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Batterie solaire : fonctionnement, prix, autonomie, durée de vie

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Pourquoi installer des batteries solaires ?

Installer des batteries dans des panneaux solaires représente un investissement supplémentaire si vous disposez déjà d’un budget conséquent, il est donc bon de connaître son utilité avant de vous lancer.

À quoi sert la batterie des panneaux solaires ?

Les panneaux solaires convertissent l’énergie du soleil en électricité. Cependant, cette opération signifie que le soleil doit être présent dans le ciel, cela signifie donc qu’il fasse beau pendant la journée. Les cellules solaires peuvent stocker l’électricité produite sans la consommer. Ces dernières permettent d’utiliser cette énergie stockée lorsque la météo ne permet pas une production optimale des panneaux (intempéries, manque d’ensoleillement).

Grâce à la batterie du panneau solaire, il est possible de stocker de l’énergie, évitant ainsi la dépendance à l’alimentation électrique du réseau public, qui prend normalement le relais lorsque le panneau solaire ne peut pas générer sa propre énergie. Investir dans des batteries solaires est donc un pas de plus vers l’autoconsommation. En effet, les batteries peuvent stocker de l’énergie solaire qui n’est pas immédiatement consommée. Vous pouvez allumer les lumières la nuit ou regarder la télévision les jours de pluie.

Est-il obligatoire d’installer une batterie solaire en complément de ses panneaux ?

Les batteries solaires sont une option lors de l’installation de panneaux photovoltaïques. Par conséquent, l’achat et l’installation ne sont pas obligatoires et relèvent entièrement d’une décision personnelle. Selon les experts, les panneaux solaires peuvent déjà économiser 20 à 50 % d’énergie sans batteries. Cependant, cela peut nécessiter de nombreux ajustements de style de vie : 

  • Programmez vos appareils, tels que les lave-vaisselle et les lave-linge, pour qu’ils démarrent automatiquement aux heures les plus ensoleillées de la journée
  • N’oubliez pas de passer l’aspirateur uniquement lorsqu’il fait beau
  • Chargez les téléphones et autres appareils similaires pendant la journée
  • Soyez prudent avec l’utilisation de l’éclairage

Pour vous aider à appréhender cette nouvelle gestion de l’électricité disponible, il existe des outils domotiques qui optimisent votre autoconsommation d’énergie solaire. Par exemple, les prises intelligentes peuvent analyser la puissance générée par les panneaux solaires et la puissance disponible dans les batteries en temps réel pour fournir de l’énergie là où elle est nécessaire. De cette façon, vous utilisez autant que possible votre énergie produite et réduisez vos achats d’électricité supplémentaires. Le système est toujours mis en place sur mesure, car il dépend de l’équipement, de la consommation et du mode de vie.

Dans quelles situations la batterie est-elle recommandée ?

Même si c’est une option, nous vous recommandons fortement d’installer une batterie solaire :

  • Si votre maison n’est pas du tout connectée au réseau électrique ordinaire
  • Si la consommation d’électricité de votre maison dépend uniquement de votre système d’alimentation solaire, c’est une bonne idée de stocker de l’énergie pendant des jours de pluie consécutifs, car vous n’avez pas d’autres options pour alimenter votre maison.
  • Pour optimiser vos économies : stockée dans des batteries, l’électricité ne peut être ni perdue ni revendue, mais peut être consommée dans la durée par les occupants du logement.
  • Pour aller plus loin dans votre autoconsommation : l’énergie solaire permet de consommer plus d’électricité propre et gratuite à partir de la production domestique.
Enfin, il est également intéressant de noter que l’inclusion de batteries solaires évite les coupures de réseau. L’installation d’un système d’alimentation solaire sans batteries peut être affectée par de tels problèmes. En effet, le gestionnaire du réseau électrique ERDS envoie une impulsion en cas de panne pour protéger les techniciens des risques d’électrocution. Cependant, cette impulsion fait disjoncter le système de panneaux solaires.

Fonctionnement et installation d’une batterie de panneau solaire

Comment fonctionne une batterie pour panneau solaire ?

Une installation photovoltaïque doit toujours être connectée à un onduleur. En effet, l’électricité produite par le panneau est du courant continu. Cependant, les équipements électriques nécessitent une alimentation en courant alternatif pour fonctionner. L’onduleur convertit ce courant continu en courant alternatif. La batterie solaire a un onduleur intégré. Le courant continu est donc envoyé à la batterie et passe par un onduleur avant de pouvoir être utilisé dans la maison. 

La vie d’une batterie solaire est interrompue par des cycles de charge et de décharge. Celles-ci sont gérées par un Energy Management System (EMS). La quantité d’énergie générée par le panneau et l’état de charge de la batterie peuvent être analysés afin d’être gérés et chargés ou déchargés selon les besoins. Le Battery Management System (BMS) complète la fonctionnalité EMS pour prolonger la durée de vie de la batterie et maximiser la sécurité de la batterie.

Quelle est l’autonomie d’une batterie ? 

L’autonomie de votre installation photovoltaïque est le nombre de jours pendant lesquels votre batterie permet de répondre à votre consommation, sans avoir besoin d’être rechargée. 

Toutes les batteries ne vous permettent pas d’être autonome pendant la même durée. Si votre batterie est capable de stocker 3000 Wh et que votre consommation quotidienne est de 1000 Wh, l’autonomie est de 3 jours. C’est la durée moyenne d’autonomie d’une batterie chargée.

Quelle est sa durée de vie et comment augmenter celle-ci ?

La durée de vie d’une batterie solaire dépend du type de batterie et de l’utilisation. Pour maximiser la durée de vie, il est recommandé de la maintenir en dessous de 40 % autant que possible et pas au-dessus de 95 %.

La durée de vie est mesurée en cycles. Chaque cycle correspond à une charge et une décharge. Voici les valeurs moyennes observées pour différents types de batterie :

    • Batterie au plomb ouverte — entre 400 et 500 cycles.  

    • Batterie AGM — entre 600 et 900 cycles. 

    • Batterie GEM — entre 800 et 1300 cycles.

Comment installer une batterie solaire ?

La batterie solaire doit être connectée au régulateur de charge, qui est lui-même connecté au panneau solaire. Le contrôleur de charge a la capacité de modifier la tension fournie à la batterie en fonction de la tension du panneau solaire. Le pôle positif de l’un doit être relié au pôle positif de l’autre. Il en va de même pour l’électrode négative. Lors de l’installation des cellules solaires, la batterie doit être connectée au régulateur de charge devant le panneau. Ensuite, vous pouvez connecter le réseau électrique du logement au contrôleur de charge. 

Ce mode d’installation protège le circuit électrique domestique d’une décharge profonde de la batterie. En cas de décharge profonde, la batterie ne fournira que quelques volts (or, il en faut 12 pour que le courant puisse être utilisé dans un logement). Après cela, la charge est longue et vous pouvez vous retrouver sans courant pendant plusieurs heures. De plus, une décharge excessive provoque l’accumulation de sulfates à l’intérieur de la batterie, affectant les performances de la batterie et provoquant même des courts-circuits, rendant la batterie inutilisable.

Comment choisir sa batterie solaire ?

Il existe différents types de batteries solaires, en fonction de leur fonctionnement. Toutes n’offrent pas les mêmes fonctionnalités. Par conséquent, il est important de choisir une batterie de panneaux solaires qui réponde à vos besoins en termes de capacité de stockage, de performances, de maintenance, de durée de vie et même de résilience.

Les critères de choix

La capacité de stockage

C’est la quantité d’énergie que la batterie peut stocker. Plus elle est élevée, plus vous pouvez stocker d’énergie pour une utilisation ultérieure. Les batteries peuvent souvent être combinées pour augmenter cette capacité de stockage. Elle est mesurée en kilowattheures (kWh).

La puissance de sortie 

C’est la quantité d’énergie qu’une batterie solaire peut fournir instantanément. Lorsque la puissance de sortie est faible, seuls les petits appareils électriques peuvent fonctionner. Des valeurs plus élevées permettent à plus d’appareils de fonctionner simultanément. La puissance est mesurée en kilowatts (kW).

La capacité de décharge maximum

Comme expliqué ci-dessus, il n’est pas recommandé de décharger complètement la batterie solaire. Cela raccourcira sa durée de vie.

La capacité de décharge maximale indique le pourcentage de décharge à ne pas dépasser pour éviter de graves dommages au système. Par exemple, une batterie avec une capacité de stockage de 10 kWh et une capacité de décharge de 95 % ne doit pas dépasser 9,5 kWh avant la charge.

Plus la puissance de décharge maximale est élevée, mieux c’est.

Le rendement

Le rendement correspond à la quantité d’énergie qui peut être récupérée par rapport à l’énergie nécessaire pour se recharger.

Par exemple, une batterie de 10kW avec 80% de rendement peut récupérer 8kW.

Plus cette valeur est élevée, plus la batterie est rentable.

La durée de vie

Plus le nombre de cycles est élevé, plus la durée de vie de la batterie est longue.

Les différents types de batteries

Les batteries à plomb ouvert

Ce type de batterie est particulièrement résistant. Leur principal inconvénient réside dans l’entretien régulier nécessaire. En effet, vous devez vous assurer que :

  • La batterie reste propre.
  • Le niveau d’électrolyte contenu à l’intérieur doit rester à environ 2 cm au-dessus des plaques et la batterie doit être ouverte.
  • Les bornes restent fermement connectées. Cela peut nécessiter une couche de vaseline neutre.

De plus, les batteries solaires à plomb ouvert génèrent de l’oxygène et de l’hydrogène pendant le fonctionnement. Par conséquent, il est important de les placer dans un endroit bien aéré. Cependant, cette batterie solaire est sensible au froid et au gel, il faut donc veiller à ce que la température ambiante ne descende pas trop bas en hiver. La durée de vie de ce type de batterie solaire peut dépasser 10 ans selon l’utilisation. En effet, ne pas décharger complètement chaque cycle peut raccourcir sa durée de vie. Par conséquent, elle est particulièrement recommandée pour un usage temporaire, comme une résidence secondaire.

Les batteries AGM (Absorbed Glass Mat)

Les batteries AGM sont également des batteries à plomb ouvert mais elles sont plus sûres que les car elles sont hermétiquement scellées et ne dégagent pas de chaleur. Elles ont également l’avantage de ne nécessiter aucun entretien. Cependant, elles supportent un faible nombre de cycles de charge/décharge et ont une durée de vie estimée à environ 10 ans. 

En revanche, elles affichent un faible taux d’autodécharge : la batterie se décharge très lentement lorsqu’elle n’est pas utilisée. C’est donc un choix particulièrement recommandé pour les résidences secondaires, car le montant des charges entre deux séjours ne diminue pas de manière significative.

Les batteries en gel

Les batteries en gel pour panneaux solaires représentent la technologie plomb au maximum. Du gel de silice est ajouté pour figer l’électrolyte. Elles sont particulièrement adaptées à une utilisation quotidienne en raison du grand nombre de processus de charge et de décharge. Elles sont sans entretien et particulièrement résistantes aux températures négatives. Cependant, la surcharge peut dégrader les performances. En revanche, elles sont bien adaptées aux fortes décharges, même à 100% si elles ne sont pas déchargées pendant longtemps. Elles se rechargent également plus lentement que les autres modèles de batterie.

Les batteries au lithium-ion

Il s’agit du type de batterie le plus récent que l’on trouve dans de nombreux objets du quotidien tels que les téléphones portables, les véhicules électriques, etc. Elle ne nécessite aucun entretien, résistante face aux décharges profondes et peut être utilisé pendant environ 20 ans. Elle peut stocker autant d’énergie qu’une batterie au plomb, mais prend moins de place, ce qui permet une batterie plus compacte.

Quelles sont les meilleures batteries pour panneaux solaires ?

Les batteries les plus efficaces sont les batteries au lithium. Elles ont également une durée de vie plus longue et des capacités de décharge plus élevées que les autres. Cependant, c’est la plus chère du marché.

Si vous avez besoin d’être aussi indépendant que possible, c’est sur les batteries a plomb bon marché que vous devez miser. Vous pouvez donc en acheter plus et les combiner pour avoir une plus grande capacité de stockage cumulée.

Comment bien dimensionner sa batterie solaire ?

L’importance de connaître son profil de consommation

Avant de commencer l’installation d’une batterie connectée à un panneau solaire, il est important de connaître son profil de consommation. Tout d’abord, vous pouvez être sûr que l’achat de batteries solaires est utile. Cette recherche, à son tour, fournit des informations précieuses sur les capacités techniques que les batteries de panneaux solaires doivent démontrer. La première étape de la définition d’un profil de consommation consiste à définir vos besoins en électricité. Vous l’avez certainement déjà fait si vous avez déjà installé vos panneaux solaires :

    • consommation électrique en kWh 

    • puissance des équipements du logement (en watts)

L’installation de la batterie nécessite des connaissances particulières à ce sujet : 

    • comment l’électricité est consommée au cours d’une journée, mais aussi de l’année : jour/nuit, saisons

    • quelle puissance moyenne vous demandez lorsque vous faites fonctionner vos équipements électriques.

Cette réflexion permet de mettre en évidence :

    • la puissance minimale requise pour que les appareils qui le doivent puissent fonctionner en continu : réfrigérateur, système de ventilation… 

    • les périodes et l’intensité de pics de consommation : s’ils ont particulièrement lieu en hiver ou les jours de pluie, vous saurez que l’installation d’une batterie solaire risque de se révéler peu pertinente.

N’incluez pas le chauffage électrique dans cette étude, appelée courbe de charge, si vous visez l’autoconsommation. En effet, l’énergie solaire est naturellement moins efficace en hiver en raison d’un rayonnement solaire réduit. Compte tenu de cela, le système photovoltaïque sera sursaturé, entraînant des surconsommations excessives pendant les mois d’été et réduisant la rentabilité du système. Pour compenser cela, plusieurs batteries sont nécessaires et les coûts d’investissement sont trop élevés par rapport aux économies réalisées.

Quelle tension choisir pour sa batterie de panneau solaire ?

La capacité technique d’une batterie solaire doit être soigneusement sélectionnée en fonction du mode de vie afin d’optimiser sa durée de vie. La question de la tension de stockage est donc très importante. En effet, le transport et le stockage de l’électricité entraînent inévitablement des pertes d’énergie. Pour résoudre ce problème, plus on souhaite utiliser la puissance produite par l’installation solaire et disponible dans la batterie, plus la tension de stockage doit être élevée. Les batteries sont fabriquées pour fournir trois tensions.

    • 12 V ;

    • 24 V 

    • 48 V

Plusieurs batteries solaires peuvent être combinées pour obtenir la tension requise. Dans ce cas, deux montages sont possibles : série ou parallèle. Pour augmenter la tension de votre système, vous devez choisir un montage en série qui peut ajouter la tension du système. La connexion en parallèle est recommandée si vous souhaitez augmenter la capacité en ampères-heures correspondant à la capacité de stockage de la batterie. Par conséquent, le choix de la tension des batteries solaires doit être déterminé au cas par cas en fonction des dimensions de l’installation solaire.

Le temps de décharge d’une batterie pour panneau solaire

Si vous recherchez déjà des batteries solaires, vous avez probablement rencontré les désignations C5, C10, C20 ou C100 sur celles-ci. Cette étiquette correspond au temps de décharge de la batterie. Donc, si une batterie affiche C10, cela signifie qu’il faut 10 heures pour se décharger à 40 ou 50 %. Bien sûr, il n’est pas question d’atteindre une décharge grave nocive pour la batterie. 

Le choix du temps de décharge doit être fait en fonction du profil de consommation. De plus, veuillez noter que ces temps sont donnés par le fabricant après des tests effectués dans des conditions standard. Par conséquent, les fluctuations spécifiques du réseau électrique ne sont pas prises en compte. Par conséquent, ceci n’est qu’un guide et nous vous recommandons de planifier à l’avance lors de l’achat de batteries solaires.

Coût et économies d’une batterie pour panneaux solaires

L’ajout d’une batterie à votre panneau solaire augmentera considérablement le budget de votre système solaire. Il est donc important de pouvoir estimer le coût de cette option avant de se lancer. En effet, leur installation est forcément plus rentable à long terme que sans batteries. Néanmoins, si les dimensions de l’installation sont adaptées et que la batterie est choisie en conséquence, les économies ainsi obtenues sont intéressantes.

Quel est le coût d’une batterie pour panneau solaire ?

En raison des types de batteries très différents dans les panneaux solaires, il n’est pas possible de donner un prix moyen. Tout dépend de plusieurs facteurs.

    • La catégorie de la batterie : plomb ouvert, AMG, gel, lithium-ion 

    • Les caractéristiques techniques de la batterie : tension, capacités de stockage 

    • La marque et le modèle spécifiquement choisis

Cependant, on peut répartir des fourchettes de prix comme suit par kilowattheure :

    • Batterie à plomb ouvert : de 80 à 250 €

    • Batterie AMG : de 200 à 400 €

    • Batterie gel : de 250 à 500 €

    • Batterie lithium : de 600 à 1 000 €

Par conséquent, les installations solaires coûtent souvent des milliers d’euros et le retour sur investissement doit être calculé avec soin. Dans ce contexte, il est intéressant que l’installation de batteries solaires puisse être une option. Ainsi, vous pouvez complètement choisir d’installer le panneau solaire et d’installer la batterie plus tard. De cette façon, vous pouvez réduire le prix de la batterie et doubler votre investissement dans le système global, ce qui sera rentable à long terme.

Quelles économies peut-on réaliser sur sa facture grâce à une batterie solaire ?

Une durée de vie d’au moins 10 ans peut être attendue pour les batteries solaires, quel que soit leur type. Les économies sont donc envisagées sur le long terme. Elles dépendent essentiellement du projet.

Vous souhaitez utiliser toute l’électricité que vous produisez ou revendre le surplus ou la totalité de votre électricité ? Lors de la revente, l’État devient votre partenaire et vous rachète l’électricité à un prix préférentiel. Ce taux est mis à jour trimestriellement et dépend du volume de production et de la performance de l’usine. Généralement dans la gamme suivante :

    • 0,09 et 0,18 €/kWh en cas de revente totale 

    • 0,06 et 0,10 €/kWh en cas de revente du surplus

Il est important de rappeler que si vous choisissez de revendre, vous êtes lié à un contrat pendant 20 ans. C’est le terme du contrat avec l’État. Une revente complète comprend également des travaux de raccordement spécifiques, avec des prix allant de 500 € à 1 500 €. Une revente partielle, en revanche, n’inclut que des frais de mise en service d’environ 50 €. En moyenne, un kWh installé coûte entre 2 500 € et 2 800 €. Les économies annuelles sont d’environ :

    • 170 € pour de l’autoconsommation totale

    • 440 € en revente du surplus 

    • 630 € en revente totale

Une seule batterie double la capacité d’autoconsommation à environ 55%.

La prime à l’autoconsommation

L’installation de batteries pour panneaux solaires représente un investissement important qui peut être économisé en tenant compte des différents outils disponibles dans le cadre d’une installation photovoltaïque. Si l’Etat a déjà valorisé la revente d’électricité par l’achat de votre énergie à prix fixe depuis 20 ans, la prime d’autoconsommation pour le solaire met également l’accent sur l’autoconsommation. Il s’agit d’une prime d’investissement versée pendant les cinq premières années de fonctionnement du système photovoltaïque, qui peut réduire l’impact des achats de batteries. Le niveau dépend de la puissance de l’installation et s’exprime en kilowatt crête (kWc).

    • 380 € kWc pour une installation de moins de 3 kWc 

    • 280 €/kWc pour une installation comprise entre 3 et 9 kWc 

    • 160 €/kWc pour une installation comprise entre 9 et 36 kWc

    • 80 €/kWc pour une installation comprise entre 36 et 100 kWc

Comme le prix d’achat de votre électricité par l’État, ces montants sont mis à jour chaque trimestre.

Charger les batteries d’une voiture électrique avec des panneaux solaires

Il est parfaitement possible d’utiliser des panneaux solaires pour recharger les véhicules électriques. Pour cela, en plus du panneau photovoltaïque, la voiture doit être équipée de sa propre prise.

Le meilleur moment pour recharger est pendant la journée lorsque le soleil est le plus fort. Si cela n’est pas possible, il est recommandé d’utiliser des batteries solaires. Cela vous permet de le faire à tout moment.

Le futur d’une batterie solaire

Les installations solaires sont souvent mises en place pour économiser de l’argent, mais elles réduisent également l’empreinte écologique. Les batteries de panneaux solaires sont-elles recyclables ? Les nouvelles technologies pourront-elles encore réduire notre impact sur la planète ?

Peut-on la recycler ?

Les batteries solaires qui ont dépassé leur durée de vie utile doivent être recyclées. Pour ce faire, vous devrez les déposer dans un point de collecte municipal, souvent une déchetterie. Le cycle de recyclage et son efficacité dépendent du type de batterie. En effet, les batteries au plomb sont particulièrement difficiles à recycler. Les acides doivent être neutralisés, les batteries broyées pour séparer le plomb du polypropylène, les électrolytes régénérés et les plastiques recyclés. Il s’agit d’un procédé technique qui permet de recycler plus de 90% des batteries au plomb selon l’organisme de recyclage. Le taux de recyclage des batteries solaires lithium-ion est de 70 %.

D’autres solutions de stockage, pour se passer de la batterie

Le système de smart grids

Les batteries ne sont pas le seul moyen d’obtenir de l’énergie lorsque vous en avez besoin. Par exemple, il existe des systèmes de réseaux en réseau “smart grids” qui peuvent identifier où l’électricité est nécessaire et l’envoyer très rapidement en temps réel. Cette technologie est liée à la technologie 5G. De plus, le réseau électrique peut optimiser le stockage en fonction des prévisions météorologiques lorsqu’il est alimenté par des énergies renouvelables telles que l’énergie solaire. L’optimisation du réseau peut donc également économiser de l’énergie, pas nécessairement via la batterie.

Stocker son électricité dans une batterie virtuelle

Avec le stockage virtuel, l’énergie générée mais non consommée peut être conservée pour une utilisation ultérieure. La différence est que ce stockage est virtuel plutôt que physique.

En réalité, votre surplus de production est injecté dans le réseau et utilisé par d’autres personnes. Si vous avez besoin d’énergie, vous pouvez utiliser gratuitement l’équivalent de ce que vous produisiez auparavant.

L’avantage des batteries virtuelles est que vous n’avez pas à investir beaucoup d’argent pour acheter du stockage. Cependant, le système n’est pas entièrement gratuit car vous devez payer des frais d’abonnement.

Le cas particulier des sites isolés

Un lieu isolé est une habitation qu’il est très difficile de raccorder à un réseau électrique voire à un réseau hydraulique. Ces emplacements spécifiques nécessitent l’installation de panneaux solaires ou de petites éoliennes pour accéder à l’énergie.

Dans les endroits isolés, il est important d’utiliser les batteries de manière autonome pour éviter les risques de pénurie d’énergie. Cela vous permet non seulement d’utiliser l’électricité tous les jours (même le soir), mais compense également les conditions météorologiques imprévisibles. Il est tout à fait possible qu’à cause de la météo, la production d’électricité soit proche de zéro pendant plusieurs jours. Ainsi, pour les sites isolés, l’un des critères les plus importants à considérer est la capacité de stockage. Cela devrait suffire à répondre à vos besoins pendant quelques jours.

Vous connaissez maintenant le plus important à propos des batteries solaires. Celles-ci sont très utiles pour utiliser la puissance générée dans un délai. Considérez vos besoins et choisissez la batterie solaire la plus appropriée.

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