Batterie pour panneau solaire

mardi 7 mai

Stocker l’électricité de ses panneaux solaires dans une batterie physique ou virtuelle

Grâce aux investissements réalisés dans la recherche de solutions de stockage innovantes, les performances des batteries solaires ont beaucoup progressé ces dernières années. Durée de vie allongée, meilleure autonomie, capacité de stockage augmentée, prix en baisse… connecter des batteries solaires à des panneaux photovoltaïques devient de plus en plus rentable. C’est également très confortable car cela permet de continuer à consommer de l’énergie verte même lorsque le soleil est couché (ou caché). Découvrez dans cet article tout ce que vous devez savoir sur les batteries de stockage d’énergie solaire, leurs avantages, leurs inconvénients et les alternatives existantes.

Paul

Publié par Paul de Preville

Fonctionnement et capacité de stockage d’une batterie solaire


La première pile rechargeable, et le terme “accumulateur”, a été inventée par Gaston Planté (un français) en 1860.

Encyclopedia Universalis

Dans le langage courant, une pile (de type AAA, par exemple) et une batterie (d’un smartphone ou d’une voiture) sont souvent assimilées. En réalité, il y a une différence importante entre une pile et une batterie : la capacité à être rechargée.

En effet, une fois déchargée, une pile devient inutilisable. En revanche, une batterie est un “accumulateur” qui peut être rechargé après avoir fourni de l’énergie à un appareil électrique. 

Associée à des panneaux photovoltaïques, une batterie solaire est en fait une série d’accumulateurs reliés entre eux, formant ainsi une “batterie d’accumulateurs”. Par conséquent, si une pile est rechargeable, ce n’est donc plus une pile mais un accumulateur.

Fonctionnement d’une batterie solaire

Lorsqu’elle est est en charge, une batterie solaire transforme l’énergie électrique qu’elle reçoit des panneaux en énergie chimique. Lorsqu’elle se décharge, elle transforme son énergie chimique en énergie électrique. L’électricité est ainsi stockée ou restituée grâce à une série de réactions électrochimiques réalisées grâce à des cathodes, des anodes et de l’électrolyte.

La capacité de stockage et les performances d’une batterie solaire dépendent de plusieurs facteurs :

  1. La quantité d’énergie qu’elle est capable de stocker et de restituer à un appareil électrique. Celle-ci est mesurée en Kilowatt-heure (kWh).

  2. La quantité d’énergie que la batterie est capable de délivrer sur une période donnée. Celle-ci est mesurée en ampère-heure (Ah). Par exemple, une batterie de 50 Ah peut fournir de l’électricité pendant 5 heures si elle est connectée à un courant de 10 ampères.

  3. La tension électrique d’une batterie solaire, exprimée en Volts (V), influence également sa capacité de stockage. En général, la tension est proportionnelle à la capacité de stockage de la batterie solaire.

Associer des batteries solaires à des panneaux photovoltaïques permet d’augmenter le taux d’autoconsommation d’une maison. Ce taux représente la quantité d’électricité produite par les panneaux solaires qui est effectivement consommée par les appareils électriques de la maison.

Par exemple, si elle est bien dimensionnée, une installation de panneaux solaires sans batterie permet d’obtenir un taux d’autoconsommation de 50%. Autrement dit, cela permet de réaliser 50% d’économie sur la facture électrique d’une maison. 

Cependant, si les occupants de la maison consomment de l’électricité lorsque le soleil est couché, alors l’électricité est achetée sur le réseau public. C’est pourquoi la gestion de l’autoconsommation solaire a une influence importante sur le taux d’autoconsommation d’un foyer.

Ainsi, l’installation de batteries de stockage solaire est une solution qui permet d’autoconsommer l’électricité photovoltaïque, sans forcément devoir modifier ses habitudes de consommation. Bien que chaque cas soit particulier, des batteries solaires peuvent permettre de faire passer le taux d’autoconsommation d’un foyer de 50% à 70%.

Remarque

Maximiser son taux d’autoconsommation est le meilleur moyen de rentabiliser une installation solaire car le prix de revente de l’électricité solaire est très inférieur au prix d’achat de l’électricité sur le réseau. Autrement dit, il est plus rentable de consommer l’électricité produite par les panneaux que de la vendre à EDF OA (ou à un autre fournisseur d’énergie).

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Jean-Christophe Granel

Les différents types de batterie à installer avec des panneaux solaires

Il existe 4 types de batterie solaire pouvant fonctionner avec des panneaux photovoltaïques :

  1. Les batteries au lithium

  2. Les batteries à plomb ouvert

  3. Les batteries AGM

  4. Les batteries au gel

Remarque

Il existe également des batteries virtuelles (plus de détails à la fin de cet article).

Les batteries au lithium

Batterie solaire au lithium

Les batteries au lithium sont la technologie la plus récente, la plus performante et de loin la plus répandue. Ce type de batterie alimente les ordinateurs portables, les vélos électriques, les drones, les voitures etc…

Les batteries au lithium présentent de nombreux avantages :

  • Elles ont une bonne durée de vie, allant de 15 à 20 ans,

  • Leur rendement charge-décharge est supérieur à 90%, c’est-à-dire qu’elles peuvent restituer plus de 90% de l’énergie reçue,

  • Elles conservent bien l’énergie stockée au fil du temps (peu d’autodécharge),

  • Elles ne demandent aucun entretien particulier,

  • Elles sont recyclables à 95%, ce qui est plus que les autres types de batterie,

  • Leurs performances ont beaucoup augmenté ces dernières années.

Ainsi, les meilleures batteries solaires sont généralement des batteries au lithium. Cependant, ce sont aussi les batteries les plus chères du marché.

Les batteries à plomb ouvert

Les batteries à plomb ouvert présentent l’avantage d’être économiques et particulièrement résistantes. Cependant, leurs performances sont limitées et tous les 6 mois, ce type de batterie doit faire l’objet d’un entretien (ex: ajout d’électrolyte liquide), ce qui peut être contraignant.

Par ailleurs, lorsqu’elle est en charge, une batterie à plomb ouvert dégage de l’oxygène et de l’hydrogène. Il vaut donc mieux la placer dans un lieu aéré en sachant qu’elle n’est pas étanche et qu’elle apprécie peu le froid. Il peut être toutefois intéressant d’installer ce type de batterie dans une résidence secondaire.

Les batteries AGM

Contrairement aux batteries à plomb qui contiennent de l’électrolyte liquide, les batteries AGM (“Absorbed Glass Mat”) contiennent l’électrolyte gélifié.

Ces batteries ne nécessitent donc pas d’entretien et le rapport masse/puissance est deux fois meilleur que les batteries au plomb. En outre, une batterie AGM peut conserver son énergie pendant longtemps, son taux d’autodécharge est faible.

Cependant, leur durée de vie est plus limitée (environ 700 cycles de charge, soit 10 ans) et une décharge totale risque d’endommager une batterie AGM. Ce type de batterie est toutefois pertinent si elle n’est pas utilisée quotidiennement ou si elle a vocation à alimenter des équipements nécessitant une forte intensité au démarrage.

Les batteries au gel

Comme les batteries AGM, les batteries au gel contiennent de l’électrolyte gélifié. Elles ne demandent pas d’entretien et ont la particularité de pouvoir être entièrement déchargées pendant de longues périodes sans s’endommager.

Par ailleurs, même si elle se recharge très lentement, les performances d’une batterie au gel sont supérieures à celles des modèles de batteries au plomb ou AGM. Une batterie au gel bénéficie également d’une bonne durée de vie, pouvant atteindre 1 600 cycles de charge (voir plus bas).

Les batteries au gel ont donc un bon rapport qualité/prix et sont adaptées à un usage quotidien.

Calculer le nombre de batteries nécessaires pour stocker l’énergie photovoltaïque d’une maison

Calcul nombre batteries solaires

Déterminer combien de batteries il faut pour alimenter une maison n’est pas une mince affaire. Cela dépend beaucoup des habitudes de consommation des occupants.

Bien dimensionner son installation est primordial car stocker un kilowatt-heure coûte plusieurs centaines d’euros. 

En effet, si le nombre de batteries est trop faible, elles ne peuvent pas stocker toute l’énergie produite par les panneaux qui ne peut pas être consommée directement par les équipements de la maison. Cela revient à perdre de l’énergie qui aurait pu servir à rentabiliser plus vite le système solaire.

Au contraire, s'il y a trop de batteries, elles ne peuvent pas fonctionner de manière optimale. Même si cela permet tout de même d’améliorer le taux d’autoconsommation, le prix d’achat et le coût d’entretien des batteries peuvent être plus longs à rentabiliser.

Prenons l’exemple d’une maison dont la consommation électrique s’élève à 7 300 kWh par an, soit 20 kWh par jour. Si les occupants de la maison consomment autant la nuit que le jour, 10 kWh sont consommés lorsque le soleil est couché, c’est-à-dire à des heures où les panneaux photovoltaïques ne peuvent pas produire de l’électricité.

Dans ce cas, installer une batterie solaire de 10 kWh permet aux occupants de continuer à autoconsommer l’électricité photovoltaïque le soir et la nuit.

En fin de compte, vos habitudes de consommation et vos objectifs (financiers, notamment) influencent le calepinage photovoltaïque et le calcul du nombre de batteries à installer. C’est pourquoi il est recommandé de confier cette étape importante du projet solaire à un professionnel certifié RGE (Reconnu Garant de l’Environnement).

En faisant appel à Ensol, notre équipe se rend rapidement à votre adresse (avant la signature d’un devis) afin de réaliser une étude de faisabilité le plus précisément possible. C’est grâce à un dimensionnement sur-mesure que nos clients parviennent à augmenter leur taux d’autoconsommation et à rentabiliser leur installation solaire en moins de 6 ans (en moyenne). Utilisez notre simulateur pour nous en dire plus sur votre projet et prendre rdv avec notre équipe.

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Antoine Liorel

Prix des batteries de stockage pour panneaux solaires

Le prix d’une batterie solaire dépend de sa puissance, de son modèle et de sa marque :

  • Une batterie au plomb coûte entre 100 € et 300 € par kWh stocké,

  • Une batterie AGM coûte entre 200 € et 400 € par kWh stocké,

  • Une batterie au gel coûte entre 200 € et 500 € par kWh stocké

  • Une batterie au lithium coûte entre 800 € et 1000 € par kWh stocké

Remarque

Grâce à l’arrivée des voitures électriques et aux investissements des constructeurs automobiles en R&D (Recherche et Développement), le prix des batteries au lithium a beaucoup baissé ces dernières années.

A titre d'information, voici les prix pratiqués par Ensol pour l'installation d'une centrale solaire d'une puissance de 3 kWc, 6 kWc et 9 kWc, accompagnée de batteries de stockage et après déduction de la prime à l'autoconsommation :

Puissance des panneaux solairesPuissance de la batteriePrix de l'installation solaire avec batteries
3 kWc5 kWh12 292 €
6 kWc10 kWh20 439 €
9 kWc15 kWh25 802 €

Attention : il s'agit des prix moyens que nous pratiquons. Pour maximiser la rentabilité des systèmes solaires de nos clients, toute nos installations sont dimensionnées sur-mesure et certaines particularités propres à une habitation (ex : nombre de pans de toitures à équiper, puissance des batteries installées etc...) peuvent faire varier le prix d'une installation solaire avec batteries. Prenez contact avec notre équipe pour réaliser un devis sur-mesure 🌞

Durée de vie des batteries solaires

La durée de vie d’une batterie solaire se situe entre 5 et 15 ans. Cela dépend :

  1. du modèle de batterie utilisé,

  2. de l’utilisation qui en est faite,

  3. de ses conditions d’entretien.

Afin d’optimiser la durée de vie d’une batterie, il est recommandé d’éviter les décharges totales (sauf pour les batteries au gel). 

En règle générale, il est conseillé d’éviter de :

  • décharger une batterie solaire en dessous de 40% de sa capacité de stockage,

  • charger une batterie solaire au-dessus de 95% de sa capacité de stockage.

Remarque

Associé à des panneaux photovoltaïques, une batterie doit être reliée à un régulateur de charge (ou “contrôleur de charge”). Cela permet d’optimiser la production électrique des panneaux photovoltaïques et de réguler la charge et la décharge de la batterie, afin d’allonger au maximum sa durée de vie.

Cela dit, la durée de vie d’une batterie solaire s’exprime plutôt en cycle de charge qu’en année. En fonction des mêmes critères évoqués ci-dessus, la durée de vie d’une batterie solaire se situe entre 400 et 6 000 cycles. Par exemple, les batteries au plomb ont une durée de vie bien inférieure aux batteries au lithium.

Type de batterieDurée de vie (en cycles)Durée de vie (en années)
Batterie au lithium3000 à 6000 cycles15 ans
Batterie au plomb400 à 500 cycles10 ans
Batterie AGM600 à 700 cycles10 ans
Batterie au gel800 à 1200 cycles15 ans

Chez Ensol, les batteries au lithium que nous installons chez nos clients sont garanties jusqu’à 6 000 cycles. Prenez contact avec notre équipe pour en savoir plus sur les garanties proposées sur les batteries solaires.

Location panneau solaire

Empreinte écologique des batteries solaires


Il faut un kilogramme de minerai lithium pour réaliser un kilowattheure de batterie.

Ecologie 360 - Avril 2024

La production de batteries peut avoir des conséquences désastreuses pour l’environnement si elle n’est pas réalisée de manière responsable. Il y a quelques années, des centaines d'usines chinoises de production de batteries au plomb ont été fermées en raison de leur impact écologique et sanitaire. Par ailleurs, bien qu’aucune des 17 terres rares n’entre directement dans la composition d’une batterie au lithium, l’extraction de ce minerai peut polluer le sol et l’eau si des techniques d’extraction à faible impact ne sont pas utilisées.

Cependant, face aux enjeux écologiques de notre époque, les Etats ont renforcé la réglementation afin de forcer les usines de production de batteries à adopter des pratiques plus responsables. Des abus existent mais il reste possible de produire une batterie solaire de manière durable.

En outre, la durée de vie des batteries solaires tend à s’allonger, réduisant ainsi la production de déchets électroniques. Il existe également des points de collecte dédiés aux batteries afin de favoriser leur recyclage.

Remarque

En France, plus de 98% des batteries au plomb sont recyclées et 95% des matières qui composent une batterie au lithium sont aujourd'hui recyclables. Dans les Hauts-de-France, une usine de recyclage dédiée aux batteries (avec une capacité annuelle de 15 000 tonnes) devrait être opérationnelle en 2024 et vise, à court terme, de doubler sa capacité de traitement.

Avantages et inconvénients des batteries solaires


“Les batteries solaires constituent le chaînon manquant à une autoproduction domestique vraiment verte”

Emmanuel Cosgrove - Fondateur d’Écohabitation

Malgré leur impact écologique, les batteries solaires permettent d’augmenter considérablement la consommation d’énergie renouvelable d'un foyer. Si par exemple, une maison se trouve isolée ou située dans une région dans laquelle le réseau électrique est instable, installer des batteries solaires est indispensable.

D’un point de vue financier, connecter des batteries à des panneaux solaires permet d’augmenter le taux d’autoconsommation d’un foyer et donc de rentabiliser plus efficacement les coûts d’achat et d’installation des modules photovoltaïques.

Attention

Réaliser plus d’économie chaque mois ne veut pas forcément dire que votre centrale photovoltaïque sera rentable plus tôt. La rentabilité de tout projet solaire est un jeu d’équilibre où le dimensionnement de l’installation et la gestion de l’autoconsommation sont clés !

Par ailleurs, grâce aux progrès réalisés ces dernières années, les performances des batteries solaires s’améliorent tandis que leur prix baisse. Bien qu’il s’agisse aujourd’hui d’une solution de confort pour les particuliers, il est probable que l’installation de batteries solaires soit de plus en plus fréquente dans les prochaines années.

Toutefois, les batteries solaires présentent plusieurs inconvénients :

  • Leur empreinte écologique reste non-négligeable,

  • Leur capacité de stockage diminue au fil des cycles de charge/décharge,

  • L’installation de batteries solaires complexifie le dimensionnement et la gestion de la consommation,

  • Leur durée de vie diminue en cas de charge et décharge complètes,

  • Leur prix reste élevé, ce qui peut affecter la rentabilité d’un projet solaire.

Remarque

Dans certains cas, l’installation de batterie(s) améliore la rentabilité d’un projet solaire. Contactez notre équipe pour réaliser une étude de faisabilité sur-mesure 🌞

Alternatives aux batteries solaires physiques

Batteries virtuelles et ballon d’eau chaude

En attendant que le prix, les performances et l’empreinte écologique des batteries solaires physiques s'améliorent, il existe plusieurs alternatives pour stocker l’énergie produite de panneaux solaires.

Une première solution consiste à stocker son surplus d’énergie dans une batterie solaire virtuelle. Concrètement, le surplus d’énergie que votre foyer ne peut pas consommer est réinjecté dans le réseau mais à la place d’être vendu, cette énergie est comptabilisée. Ainsi, lorsque vos panneaux ne permettent pas de satisfaire vos besoins électriques, vous récupérez en priorité l’électricité qui a été “stockée” sur le réseau. Une fois cette énergie consommée, vous achetez l’électricité au tarif en vigueur.

Bien que cette solution semble très intéressante sur le papier, recourir à une batterie virtuelle a toutefois deux inconvénients :

  1. Le stockage et l’acheminement de votre énergie est taxé par l’Etat et facturé par votre fournisseur d’énergie,

  2. Le foyer reste dépendant du réseau : en cas de coupure de courant, seule une batterie solaire physique peut continuer d’alimenter vos équipements électriques

Une autre solution consiste à utiliser le surplus d’énergie pour chauffer de l’eau sanitaire. Ainsi, l’énergie produite par les panneaux solaires est stockée dans un ballon d’eau chaude. Simple, basique.

Pourquoi installer des panneaux solaires sans batterie solaire dans un premier temps ?


Grâce aux innovations technologiques dans le secteur de l’automobile, l’autonomie des batteries a été multipliée par 3 entre 2011 et 2020

La Tribune Auto

Année après année, les performances des batteries augmentent et leur prix tend à baisser. Pour le moment, la durée de vie des batteries solaires reste inférieure à celle des panneaux photovoltaïques.

Par conséquent, vous pouvez tout à fait installer des panneaux solaires sur le toit de votre maison et attendre quelques années avant d’y ajouter des batteries. D’une part, cela vous donne l’opportunité de profiter des prochaines innovations technologiques et d’autre part, cela vous donne le temps d’évaluer plus précisément l’intérêt des batteries pour votre foyer, que ce soit en terme de confort ou de rentabilité.

Remarque

Ensol installe des onduleurs et micro-onduleurs compatibles avec des batteries solaires. Cela permet d’ajouter des batteries solaires à votre centrale photovoltaïque sans avoir à remplacer du matériel.

Vous cherchez la meilleure solution pour votre habitation ? Prenez contact avec notre équipe en utilisant notre simulateur !

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Lucas Dubourg

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