Les différentes technologies de batteries

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En tant que composants autonomes de stockage, les batteries sont des accumulateurs d’énergie qui comme nous l’avons vu dans le chapitre précédent, ont une durée de vie et un nombre de cycles prédéterminés à l’avance par le climat (température ambiante) et par le type d’utilisation que l’on va en faire (profondeur de décharge).

Le coût de l’investissement et le coût induit par leur durée de vie, vont dépendre de leur qualité de fabrication et du type de technologie.

Les deux principales caractéristiques des batteries

Pour toutes les batteries, quel que soit le type de fabrication, elles ont deux caractéristiques communes :

  • Leur tension, exprimée en Volts (V) : dans le photovoltaïque, elle est généralement de 12 V pour les petites batteries rechargeables qui ont une durée de vie d’environ 5 ans. Pour les éléments plus importants avec des tensions de 12, 24 ou 48 V, on utilise des éléments séparés de 2 V, prévus pour être assemblés en série, et qui ont une durée de vie d’environ 10 ans.
  • Leur capacité en Ampères heures (Ah) : Pour l’augmenter, on doit brancher plusieurs batteries en parallèle.

En multipliant la tension par la capacité, on obtient la quantité d’électricité emmagasinée, en kWh.

Par exemple, une batterie de 12 V – 100 Ah, contient théoriquement 12 x 100 = 1 200 Wh = 1,2 kWh.

En réalité, on ne peut utiliser qu’une partie de cette énergie accumulée :

  • La décharge ne doit pas dépasser 10 à 15 % de sa capacité sous peine de dégradation rapide.
  • Le courant de décharge ne doit pas dépasser le dixième de sa capacité. Pour une batterie de 100 Ah, c’est un courant de 10 A, donc une consommation de 12 (V) x 10 (A) = 120 W. Si l’on « tire plus », la capacité réelle est inférieure.

Les différents types de batteries

Batteries au plomb

On y trouve deux sortes :

  • Les batteries au plomb ouvertes avec un électrolyte d’acide sulfurique dilué d’eau distillée. Elles ont la particularité d’être des accumulateurs fiables, dont la technologie est bien connue depuis le XIXe siècle et maîtrisée. Elles ont l’inconvénient d’être influencées fortement par la température ambiante qui baisse fortement leur capacité. De plus, elles demandent un entretien régulier (remise à niveau avec de l’eau distillée), leur électrolyte s’évaporant avec le temps.
  • Les batteries au plomb fermées avec un électrolyte gélifié. Elles ont l’avantage d’être sans entretien, facilement manipulable (pas de fuite) avec une stabilité parfaitement contrôlée par le fabricant. Elles ont les inconvénients d’être plus chères et d’avoir une durée de vie plus courte. Elles fournissent en général environ 400 cycles à 80 % de décharge.

Batteries au plomb ferméesBatteries au plomb fermées

Batteries au nickel

On y trouve les batteries NiMH (nickel métal hydrure) qui ont quasiment remplacé les NiCd (nickel cadmium) qui posaient des problèmes de recyclage du cadmium.

Les NiMH ont une grande densité énergétique et peuvent être complètement déchargée sans porter préjudice à leur durée de vie.

Elles ont l’inconvénient d’être de faible capacité, ce qui en fait des accumulateurs plutôt destinés à alimenter des appareils portables où l’autonomie dépasse rarement quelques heures.

Elles fournissent en général entre 500 et 700 cycles à 80 % de décharge.

Batteries NiMHBatteries NiMH

Batteries au Lithium

Lithium-métal, dangereuses et explosives, lithium-ions, stables avec la densité énergétique la plus élevée du marché, lithium-Polymère, technologie sèche prometteuse.

Elles sont réservées aux systèmes photovoltaïques portables où leur grande capacité de décharge (six fois mieux que le plomb étanche) est leur grand intérêt.

Leur prix est encore prohibitif mais elles fournissent en général, environ 1 300 cycles à 100 % de décharge.

Cette technologie très jeune, est tout de même prometteuse et en développement constant.

Batteries Li-ionsBatteries Li-ions

En conclusion

De nombreuses sociétés s’intéressent aux techniques de stockage de l’énergie et essaient de proposer des technologies destinées à abaisser le prix du stockage ce celle produit par les panneau solaire.

Pour le photovoltaïque, la batterie au plomb restera un composant incontournable pour encore des décennies.


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