Batteries pour Panneaux Solaires : le Guide Complet à Lire en 2020
Vous souhaitez devenir plus autonome face au réseau électrique ?
Une batterie stockant l’électricité produite par vos panneaux solaires photovoltaïques est un bon moyen pour y parvenir.
Quel type de batterie choisir ?
Quelle tension et capacité de stockage ?
L’ajout d’une batterie à vos panneaux solaires est-il indispensable ?
On vous dit tout. C’est parti !
SOMMAIRE:
- Chapitre 1 : marché des batteries
- Chapitre 2 : avec ou sans batterie ?
- Chapitre 3 : choisir votre batterie
- Chapitre 4 : prix d’une batterie
- Chapitre 5 : recyclage des batteries
- Chapitre 6 : batterie du futur
- Chapitre 7 : FAQ
CHAPITRE 1 :
Coup d’œil sur le marché des batteries
LA FRANCE, GRANDE PERDANTE DU MARCHÉ DES BATTERIES ?
Le marché mondial des batteries pour panneaux solaires photovoltaïques se chiffre en centaines de milliards de dollars.
Et les perspectives de croissance sont incroyables.
Six millions de batteries devraient être vendues au cours des trois prochaines années.
Cela dit, il y a fort à parier que la France ne tirera que peu de bénéfices de ce nouveau marché.
POURQUOI ?
Tout simplement parce que nous n’y avons pas cru.
Début 2000, nos chers constructeurs automobiles haussaient les épaules lorsqu’on leur parlait de voitures électriques.
Ils affirmaient même que «_ les moteurs seraient toujours à essence en 2050_ ».
Nous avons donc vendu nos précieux brevets pour une bouchée de pain.
IL RESTE DES FRANÇAIS À LA POINTE DE LA TECHNOLOGIE !
Olenergies, qui possède une usine en Île-de-France, fabrique des systèmes écologiques et au meilleur rapport qualité-prix pour l’autoconsommation individuelle & collective ainsi que le naval électrique notamment. Olenergies est une entreprise fabricant de système de stockage en France et des solutions particulièrement innovantes de Management de l’Énergie (EMS) pour diminuer le coûts de l’énergie avec l’aide des batteries.
Bolloré, qui possède une usine de batteries à Quimper en Bretagne (Bluebus).
Total Saft, qui se positionne sur la fabrication d’une Gigafactory avec le constructeur automobile PSA pour la voiture électrique.
Mais alors, qui sont les acteurs du marché des batteries ?
LA CHINE
Comme vous le savez sûrement, le pays est très en avance sur le marché des panneaux solaires.
Il n’est donc pas étonnant qu’il maîtrise également celui des batteries.
La Chine a développé d’incroyables usines de production et devrait détenir près de 90% de la production mondiale de batteries en 2020.
Cette quasi-situation de monopole laisse à penser que la Chine va devenir un acteur incontournable de la filière énergétique mondiale d’ici quelques années.
TESLA
Il produit des tuiles solaires , des voitures électriques et prévoit maintenant de maîtriser la production de batteries: vous aurez bien sûr reconnu Elon Musk.
Son entreprise Tesla se développe actuellement dans le monde entier au travers de l’installation d’ usines d’assemblage et de fabrication de batteries !
CHAPITRE 2 :
Autoconsommation photovoltaïque avec ou sans stockage :
Vous souhaitez produire votre électricité et devenir moins dépendant du réseau ?
Depuis 2017, c’est possible avec l’installation de panneaux solaires en autoconsommation.
Vous avez en effet la liberté de produire et de consommer votre propre électricité.
Concrètement, vos panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité grâce au rayonnement du soleil et alimentent ensuite en direct votre habitation.
Sans batterie , l’autoconsommation photovoltaïque permet généralement d’atteindre un taux d’autonomie compris entre 20 et 45%.
Comment est-ce possible de faire de telles économies alors que vous travaillez durant la journée ?
C’est très simple, il vous suffit de modifier quelque peu vos habitudes de consommation en déclenchant un maximum d’appareils en journée (chauffe-eau, machine à laver, lave-linge…).
Oui, il est donc facile de faire jusqu’à 45% d’économie sur votre facture d’électricité avec une installation photovoltaïque en autoconsommation sans batterie.
Mais il est possible de faire encore plus d’économies.
Vous savez sans doute qu’il est possible que vous produisiez à un moment de la journée, plus d’électricité que vous n’en consommez. En effet, vers 13 heures, et par beau temps, il n’est pas rare que la production soit plus importante que vos besoins énergétiques domestiques.
Dans ce cas, deux choix s’offrent à vous :
1 – Vendre cet excédent d’électricité , appelé « surplus », à EDF Obligation d’Achat (EDF OA) en l’injectant sur le réseau. Ce choix vous permet de bénéficier d’un revenu complémentaire puisque vous vendez le kilowatt-heure (kWh) d’électricité verte au tarif de 0.10 €.
2- Stocker cette électricité grâce à une batterie. Vous augmentez ainsi votre taux d’autoconsommation et gagnez ainsi en autonomie énergétique.
Être moins dépendant du réseau
Une batterie associée à vos panneaux solaires vous permet donc de stocker votre surplus afin de l’utiliser plus tard (durant la nuit ou les jours moins ensoleillés) au lieu de le vendre directement.
Notons qu’une fois votre batterie pleine, votre surplus est effectivement vendu sur le réseau à 0.10 € par kWh.
Évitez les coupures
Autre avantage des installations photovoltaïques avec batterie , vous n’êtes plus impacté(e) par les coupures d’électricité faisant suite à un problème sur le réseau.
Pour cela, il faut toutefois que votre batterie soit équipée d’un Energy Management System (EMS). Un EMS est un ensemble d’outils digitaux permettant de surveiller, contrôler et d’optimiser les performances du réseau électrique. Le tout, en assurant son bon fonctionnement.
Votre batterie équipée d’un EMS et vos panneaux solaires assurent ainsi l’alimentation de votre habitation en électricité verte en toutes circonstances.
Notez qu’un foyer équipé d’une installation en autoconsommation sans système de batterie(s) ne pourra pas continuer à profiter de sa production en cas de coupure sur le réseau.
Pourquoi ?
En cas de problème sur le réseau de distribution de l’électricité, le gestionnaire (ERDF) va envoyer une impulsion. Cela a pour but d’éviter que les techniciens du gestionnaire de réseau ne s’électrocutent durant leur intervention. Problème : cela va également faire disjoncter votre installation photovoltaïque !
Une solution pour les sites isolés
Les sites isolés sont des habitations ou autres non reliées au réseau public de distribution d’électricité.
Pourquoi ?
Car il serait trop coûteux, ou trop complexe techniquement, d’étendre le réseau jusqu’à eux.
Pourtant, ces sites ont tout de même besoin d’avoir accès à l’électricité, alors comment faire ?
L’installation d’un kit de panneaux solaires couplé à une ou plusieurs batteries peut véritablement être une solution efficace pour assurer un apport d’électricité tout au long de l’année.
En effet, si vous adaptez votre consommation, que votre centrale solaire et votre batterie ont été bien dimensionnées, vous devriez pouvoir devenir autonome en été.
L’ hiver , vous devrez opter pour un moyen de chauffage (maison et eau chaude sanitaire) complémentaire tel qu’un poêle à bois, au fuel ou à granulés et/ou un groupe électrogène.
Vous souhaitez installer des panneaux solaires avec batterie(s) sur votre habitation en site isolé ?
Ne perdez pas un instant car il est aujourd’hui possible de bénéficier de certaines aides (financement des aides aux collectivités pour l’électrification rurale, aides de votre commune ou conseil régional…) pour équiper votre habitation principale en site isolé de panneaux solaires !
Cadre légal
L’arrêté tarifaire du 9 mai 2017 a posé un nouveau cadre réglementaire pour l’installation de batteries.
Il donne la possibilité que l’installation de production soit couplée avec un dispositif de stockage , sous réserve de la mise en place d’« un dispositif technique permettant de garantir que l’énergie stockée provient exclusivement de l’installation de production ».
Ainsi, le dispositif de stockage ne peut être chargé que par l’installation photovoltaïque : aucune puissance soutirée du réseau ne doit servir à charger la batterie. Il peut par contre se décharger pour alimenter l’installation intérieure et/ou injecter sur le réseau public.
CHAPITRE 3 :
Choisir une batterie pour vos panneaux solaires ?
Quels types de batterie choisir ?
Il est important de ne pas choisir n’importe quel type de batterie pour une installation photovoltaïque.
Il existe plusieurs modèles de batteries capables de stocker l’énergie verte, chacun ayant ses avantages et ses inconvénients.
Voici les différents modèles de batteries présents sur le marché :
Les batteries « plomb ouvert »
Les batteries au plomb se composent de plusieurs cellules individuelles ayant chacune une tension de 2V.
Les batteries à plomb ouvert sont robustes mais elles nécessitent un entretien régulier.
De plus, elles ne sont pas étanches, et doivent donc être installées dans un endroit aéré.
En effet, lorsque qu’une batterie à plomb ouvert se charge, elle libère de l’oxygène et de l’hydrogène, d’où l’obligation de la placer dans un endroit aéré.
Attention toutefois à ne pas la mettre en plein air, car en cas de grand froid, elle est très sensible au froid et peut geler !
Selon son utilisation (plus particulièrement sa décharge), une batterie à plomb ouvert pourra dépasser les 10 ans.
En effet, une batterie qui se décharge à 80 % aura une durée de vie inférieure à celle qui se décharge à 20 %.
Elles sont idéales pour des utilisations irrégulières, par exemple sur des résidences secondaires.
Les batteries AGM
Les batteries AGM sont également des batteries au plomb , mais elles ne nécessitent pas d’entretien.
Elles sont étanches , et davantage sécurisantes par rapport aux batteries à plomb ouvert.
En effet, elles ne dégagent pas de chaleur lors des cycles de charge ou de décharge.
Elles ont cependant un nombre de « cyclages » relativement faible, et une durée de vie d’environ 10 ans. A quoi renvoie cette notion de « cyclage » ? Tout simplement, à la durée de vie des batteries. Plus le nombre de cycles est important, plus la durée de vie de la batterie sera élevée.
Les batteries AGM peuvent être utilisées pour un usage quotidien.
Les batteries en gel
Les batteries en gel sont une évolution haut-de-gamme des batteries au plomb.
Elles sont résistantes et ne nécessitent pas d’entretien.
Elles sont très appréciées pour leur décharge profonde et leur durée de vie en cyclage élevé (de 600 à 1600).
Ces batteries sont cependant sensibles aux charges excessives.
Elles sont idéales pour des cycles répétitifs, en utilisation quotidienne.
Les batteries au lithium-ion
Dernière technologie en date, les batteries au lithium.
Le marché de ces batteries est en pleine expansion.
Et cela n’est pas uniquement dû au développement de l’ autoconsommation solaire comme vous pouvez vous en douter.
Trottinettes, vélos, smartphones et bien sûr voitures, les batteries au lithium sont partout.
Ce n’est pas un hasard, ces dernières ont fait des progrès incroyables ces dernières années.
Exit les batteries au plomb et à l’acide sulfurique, toxiques et non recyclables !
Très sollicitées pour leur haute performance , les batteries au lithium ont un rendement charge-décharge supérieur à 90%.
Comme l’indique Mathieu Morcrette, ingénieur de recherche au CNRS et directeur du Laboratoire de Réactivité et Chimie des Solides, dans son interview pour Connaissance des Énergies :
« _Le rendement énergétique des batteries lithium-ion est légèrement inférieur à 100% en raison des pertes d’énergie par effet Joule (échauffement de la batterie lors de la charge). En matière de performances, les batteries lithium-ion sont celles qui peuvent à l’heure actuelle stocker le plus d’énergie par unité de masse (Wh/kg) ou par unité de volume (Wh/l). _»
Les batteries lithium-ion (li) peuvent également atteindre un nombre de cycles très important. Elles sont cependant relativement sensibles aux décharges profondes.
En effet, elles restent performantes plus longtemps lorsqu’elles ne subissent qu’une décharge partielle plutôt qu’un cycle complet de décharge/recharge.
Pour optimiser leur durée de vie , il existe des régulateurs qui permettent d’optimiser la charge des batteries.
Aussi appelé Système de contrôle des batteries d’accumulateurs ou Battery Management System (BMS), un régulateur est un système électronique optimisant le contrôle et la charge des éléments de votre batterie.
En d’autres termes, le régulateur permet de protéger les batteries contre les décharges profondes et les charges excessives.
Autre avantage, elles ne nécessitent pas d’entretien , et ont une durée de vie supérieure aux autres systèmes de stockage.
Enfin, leur bilan écologique est également bien meilleur comparé à des batteries au plomb.
Le niveau de recyclage de ces batteries est actuellement proche de 70%. De nombreux investissements sont réalisés chaque année afin d’améliorer le processus de recyclage.
Comment bien dimensionner son parc de batteries ?
Lorsque que l’on souhaite équiper son installation de batteries, plusieurs éléments sont à prendre en compte.
Il faut tout d’abord bien comprendre les notions de charge et de décharge, de voltage et de capacité de stockage.
Pourquoi ?
Car une surcharge ou une décharge trop profonde endommage les batteries, réduisant notamment leur durée de vie.
Lorsque l’on dimensionne son parc, il est donc primordial de penser à la profondeur de décharge maximale. Comme la capacité d’une batterie varie entre 30% et 80% de décharge , il faut obligatoirement prévoir une « _ marge _» lors du dimensionnement.
Caractéristiques techniques principales
Équiper ses panneaux solaires d’une batterie peut être relativement complexe.
Si vous ne souhaitez pas faire appel à un professionnel, nous vous conseillons de prêter une attention toute particulière à 2 caractéristiques techniques :
La tension de stockage
Vous souhaitez investir dans une batterie qui sera alimentée par des panneaux solaires mais vous ne savez pas quelle tension choisir entre 12, 24 ,48 V ? Il est primordial que vous teniez compte de la puissance photovoltaïque installée.
Pourquoi ?
Simplement car plus la consommation d’électricité est importante, plus la tension doit être élevée.
Voici les voltages que nous recommandons en fonction de la puissance de votre installation :
- Inférieure à 800 Wc, une batterie de 12V est nécessaire ;
- De 800 à 1600 Wc, une batterie de 24V est nécessaire ;
- Supérieure à 1600 Wc, une batterie de 48V est nécessaire.
Le bon dimensionnement de votre installation photovoltaïque et la capacité de stockage de votre batterie.
Pour bien dimensionner sa batterie pour panneaux solaires, il convient en premier lieu de s’assurer que vous produisez assez de surplus d’électricité pour la remplir rapidement.
Pour cela, vous pouvez faire une simulation instantanée sur le site Internet de In Sun We Trust. Vous saurez en quelques clics votre taux d’autoconsommation.
Vous produisez assez de surplus ? Très bien.
Il faut maintenant choisir la capacité de stockage adaptée en ampères heure ou en watt heures.
En effet, la capacité de stockage d’une batterie est exprimée en Ampères heures (Ah).
L’ampérage varie de 8Ah à 220Ah selon le modèle.
Lorsque l’on multiplie la tension de la batterie par ces ampères heures, on obtient une quantité d’énergie en Watt-heure (Wh).
Enfin, gardez à l’esprit que plus vous souhaitez être autonome, plus la capacité de votre batterie solaire doit être élevée.
CHAPITRE 4:
Quel coût pour une batterie ?
Prix d’une batterie pour panneaux solaires :
Quel prix pour gagner en autonomie ?
Il est encore difficile de vous indiquer un prix moyen ou maximum conseillé.
En effet, les coûts varient fortement selon la marque, le modèle et bien sûr la capacité de stockage.
Pour vous donner une idée, voici les fourchettes de prix des batteries sur le marché pour 1kWh.
Il faut compter entre :
- 80€ et 250€ pour une batterie à plomb ouvert ;
- 200€ et 400€ pour une batterie étanche AGM ;
- 250€ et 500€ pour une batterie gel ;
- 600 et 1000€ pour une batterie lithium.
Pourquoi investir maintenant dans les panneaux et plus tard pour la batterie ?
Prime pour l’autoconsommation
Tout d’abord car il existe aujourd’hui une aide de l’État pour l’installation de panneaux solaires en autoconsommation avec revente du surplus.
Cette aide est versée sous forme de prime et son montant est fixé en fonction de la puissance de l’installation :
Le montant de cette prime est révisé chaque trimestre en fonction du nombre d’installations réalisées.
| Puissance de l’installation photovoltaïque | Montant de l’aide versé pour chaque kWc installé |
|---|
| ⩽ 3 kWc | 390 € |
| ⩽ 9 kWc | 290 € |
| ⩽ 36 kWc | 180 € |
| ⩽ 100 kWc | 90 € |
A noter : compte tenu de l’épidémie de coronavirus, la prime restera inchangée jusqu’au 30 juin 2020 selon le nouvel arrêté tarifaire.
Baisse des prix des batteries:
Deuxième chose, le prix des batteries pour panneaux solaires est étroitement lié au prix des batteries pour voiture électrique.
Pourquoi ?
Car les voitures électriques sont principalement équipées de batteries lithium-ion. Tout comme les installations de panneaux solaires en autoconsommation.
Or, il se trouve que les constructeurs de batteries investissent massivement dans l’appareil de production afin de produire plus et moins cher. Le prix des batteries pour véhicules électriques va fortement baisser dans les années à venir.
Le prix du kWh devrait passer de $450 à seulement une centaine de dollars en 2025, selon la dernière étude du Blackrock Investment Institute.
Eric Feunteun, Directeur de programme « Electric vehicle » chez Renault assure même : « A partir de 2021-2022, on assistera à une nouvelle rupture technologique ! »
Tous ces progrès effectués dans le monde de l’automobile vont nécessairement avoir un impact similaire sur le stockage de l’électricité photovoltaïque.
Nous vous conseillons donc de profiter des aides de l’État pour l’installation de panneaux solaires en autoconsommation avec vente du surplus avant qu’elles ne disparaissent et d’ajouter une batterie à votre installation photovoltaïque dans quelques années.
CHAPITRE 5 :
Recyclage des batteries ?
Pour éviter toute pollution de l’environnement par des substances nocives, il est important de recycler les batteries usagées.
Pour cela, il existe des points de collecte municipaux qui reprennent les batteries hors d’usage et les transfèrent vers un centre de recyclage.
Ce recyclage des batteries fonctionne déjà très bien, comme nous avons pu le voir ensemble (pour rappel, le niveau de recyclage des batteries au lithium-ion est actuellement proche de 70%).
Comme vous avez pu le lire, les batteries associées à des panneaux solaires sont un bon moyen pour gagner en autonomie. Le marché du stockage a donc un avenir prometteur.
Face aux dernières innovations technologiques, à la production à grande échelle ainsi qu’à l’arrivée de nouveaux acteurs comme Tesla, les coûts du stockage tendent à baisser et les technologies deviennent de plus en plus fiables et performantes.
CHAPITRE 6 :
Quelles sont les batteries du futur ?
Les batteries au lithium sont encore en développement mais déjà, d’autres technologies encore moins polluantes sont en phase d’expérimentation :
Le Power-to-Gas
Le Power-to-Gas permet de stocker l’excédent d’électricité produite par les énergies renouvelables sous forme d’hydrogène ou de méthane par électrolyse de l’eau.
Cette technologie fait beaucoup parler d’elle puisqu’elle permet de compenser les productions intermittentes des sources d’énergies renouvelables en stockant leur production sous forme de gaz.
En 2016, il n’existait déjà pas moins de 50 projets dans le monde dont deux en France : GRHYD à Dunkerque et Jupiter 1000 à Fos-sur-mer.
Les batteries au sel
Oui, vous avez bien lu.
Un groupe de chercheurs du CNRS et du CEA a déjà présenté en 2015 un prototype de batterie sodium-ion.
Le premier avantage de cette batterie est de remplacer le lithium par du sodium, un élément très abondant sur Terre.
Ensuite, elle possède une durée de vie importante avec ses 2000 cycles de charge et de décharge tout en proposant des caractéristiques comparables à la technologie lithium.
Enfin, elle pourrait être produite massivement et à un coût très faible.
Les batteries à la rhubarbe
L’ADEME (Agence de l’Environnement et de la Maitrise de l’Energie) soutient également d’autres recherches plus ou moins surprenantes.
En effet, des sels minéraux obtenus à partir de résidus de fruits comme la rhubarbe, pourraient demain servir à obtenir une matière première moins polluante.
On parle ici de batteries à flux organique ou « Quinones-Redox Flow ».
CHAPITRE 7 :
FAQ
Combien coûte une batterie photovoltaïque ?
Comptez pour une capacité de 1 kWh stocké : jusqu’à 250 € pour une batterie à plomb ouvert, 400 € pour une batterie étanche AGM, 500 € pour une batterie gel, et enfin 1 000 € pour une batterie au lithium-ion.
Quelles économies peut-on réaliser sur sa facture ?
Sans batterie, on estime les économies sur la facture d’électricité peuvent atteindre 45 %. Avec une batterie, elles peuvent monter jusqu’à 55 % environ.
Est-il intéressant d’investir dans une batterie ?
Malgré leur prix parfois élevé, il existe des situations où elles sont recommandées : si vous êtes victimes de coupures de réseau récurrentes ou si vous habitez dans un lieu isolé rendant le raccordement difficile ou inabordable.
Maintenant, c’est à vous !
J’espère que ce nouveau guide vous a aidé à mieux comprendre le rôle des batteries dans une installation de panneaux solaires photovoltaïques.
Maintenant je me tourne vers vous :
Pensez-vous investir dans une installation de panneaux solaires maintenant et attendre l’arrivée du Power-To-Gas pour vous équiper d’une batterie ?
Ou saviez-vous qu’il est nécessaire que votre batterie soit équipée d’un BMS pour vous permettre de continuer à consommer votre électricité en cas de coupure sur le réseau ?
Plus d’infos: olenergies.com
Source: Par Florian Gabriele - In Sun We Trust
