Les batteries solaires jouent un rôle clé dans le stockage de l’énergie produite par les panneaux photovoltaïques. Ces solutions permettent de stocker l’énergie pour l’alimentation et le fonctionnement autonome d’installations solaires : éclairage, panneaux d’affichage, feux de circulation etc.
Plusieurs technologies et électrochimies peuvent être utilisées pour la conception d’une batterie solaire. Cependant, les batteries solaires les plus fréquentes sont constituées de Plomb, de Ni-MH et très récemment de Lithium-ion.
Batteries solaires au Plomb : une technologie limitée
Le Plomb est une électrochimie historiquement utilisée pour la conception de batterie. La batterie au Plomb est constituée de plaques en Plomb et en plastique qui sont immergées dans un électrolyte, généralement de l’acide sulfurique. Les plaques de Plomb et de plastique forment les électrodes positives et négatives de la batterie.
Les avantages des batteries solaires au Plomb
- Fiabilité : Les batteries Plomb-acide sont fiables et peuvent avoir une durée de vie de plusieurs années lorsqu’elles sont utilisées et entretenues correctement.
- Coût faible : Les batteries Plomb-acide sont souvent les plus abordables parmi les différents types de batteries solaires, ce qui les rend plus compétitives aux yeux des acheteurs cherchant une batterie peu coûteuse.
Les limites du Plomb
- Entretien régulier requis : Les batteries Plomb-acide nécessitent un entretien régulier pour fonctionner de manière optimale, ce qui peut être fastidieux et coûteux.
- Gaz toxiques : Les batteries Plomb-acide peuvent produire des gaz toxiques lorsqu’elles sont en décharge profonde c’est à dire une décharge de plus de 80% de leur capacité énergétique, ce qui peut être dangereux pour la santé et l’environnement.
- Poids : Les batteries Plomb-acide sont lourdes et encombrantes, ce qui peut poser des problèmes pour le transport et l’installation selon la place disponible.
Batteries solaires Ni-MH : Une technologie couramment utilisée
Le Ni-MH (Nickel-Metal Hydrure) est une technologie de batterie qui utilise un alliage d’hydrure métallique comme matériau d’anode, du nickel oxyhydroxide comme matériau de cathode et un électrolyte alcalin pour permettre la circulation des ions.
Cette technologie de batterie s’est démocratisée dans le temps pour pallier les limites du Plomb en offrant une alternative plus performante et durable. Aujourd’hui, le Ni-MH est largement utilisé pour la conception de batteries solaires en raison de ses avantages.
Les points forts du Ni-MH
- Adaptées aux conditions de températures extrêmes : La première particularité Ni-MH est sa capacité à résister aux conditions difficiles (entre -25°C et +80°C). Cette caractéristique permet aux batteries solaires fabriquées avec du Ni-MH d’être installées dans des régions humides ou chaudes tels que certains pays d’Afrique, d’Asie ou encore du Moyen-Orient.
- Meilleure durée de vie que les batteries solaires au Plomb : Les batteries solaires Ni-MH ont une durée de vie plus longue que les batteries Plomb, ce qui signifie qu’elles nécessitent d’être remplacées moins fréquemment et permettent un fonctionnement optimal sur le long terme lorsqu’elles sont bien entretenues.
- Moins d’entretien requis : Les batteries Ni-MH nécessitent moins d’entretien que les batteries au Plomb, ce qui peut être un avantage pour minimiser les coûts.
- Facilement transportables : L’un des avantages majeurs des accumulateurs Ni-MH est que leur transport aérien, terrestre ou maritime est très simple comparé à d’autres technologies telles que le lithium. Leur transport n’est pas soumis à une réglementation spécifique car elles ne sont pas considérées comme des “matières dangereuses”.
Au-delà de leurs avantages, les batteries solaires Ni-MH sont aujourd’hui concurrencées par des technologies plus modernes et prometteuses.
Les batteries solaires lithium-ion : Une technologie prometteuse
Comparée au Ni-MH, la démocratisation du lithium-ion dans le solaire est plus récente. Le Lithium-ion offre généralement de meilleures performances que ses prédécesseurs Plomb et Ni-MH et permet de répondre à de nouveaux besoins en termes de stockage d’énergie solaire.
Parmi la multitude de catégories de lithium-ion sur le marché, les batteries LiFePO4 (Lithium Fer Phosphate) sont celles qui sont le plus utilisées.
Points forts du LiFePO4 :
- Haute densité d’énergie : Les batteries LiFePO4 ont une densité d’énergie très élevée, ce qui les rend plus efficaces pour le stockage d’énergie solaire. Elles disposent d’une densité énergétique 3 fois supérieure à celle d’une batterie au Plomb par exemple.
- Durée de vie plus longue : Les batteries LiFePO4 ont une durée de vie 10 fois supérieure à celle d’une batterie au Plomb et ce sans diminution de performance. Leur durée de vie est également plus élevée que celle d’une batterie Ni-MH.
- Intelligence embarquée : Comme pour toutes batteries lithium, les batteries solaires LiFePO4 disposent d’une carte BMS (Battery Management System) intégrée. Cette carte électronique de gestion permet de réguler le fonctionnement de la batterie en optimisant les temps de charge et de décharge, en la protégeant contre divers risques (surtension, court-circuit, sous-tension etc) et en optimisant ses performances sur le long terme.
Pour conclure, le choix de la technologie de batterie solaire dépend des besoins du client sur son projet. La batterie solaire Ni-MH est une solution efficace pour équiper un lampadaire solaire situé dans une zone à forte chaleur. Cependant, pour alimenter un panneau d’affichage extérieur qui fonctionne 24h/24 – 7j/7, la batterie LiFePO4 est une alternative à privilégier en raison de sa haute densité énergétique.
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