peu d'arrangement, de l'entretien simple et une installation appropriée, vos batteries solaires vivont une longue et saine vie.