9.BATTERIE SOLAIRE : CAPACITÉ ET DURÉE DE VIE
Une installation photovoltaïque autonome (dite aussi site isolé) ou d’autoconsommation comporte une ou plusieurs batteries pour stocker l'énergie produites par les panneaux photovoltaïques. Ces batteries spécifiques sont appelées "batterie à décharge lente" (ou pour simplifier batterie solaire).
Ces batteries sont conçues pour restituer un courant stable pendant de longues périodes en conservant leurs aptitudes à la recharge, et ceci à un grand nombre de reprises (cycles), on parle de batteries stationnaires ou à décharge lente.
Une batterie comporte des électrodes positives et négatives composées d’alliages dissemblables plongées dans un électrolyte (acide). Les réactions d’oxydoréduction, qui gouvernent le fonctionnement d’une batterie sont réversibles, dans la mesure où celle ci n’a pas été longtemps ni complètement déchargée, ni trop surchargée. Un fonctionnement prolongé dans l’un ou l’autre de ces états aboutirait à la destruction des capacités de la batterie.
Il existe des batteries solaires fonctionnant en 2 Volts, 6 Volts ou 12 Volts . les batteries ayant la capacité de stockage la plus élevée sont les batteries 2V.
Ces batteries sont différenciées par la géométrie des plaques positives (planes ou tubulaires) et par la forme de l’électrolyte (liquide, gel).
9.1 Comment mesurer la capacité d'une batterie solaire ? (C10, C20, C100, …)
La capacité d'une batterie solaire (appelée aussi batterie à décharge lente) se mesure en ampères heure (Ah). Elle représente le "débit" potentiel de la batterie.
Mais il faut ajouter à cela la vitesse de décharge de la batterie qui a un impact sur la capacité : plus la rapidité de la décharge est importante, plus la capacité réelle de la batterie sera faible.
Ainsi une batterie présentant la capacité de 70 Ah en C100 aura réellement une capacité de 70 Ah si la décharge prend 100 heures, environ 55 Ah en 20 heures et seulement 50 Ah en 10 heures.
Pour le dire autrement : si on décharge complètement cette batterie selon une intensité de 5 Ampères, la décharge ne durera que 10 heures (10 x 5 = 50) cette même décharge durera 20 heures à la cadence de 2,75 A (2.75 x 20 = 55Ah) et enfin 100 heures à la cadence de 0,7 A (0,7 x100 = 70 ah).
Mais attention, dans une installation photovoltaïque ou éolienne, cette capacité n'est qu'une base de travail, car il est hors de question de décharger une batterie à 100% : cela la détruirait. Dans le cadre d'un dimensionnement photovoltaïque ou éolien, on prendra donc comme hypothèse une décharge possible de 50% maximum, afin de ne pas endommager la batterie et de prolonger sa durée de vie.
Les batteries solaires sont souvent de type C20,
9.2 Comment définit on la durée de vie d'une batterie solaire ?
La durée de vie d'une batterie solaire s'évalue en nombre de cycles de charge/décharge qu'elle est capable de supporter. On dit "estimer" car il s'agit d'une donnée basée sur un niveau de décharge et sur des conditions atmosphériques données.
La durée de vie d'une batterie solaire dépend de la technologie utilisée : Plomb ouvert, AGM, GEL.
Ensuite les batteries solaires vieillissent en raison des charges et décharges : le nombre de cycles dépend principalement de la profondeur habituelle de décharge.
Pour vous donner un ordre d'idée, pour des décharges de l'ordre de 40%, on peut estimer les durées de vie suivantes pour les différents types de batteries à décharge lente :
-Batterie solaire au plomb ouvert : 400 à 500 cycles
-Batterie solaire AGM : 600 à 700 cycles
-Batterie solaire GEL : 800 à 900 cycles
9.3 Principes de bases pour toutes les batteries
- La première charge de votre batterie solaire a un impact sur sa durée de vie.
-Toute décharge importante, nuit gravement à la durée de vie d’une batterie solaire, et le phénomène est amplifié si cet état dure.
- Une batterie s'use exponentiellement par rapport à son utilisation.
Le respect des bonnes conditions d'utilisation prime sur l’âge ou l’ancienneté de la batterie
9.4 Pourquoi les batteries automobiles ne peuvent pas être utilisées ?
La batterie à décharge profonde (solaire) oscille lentement entre des niveaux de pleine charge et de décharge maximale admissible tandis que la batterie de démarrage est rechargée immédiatement après utilisation par l’alternateur.
Les plaques (électrodes) de la batterie à décharge profonde sont plus épaisses que celles de la batterie de démarrage et sont fabriquées dans un alliage plus dense et plus élaboré. Leurs surfaces sont aussi plus réduites, elles ne peuvent donc pas produire de forts courants instantanément ; ce qui justifie l’interdiction d’utiliser même occasionnellement une batterie stationnaire pour démarrer le moteur d’un véhicule (risque de détérioration dès la première utilisation).
Les plaques (toujours planes et minces) d’une batterie de démarrage se dégradent à une vitesse impressionnante si elles sont soumises à des décharges profondes. Cette batterie subit des dommages dès que la décharge atteint 50% de la capacité nominale, c’est pourquoi elles ne conviennent pas aux systèmes photovoltaïques.
9.5 Réception et stockage de votre batterie solaire au plomb ouvert
Installer la batterie dans un endroit sec, de préférence à l'abri du gel, de la chaleur et du soleil. Toujours poser cette batterie "debout", elle ne doit pas être penchée.
Les batteries sont en général livrées chargées (contenant l’électrolyte), mais elles ne doivent pas être stockées trop longtemps sans être rechargées. Il est conseillé de ne pas dépasser un temps de stockage sans recharge de 3 mois (à 20°C) ou 2 mois (à 30°C).
Si les batteries solaires sont livrées chargées sèches (ne contenant pas d’électrolyte), le temps de stockage ne doit pas dépasser 2 ans. Pour procéder à leur mise en service,
1) Remplissage de la batterie (Électrolyte: Acide sulfurique de densité 1.270 à 20°C) de manière à ce que le niveau supérieur de l'électrolyte dans les éléments se situe presque au ras du couvercle.. (Ou au maximum indiqué sur les bacs)
2) Laisser la (ou les) batterie(s) au repos pendant environ trente minutes (imbibition des éléments)
3) Réglage des niveaux d'électrolyte. (Parfaire le remplissage)
4) Mise en place des bouchons.
5) Nettoyage des éléments.
Pour le premier chargement, il est recommandé de charger la batterie solaire à 100%. Dans l'idéal cette charge s'effectuera avec un chargeur régulé avec une intensité constante de 1/20 de la capacité.
Ne jamais stocker (pour un hivernage par exemple) une batterie complètement déchargée (donc a priori après utilisation) et s’assurer de son parfait état de charge avant stockage.
9.6 Entretien des batteries solaires au plomb ouvert
Il est recommandé d'effectuer une vérification des batteries solaires tous les 6 mois environ.
1) Vérifier le niveau d'électrolyte et remettre à niveau l'électrolyte (30 à 35 mm en dessous de la surface supérieure du couvercle) en rajoutant de l'eau distillée. Ne jamais rajouter d'acide ni dépasser le niveau maximum indiqué.
2) Administrer une charge d'égalisation à intensité constante 1/20ème de la capacité pendant 1 heure ou plus si nécessaire. (Tous les éléments doivent "bouillir"). Un chargeur régulé de bonne qualité serait idéal.
3) Mesurer la densité de l'électrolyte de chaque élément. Si la densité (Ramenée à 25°C) est supérieure ou égale à 1.260 pour tous les éléments, la batterie est prête à être remise en service.
9.7 Consignes de sécurité pour les batteries solaires au plomb ouvert
L'acide des batteries est un produit dangereux. Il convient, lors de toutes manipulations de prendre les précautions nécessaires. Utilisez des gants, des lunettes, des vêtements protegeant des projections d'acide. Tenez à proximité un récipient rempli d'eau propre, afin de pouvoir se laver en cas de projection ou de contact. Toujours rincer abondamment. Du bicarbonate de soude ajouté à l'eau neutralise l'acide. Ne pas hésiter à utiliser de l'eau bicarbonatée pour les rinçages corporels ou matériels. Ne pas fumer pendant les manipulations des batteries. Éviter toute flamme et étincelles dans le local.
Les pièces métalliques de la batterie sont toujours sous tension et sont actives électriquement. Éviter les courts-circuits. Utiliser des outils dont le manche est isolé. Ne pas porter d'objets métalliques lors des interventions. (Bracelets métalliques, bagues) Les batteries contiennent de l'acide sulfurique dilué, très corrosif. Elles émettent des gaz explosifs lors de la charge. Éviter toute décharge électrostatique, en particulier provenant de l'habillement. Les mesures de protection de la norme EN 50272-2 doivent être observées.
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