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Le Lithium comme principale technologie
La technologie lithium s’est imposée en quelques années comme la références pour les batteries solaires en association à des installations photovoltaïques. Le lithium présente de nombreux avantages :
- une densité énergétique élevée permettant ainsi de stocker plus d’énergie à volume équivalent
- une durée de vie importante et donc un nombre de cycles de charge / décharge élevées, largement supérieur aux batteries plomb-acide
- une efficacité énergétique élevée limitant les pertes lors de la charge et la décharge
- une forte tolérance à la décharge, augmentant ainsi le potentiel d’utilisation de la batterie (de l’ordre de 80 à 90%)
- un matériau « relativement » abondant (relativement tant la surexploitation liée à l’accélération des usages)
Longtemps onéreuse, sa démocratisation associée à l’optimisation des processus de production et d’utilisation, ont permis de faire baisser les coût d’acquisition et donc d’augmenter la rentabilité.
La batterie solaire, pour quels usages, quels projets ?
L’association installation photovoltaïque et stockage est aujourd’hui plus qu’une évidence. Les cas d’usage sont relativement simples :
| Autoconsommation résidentielle | Alimentation sites isolés (offgrid) | Couplage systèmes critiques |
| – stockage de l’énergie produite la journée pour une utilisation ultérieure, le soir ou la nuit – augmenter le taux d’autoconsommation en optimisant la production et la consommation | Fourniture d’électricité sur des sites éloignés du réseau (ex. refuge de montagne) | Soutenir des installations critiques, d’urgence, en association avec des générateurs diesel afin d’assurer une continuité énergétique, une continuité d’activité, … |
Le BMS, un élément clé des batteries solaires
Le BMS, pour Battery Management System, est un logiciel qui va assurer le bon fonctionnement et la protection de la batterie. Coté protection, le BMS va notamment surveiller la tension, le courant et la température de chaque cellule veillant ainsi à éviter les surcharges, décharges trop profondes ou encore la surchauffe.
Le SOC (State of Charge) indique le niveau de charge actuel d’une batterie, exprimé en pourcentage de sa capacité totale. Il permet de savoir combien d’énergie reste disponible avant la décharge complète. Toutes les batteries ont un SOC minimum en dessous duquel elle ne peut descendre, au risque de l’endommager.
Souvent dopé à l’IA, le BMS est le véritable cerveau de la batterie, il :
- évite surcharge et décharge profonde
- équilibre les cellules
- coupe le système en cas de surchauffe
- protège contre les courts-circuits
- optimise la durée de vie
La batterie solaire, ça marche comment ?
Cycle de charge et décharge
| Charge + | Décharge – |
| La batterie reçoit un courant électrique provenant du panneau solaire ou du réseau pour recharger la batterie. | La batterie libère l’énergie stockée pour alimenter les appareils électriques. |
Le principe de charge / décharge (cycle), est au cœur du fonctionnement de la batterie. La majorité des batteries solaires présentes sur le marché sont garanties (durée de vie) à minima 6 000 cycles ; la plupart le sont pour 8 000 ou 10 000 cycles. Un cycle équivaut à une charge et une décharge complète.
Pour situer la durée de vie, 8 000 à 10 000 cycles correspondent à 15 à 20 ans d’un usage résidentiel classique. Même après cette période, la batterie continue de fonctionner à 70 / 80% de sa capacité initiale. Le ROI apporté par les batteries est non négligeable, surtout depuis la baisse des tarifs de rachats EDF OA (aujourd’hui à 0.04€).
Capacité des batteries solaires
Il faut ici distinguer les batteries solaires à usage résidentiel de leurs homologues tertiaires (C&I). Les batteries solaires résidentielles aujourd’hui présentes sur le marché ont un capacité de stockage allant de 5 à 15kWh. Une capacité suffisante pour tirer le meilleur d’une installation solaire jusque 12kWc. On trouve également des batteries plug & play, telles que les batteries Zendure, avec une capacité de 2 à 3kWh.
Coté tertiaire ou C&I, la capacité est sans commune mesure avec le résidentiel. On parle ainsi de systèmes d’une capacité supérieure à 100kWh, pouvant atteindre le Méga dans certains cas et bien souvent associés à des installations de puissance supérieurs à 100kWc.
Conditions de fonctionnement idéales
La performance et la longévité des batteries solaires dépend fortement de la plage de température de l’environnement dans lequel elles opèrent. Il faut alors différencier plage de fonctionnement et plage plage de fonctionnent optimale (stockage).
| Charge | 0 / 5° à 45°C |
| Décharge | -10° à 50°C |
| Stockage | 10 à 30°C |
Vous l’aurez compris, une batterie n’aime pas le froid de manière générale. A titre de comparaison, un véhicule électrique verra ainsi son autonomie largement diminuer avec le froid. Le BMS participe à éviter la dégradation de la performance et du produit.
Bonnes pratiques pour tirer le meilleur d’une batterie solaire
- Installer la batterie dans un local ventilé
- Éviter les garages non isolés, notamment dans des lieux où la température peut régulièrement avoisiner 0°C
- Protéger de l’exposition directe au soleil (la chaleur est également un facteur limitant de la performance, au même titre que le froid)
- Laisser un espace autour pour assurer une bonne dissipation thermique
Les batteries solaires lithium, en particulier LiFePO₄, représentent aujourd’hui la solution la plus fiable, sûre et durable pour le stockage de l’énergie produite (surplus) par les installations photovoltaïques. Leur performance dépend fortement de la gestion thermique et du BMS, ce qui explique l’importance d’une installation adaptée, bien dimensionnée. A l’heure où le solaire résidentiel s’oriente vers l’autoconsommation, les batteries s’imposent comme l’élément central de systèmes solaires toujours plus autonomes et pilotables.
