Batterie solaire au lithium : prix, avantage et durée de vie

Étant donné que la production d’énergie solaire dépend du rayonnement solaire, il est logique d’équiper les systèmes photovoltaïques de solutions de stockage. Parmi les nombreux types de batteries sur le marché, les batteries solaires au lithium s’imposent progressivement comme l’une des alternatives de batteries de stockage du futur.

Découvrez le fonctionnement de ces batteries nouvelle génération, leurs avantages et les coûts d’installation…

Comment fonctionne une batterie au lithium ?

Les batteries solaires permettent de stocker l’électricité produite par les panneaux photovoltaïques afin de la réutiliser pour l’autoconsommation au lieu d’être revendue aux gestionnaires du réseau national.

Les batteries solaires au lithium vous donnent la possibilité de vous rabattre sur des pièces de rechange au cas où vos panneaux ne seraient plus produits ou en quantité suffisante. Elles fonctionnent selon les principes de l’électrochimie pour stocker l’énergie produite par les modules solaires.

L’inversion de charge entre l’électrode positive (cathode), généralement constituée d’oxyde de lithium et de cobalt, et l’électrode négative (anode), constituée de carbone ou de graphite. Le mouvement de ces charges produit de l’énergie électrique (électrons) qui permet de recharger la batterie.

Les différentes batteries au lithium

Les batteries au lithium peuvent être divisées en trois catégories principales :

• • Les batteries au lithium-ion : lancées au début des années 1990, ces batteries étaient initialement utilisées pour des applications nomades, notamment en raison de leur petite taille. Même si elles ont de grandes capacités de stockage, elles supportent mal les surcharges, les rendant très instables et sensibles aux chocs.

• • Les batteries lithium polymère (Li-Po) : variante de la technologie lithium-ion, ces batteries sont un peu plus stables. Ces accumulateurs ont quasiment les mêmes caractéristiques que leurs homologues, mais nécessitent un investissement plus important.

• • Les batteries au lithium fer phosphate (LiFePO4) : lancées à la fin des années 1990, cette technologie offre un stockage d’énergie avec une excellente stabilité et limite fortement les risques d’incendie. Les batteries LiFePO4 stockent moins d’énergie que les batteries Lithium-Ion, mais ont une capacité de charge/décharge plus élevée. A ce titre, c’est l’un des modèles les plus populaires pour équiper les systèmes photovoltaïques.

Quelle est la différence avec les autres batteries ?

Il existe différentes technologies de stockage sur le marché solaire. Ces dernières années, cependant, les batteries au lithium sont devenues plus populaires auprès des professionnels et des particuliers. Pourquoi ? Parce qu’elle présente de nombreux avantages par rapport aux autres batteries rechargeables :

• Légère et compacte, elle est facile à installer et économise beaucoup d’espace par rapport aux autres modèles encombrants. Elles conviennent aussi bien aux installations nomades qu’aux grandes installations
• Contrairement aux batteries au plomb, elles peuvent être déchargées à 80 %
• Aucun entretien particulier requis
• Une des durées de vie les plus longues du marché
• Avec un taux de recyclage d’environ 70%, ce modèle est plus respectueux de l’environnement que les autres types de batteries…

Quels sont les autres types de batteries solaires ?

En plus des batteries au lithium, trois autres types de batteries sont utilisés pour stocker l’électricité produite par les installations photovoltaïques :

• • les batteries au plomb ouvert : ce sont les mêmes batteries que l’on trouve dans la plupart des voitures, à l’exception qu’elles sont plus volumineuses.

• • les batteries AGM : ces batteries au plomb scellées sont étanches. Elles ne dégagent ni hydrogène ni chaleur.

• • les batteries gel : considérées comme un incontournable des batteries au plomb, elles résistent à des décharges plus profondes que leurs homologues.

Dans quels cas faut-il opter pour une batterie solaire ?

Bien sûr, l’installation de batteries dans une installation photovoltaïque est une option facultative. Cependant, il peut être indispensable dans certaines situations

• Si votre logement n’est pas raccordé au réseau électrique. Votre système solaire est votre seule source d’énergie.
• Si vous souhaitez augmenter votre consommation d’énergie générée dans le système solaire en stockant le surplus au lieu de le revendre.

Comment choisir sa batterie photovoltaïque en lithium ?

Considérant les différentes marques et modèles de batteries solaires au lithium, voici les critères auxquels vous devez prêter attention afin de choisir le modèle qui correspond le mieux à vos besoins.

• Capacité de stockage de la batterie au lithium : une cellule solaire qui a une capacité de stockage suffisante pour couvrir les besoins du système PV et son excédent de production doit être sélectionnée.

• Rendement : ce critère correspond à la quantité d’énergie qu’une batterie au lithium peut récupérer par rapport à l’énergie nécessaire à la charge. Plus le rendement est élevé, plus la batterie est rentable.

• Durée de vie : les batteries solaires, quel que soit leur type, doivent être chargées et déchargées à plusieurs reprises avant de pouvoir être rentables. Il s’agit de “cycles” pour estimer la durée de vie de la batterie. Un cycle correspond à une phase de charge et une phase de décharge.

• Taux de décharge : contrairement aux batteries de voiture, qui sont régulièrement chargées à pleine capacité, les batteries solaires peuvent ne pas être complètement chargées pendant de longues périodes, surtout en hiver lorsque le soleil se fait rare. Par conséquent, pour une utilisation efficace, la batterie doit avoir un taux de décharge élevé et une grande capacité de stockage efficace.

• Temps de chargement : en plus du taux de décharge, les futures batteries solaires au lithium doivent pouvoir se recharger rapidement. Selon le modèle, ce temps peut être plus ou moins long. Il est donc indispensable de bien préciser ce critère, surtout quand on sait que la batterie solaire ne doit pas être complètement déchargée.

• Tension de stockage : ce paramètre est étroitement lié aux performances du système photovoltaïque. Plus vous consommez d’énergie électrique, plus vous avez besoin d’une tension élevée pour limiter les pertes d’énergie dues au transport ou au stockage de l’énergie. Une batterie de 12 volts (V) est suffisante si la consommation électrique est inférieure à 800 watts (W). Pour une puissance de 800-1600W, nous recommandons le modèle 24V. 

• Autonomie : c’est le nombre de jours pendant lesquels une batterie au lithium peut stocker de l’énergie électrique sans avoir besoin d’être rechargée. Dans un site isolé, cette autonomie devrait pouvoir varier entre 3 à 5 jours.

Comment déterminer la capacité de sa batterie photovoltaïque en lithium ?

Dans de nombreux cas, la capacité des batteries au plomb qui alimentent les systèmes d’énergie solaire est intentionnellement trop grande pour compenser leur durée de vie limitée ou pour augmenter la production. Les batteries au lithium ne nécessitent pas ce surdimensionnement.

Cela permet d’estimer au plus juste la capacité de la cellule solaire au lithium en fonction de l’installation.

Choisir sa batterie solaire au lithium avec un panneau photovoltaïque déjà existant

Si vous possédez un ou plusieurs panneaux solaires, vous devez d’abord déterminer leur énergie, notée par la lettre E et exprimée en watts (W).

Multipliez la puissance du panneau par 5 pour obtenir une estimation quotidienne approximative. Une fois que nous avons ce fameux E, nous pouvons appliquer la formule suivante pour calculer la capacité requise (C) en ampères heures (Ah) des futures batteries au lithium :

C = énergie en watts (W) / tension de la batterie en volts (V).

Par conséquent, la capacité de production d’énergie du panneau indique plus précisément la capacité que devrait avoir une cellule solaire au lithium.

Exemple : Un module photovoltaïque produit environ 500 W d’énergie par jour. Une tension de 12 V nécessite une batterie d’une capacité de 41 Ah.

Choisir sa batterie solaire au lithium pour sa future installation photovoltaïque

Dans ce cas, il n’y a pas encore de panneaux solaires. Vous devez d’abord examiner la consommation quotidienne projetée. Pour cela, il faut additionner la consommation des différents appareils électriques multipliée par leur durée de vie moyenne.

Selon le résultat en watts, vous pouvez utiliser la formule suivante pour déterminer la puissance requise pour votre panneau solaire. Capacité = Consommation prévue / Tension de la batterie.

Exemple : La consommation projetée par jour est d’environ 1 200 W. La capacité de batterie requise est de 1200 W / 12 V ou 100 Ah. Ensuite, vous devez choisir une batterie au lithium de 100 Ah.

Comment installer une batterie solaire au lithium ?

Il peut être nécessaire d’assembler plusieurs batteries au lithium pour assurer une capacité de stockage suffisante. Il a deux options de montage.

• Installez les batteries au lithium en série : ce type d’installation permet d’additionner la tension des batteries tout en conservant la capacité (Ah) d’une seule batterie. Une connexion en série consiste à connecter le pôle + d’une batterie au pôle – d’une autre batterie.
• Installez des piles au lithium en parallèle : le montage ajoute de la capacité de stockage (Ah) tout en conservant la même tension (V). La mise en parallèle consiste cette fois à relier tous les pôles + entre eux et tous les pôles – entre eux. 

Quelle que soit la méthode de montage que vous choisissez, les batteries solaires au lithium doivent être de la même marque et du même modèle et doivent être acheté et entièrement chargé en même temps.

Pour déterminer le nombre de piles à installer, vous devez tenir compte des paramètres suivants : les dimensions de l’installation photovoltaïque et le lieu géographique d’installation (isolée ou intégrée au réseau national de distribution d’électricité).

Pourquoi faire appel à un professionnel ?

L’installation de solutions de stockage dans les installations électriques nécessite un certain savoir-faire, en particulier lors de l’installation de systèmes solaires dans des endroits éloignés. En effet, certains ménages sont peu connectés au réseau national et doivent disposer de systèmes de production d’électricité indépendants. 

Pour être totalement autonomes, les installations de ce type doivent être parfaitement dimensionnées, notamment en nombre de panneaux photovoltaïques, mais aussi en nombre de batteries solaires.

C’est là que l’expertise de professionnels qualifiés entre en jeu. Avec autant de paramètres à prendre en compte, il est important de bien définir vos besoins de confort de qualité par tous les temps. Dans certaines régions, le manque de lumière peut empêcher la production d’électricité pendant plusieurs jours. La capacité de stockage joue un rôle important.

Quelle est la durée de vie d’une batterie au lithium ?

La longévité… C’est un autre avantage des batteries au lithium ! Et cela explique en partie l’engouement des propriétaires de panneaux solaires pour ce type de batterie solaire.

Les batteries au lithium ont en fait la durée de vie la plus longue du marché des solutions de stockage puisqu’elles peuvent atteindre jusqu’à 2 500 cycles à 80 %. Cela correspond à une durée de vie d’environ 10-12 ans pour les modèles d’entrée de gamme.

Avec les batteries au lithium haut de gamme, la durée de vie augmente rapidement et certaines peuvent fournir plus de 20 ans de service excellent et fidèle.

Quel est le coût pour une batterie ?

Actuellement, le prix des batteries solaires au lithium disponibles sur le marché des installations solaires varie considérablement d’une marque à l’autre et d’un modèle à l’autre. Diverses caractéristiques techniques et technologiques peuvent modifier le montant total de cellules photovoltaïques au lithium. Il est donc important de comparer les différents produits disponibles avant de se lancer.

Équiper une installation photovoltaïque de batteries au lithium coûte en moyenne entre 6 000 et 10 000 €. Les coûts d’achat et d’installation des batteries au lithium sont encore très élevés, vous devez donc faire un bon plan d’investissement à l’avance. Souhaitez-vous que votre installation soit équipée d’un système de stockage ? Si oui, combien de temps sera-t-il amorti avant que les batteries n’atteignent leur durée de vie maximale ?

Peut-on recycler nos batteries au lithium ?

Le lithium est l’un des métaux lourds dont l’extraction nécessite de grandes quantités d’eau. Il est donc impératif de s’assurer que le lithium ne se retrouve pas dans la nature en fin de vie de la batterie, tout en lui donnant une seconde vie pour optimiser l’utilisation de cette ressource épuisable.

Cependant, le recyclage des batteries au lithium ne fait que commencer.

Aujourd’hui, le besoin de recyclage des batteries lithium-ion est d’environ 50 % contre 90 % pour les batteries au plomb. En France, certaines entreprises sont spécialisées dans le recyclage des batteries au lithium, ce qui explique que le taux de recyclage des cellules solaires lithium-ion soit désormais de 70 %. Cependant, le recyclage des batteries au lithium est encore assez coûteux aujourd’hui, ce qui explique pourquoi le secteur peine à se développer à plus grande échelle.

Leurs principaux avantages :

• • sans entretien 
  • durée de vie supérieure à 2 500 cycles à 80 % de charge 
  • plus légères et compactes que les batteries au plomb 
  • résistent davantage aux décharges profondes 
  • niveau de recyclage proche de 70 %