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Introduction

Si vous envisagez d’installer des panneaux solaires en autoconsommation, vous vous demandez peut-être s’il est intéressant d’y ajouter des batteries afin d’y stocker l’électricité produite et non consommée.

Les critères à prendre en compte sont très nombreux pour faire le bon choix. Votre profil de consommateur, la puissance et le nombre d’appareils électriques que vous utilisez, la présence d’une piscine, votre mode de chauffage et enfin votre désir d’autonomie, sont autant d’éléments à prendre en compte.

Dans ce guide, je vais répondre à toutes les questions qu’il est nécessaire de se poser avant tout investissement.

Comment fonctionnent les batteries pour panneau solaire

Je vais maintenant vous expliquer comment les batteries solaires fonctionnent.
Une installation photovoltaïque standard comprend :

  • un ou plusieurs onduleurs
  • un système de fixation en toiture ou au sol
  • des panneaux solaires
  • des coffrets de protection de surtension
  • parfois un système de pilotage intelligent (domotique)

Les panneaux solaires collectent l’énergie du soleil et la transforme en électricité. Celle-ci passe ensuite à travers l’onduleur pour être transformée en courant alternatif afin de pouvoir être consommé dans la maison.
La majorité des centrales photovoltaïques résidentielles sont connectées au réseau électrique. Lorsque les panneaux solaires produisent plus d’électricité que vous n’en consommez à un moment précis, l’excédent est revendu à Enedis pour 10 cts du kWh.

A l’inverse quand vous avez besoin de plus d’énergie que vos panneaux ne fournissent à un moment précis, vous achetez votre électricité à votre fournisseur habituel.

Les batteries solaires vont stocker le courant produit par les panneaux afin d’être réutilisé plus tard.
En effet, lorsque vous installez des batteries solaires, vous aurez la capacité de stocker l’énergie que vous n’aurez pas consommée au lieu de la revendre sur le réseau. Plus tard dans la soirée, lorsque les panneaux ne produiront plus, vous pourrez aller puiser dans cette réserve.

Vous ne renverrez du courant uniquement quand votre batterie sera chargée complètement et vous n’acheterez du courant que lorsque votre votre batterie sera complètement déchargée et que vos panneaux ne seront pas en train de produire.
Pour résumer, les batteries solaires vous offrent la possibilité de stocker l’excédent de production d’énergie et de le réutiliser lorsque le soleil est couché.

Si vous souhaitez être totalement autonome du réseau EDF, il faudra vous équiper d’une puissance de batteries plus importante et vous ne pourrez pas revendre votre électricité produite en surplus à EDF. Voir chapitre site isolé.

Batterie solaire et autonomie

Le nombre de batteries solaires à installer, leur puissance ainsi que leur technologie (plomb, lithium…) dépendra de la durée d’autonomie souhaitée et des consommations électriques de votre maison.

Il est donc impossible de donner un nombre précis de batteries à installer, car le dimensionnement doit être calculé au plus juste de vos besoins.

En revanche, je peux vous dire que pour un foyer “tout électrique”, il sera assez coûteux d’obtenir une autonomie de plusieurs jours alors qu’un foyer avec de petites consommations électriques pourra atteindre une autonomie de 2 jours assez facilement et sans que cela ne soit ruineux (entre 1500 et 2500 € suivant les consommations).

Les prix des batteries pour panneaux solaires et leur évolution.

Parlons maintenant des tarifs des batteries de stockage solaire.

Le coût des batteries pour panneaux solaires varie énormément en fonction de la technologie utilisée et de leur capacité.
J’ai donc choisi de comparer le coût pour 1 kWh afin de vous donner une idée des prix suivant les technologies employées.

Voici une liste des prix indicatifs pour 1 kWh de batterie solaire en 2019 :

Prix en € / kWhType de batterie
500 - 600 €Batteries haut de gamme au lithium (LG chem, Tesla Powerwall 13, Mercedes Benz)
200 - 250 €Batteries solaires AGM
200 - 300 €Batteries solaires gel
100 - 300 €Batteries solaires au plomb

Ce tableau vous indique les prix du stockage de l’énergie par kWh en fonction du type de batterie.

Les prix mentionnés plus haut comprennent uniquement le prix des batteries seules. Sauf si le meuble de batterie est déjà équipé, il faudra installer un onduleur photovoltaïque et un régulateur. Il faudra également ajouter le prix de la main d’oeuvre de la pose.

L’évolution des prix des batteries pour panneaux photovoltaïques devrait être significative dans les années à venir. Le groupe Lazard à publié une étude qui prévoit une baisse de 36 % dans les 5 ans à venir.

Le stockage de l’énergie sous forme thermique

Nous allons maintenant évoquer la possibilité de stocker l’énergie produite par des panneaux solaires non pas sous forme chimique (batteries) mais sous forme d’énergie thermique.

Il est en effet possible, grâce à un dispositif de pilotage intelligent, de réchauffer l’eau de votre cumulus grâce à votre générateur photovoltaïque et de la restituer le soir même ou le matin suivant.

Il est aussi possible de stocker cette énergie sous forme de froid grâce à votre congélateur cette fois ci. En effet, grâce au système de pilotage, vous pouvez faire fonctionner votre congélateur la journée grâce à l’énergie du soleil et le couper la nuit quand vous ne l’ouvrez pas. Cela ne posera aucun problème pour la conservation de vos aliments.

Vous minimisez ainsi les pertes d’énergie.

Durée de vie des batteries

La durée de vie des batteries pour panneaux solaires s’évalue en nombre de cycles. Un cycle équivaut à un déchargement total.

Les batteries au lithium, les plus performantes du marché, ont une durée de vie qui tourne autour de 8000 cycles. Sachant qu’il faut compter entre 250 et 350 cycles par an, ces batteries ont une durée de vie qui peut atteindre plus de 20 ans.

Les autres types de batteries compatibles avec des panneaux solaires ont une durée de vie qui varie suivant leur technologie :

Type de BatterieNombre de CycleDurée de vie
Batteries lithiumjusqu'à 800022 ans
Batteries lithium fer phosphatejusqu'à 30008 ans
Batteries AGMjusqu'à 13003 ans
Batteries au geljusqu'à 25007 ans
Batteries au plombjusqu'à 15004 ans

Ce tableau vous indique la durée de vie d’une batterie solaire en fonction de son modèle.

Le nombre de cycles est déterminant car il permet de se faire une idée de la longévité des différents types de batteries. Suivant votre budget, il faudra choisir les batteries pour panneaux solaires en fonction de leur capacité à se charger et se décharger un maximum.

Sur certains types de batterie, la pose d’un régulateur de charge est obligatoire pour prolonger la durée de vie des batteries car leur niveau de charge ne doit pas descendre en dessous de 50 % sous peine de voir leur longévité réduite de manière importante.

Exemple de régulateur de charge pour batterie solaire.

Plusieurs facteurs comme :

  • des charges trop rapides
  • des charges partielles ou insuffisantes
  • les surcharges
  • les décharge trop profondes
  • les températures extrêmes

peuvent accélérer le vieillissement des batteries selon leur mode de fonctionnement.
Il faut veiller à bien dimensionner et à utiliser les batteries solaires selon les préconisations du fabricant afin d’obtenir la meilleure durabilité possible.

Quelles sont les meilleures batteries pour panneaux solaires et comment les comparer ?

Pour comparer des batteries solaires, vous allez vous retrouver face à des spécifications techniques complexes. Pas d’inquiétude, je vous aide à y voir plus clair.

Pour faire un choix il vous suffit de comparer :

  • la capacité de stockage
  • la capacité de décharge maximum (DoD)
  • le rendement
  • le nombre de cycles

 

  • La capacité de stockage

La capacité de stockage est la quantité d’énergie qu’une batterie solaire est capable de stocker. Elle se mesure en kilowatt par heure (kWh). La plupart des batteries sont conçues pour pouvoir être couplées entre elles afin d’augmenter la capacité de stockage totale du système.

La capacité vous indique combien d’énergie une batterie est capable de stocker, mais ne vous dit pas combien d’énergie elle est capable de délivrer en instantané. Pour le savoir, il faut se tourner vers la puissance de sortie. Celle-ci se mesure en kilowatt (kW).

Une batterie avec une grande capacité de stockage et une faible puissance de sortie délivrera un faible courant électrique qui suffira à faire fonctionner seulement les appareils essentiels mais pendant une longue période.
A l’inverse, une batterie avec une faible capacité de stockage mais avec une grande puissance de sortie, permettra de faire fonctionner tous les appareils d’une maison pendant seulement quelques heures.

 

  • La capacité de décharge

La plupart des batteries pour panneaux solaires ne doivent pas être déchargées entièrement. Ceci est dû à leur fonctionnement et varie en fonction de leur composition chimique.
Si vous déchargez une batterie à 100 % régulièrement, sa durée de vie sera diminuée de manière significative.
La profondeur de décharge des batteries solaires indique la décharge maximale à ne pas dépasser pour ne pas endommager le système. Par exemple, pour une batterie de 10 kWh avec une profondeur de décharge (DoD) de 90 %, il est conseillé de ne pas dépasser 9 kWh de consommation avant de la recharger.
Cette limite peut être programmée afin de ne pas avoir à surveiller le taux de décharge.
Pour résumer, plus le taux de décharge est élevé, mieux c’est.

  • Le rendement

Le rendement d’une batterie pour panneaux solaires représente la quantité d’énergie qu’elle peut restituer comparé à la quantité d’énergie nécessaire pour la recharger.

Pour une batterie avec un rendement de 80% par exemple, si 5 kW d’énergie solaire sont envoyés dans le système, seulement 4 kW pourront être restitués.

Plus le rendement est élevé, plus la rentabilité de la batterie sera élevée.

 

  • Le nombre de cycles

Plus le nombre de cycles est élevé, plus la durée de vie de la batterie est longue. Voir chapitre durée de vie des batteries.

 

Les différents types de batteries solaires

Les batteries utilisées pour le stockage d’énergie chez les particuliers utilisent différentes technologies pour stocker l’énergie. Les plus efficaces sont les batteries au lithium mais les autres types sont plus abordables.

Voici une liste des systèmes les plus courants :

  • Le plomb

Les batteries au plomb sont utilisées depuis des décennies et sont les plus abordables. En revanche leur durée de vie est moins élevée que les autres systèmes. Elles sont conseillées pour les propriétaires qui souhaitent être un maximum autonome du réseau et qui ont donc besoin d’installer un grand nombre de batteries.

    Exemple d’une batterie solaire au plomb.

    • Le lithium

    La plupart des nouvelles solutions de stockage d’énergie solaires utilise une forme de lithium dans leur composition. Les batteries au lithium sont plus légères et compactes que les batteries au plomb. Elles ont également une durée de vie plus longue et une meilleure capacité de décharge (voir chapitre quelles sont les meilleurs batteries pour panneaux solaires). En revanche elles sont plus chères que les batteries au plomb.

    Exemple de batterie solaire au Lithium.

    • L’eau salée (sodium)

    La batterie à l’eau salée est la nouvelle arrivée dans l’industrie du stockage de l’énergie. Elle utilise l’électrolyse de l’eau salée pour fonctionner. Contrairement aux autres types de batteries pour panneaux solaires, elle ne contient aucun métal dangereux ou rare et est donc un choix clairement écologique. De plus, elle ne nécessite aucun processus particulier pour être recyclée. Cependant, ces batteries étant nouvelles sur le marché, les tests manquent et il est difficile de se prononcer sur leurs fiabilité.

    Charger les batteries de votre voiture électrique grâce aux panneaux solaires c’est possible

    Si vous êtes l’heureux propriétaire d’une voiture électrique, sachez qu’il est possible de recharger ses batteries grâce à des panneaux solaires.

    Il faudra pour cela installer des panneaux solaires sur votre toit, au sol, ou sur un carport et un système de charge rapide pour voiture électrique.

    Une fois votre voiture chargée il vous sera possible de vous servir du courant produit pour faire fonctionner les appareils électriques de votre maison.

    Batteries de stockage pour les professionnels

    Certains secteurs comme les télécoms, les hôpitaux ou encore les centres d’appels d’urgence ont besoin de se prémunir des déconnexions temporaires du réseau électrique.

    Ils sont donc équipés de système de stockage de l’énergie pour pallier à leur consommation en cas de coupure d’électricité.

    D’autres secteurs d’activités professionnelles comme les salles de réception, les hôtels peuvent également avoir les mêmes problématiques. Dans ce cas il sera parfois judicieux d’installer des panneaux solaires en autoconsommation pour réduire les factures d’électricité et de les coupler à un système de batteries de secours.

    Des systèmes de pilotage intelligent pour les professionnels existent afin de mettre l’intelligence artificielle au service des économies d’énergie. La société Beebryte propose une solution permettant le couplage du pilotage et du stockage en batteries pour maximiser les économies.

    Les autres solutions de stockage de l’énergie et le future des batteries.

    D’autres solutions de stockage de l’énergie existe, mais aucune n’est adaptée à l’utilisation par les particuliers.

    Le stockage du surplus d’énergie produite par les énergies renouvelables est un enjeu majeur. La course à la recherche de la batterie de demain est donc en marche et des investissements énormes sont mis à disposition des chercheurs.

    Si la recherche continue d’améliorer les technologies déjà largement utilisées aujourd’hui comme le lithium, elle développe surtout des technologies beaucoup plus innovantes.

    En voici quelques-unes :

    • stockage gravitaire de masse d’eau avec les stations de transfert d’énergie par pompage (STEP) ;
    • stockage thermodynamique avec les systèmes de stockage par air comprimé (CAES) ;
    • stockage d’énergie cinétique avec les volants d’inertie ;
    • stockage électrochimique avec les batteries (au plomb, sodium-soufre, lithium-ion,etc.).

    Exemples de systèmes pour l’énergie thermique :

    • stockage de chaleur latente avec la glace ou les matériaux à changement de phase ;
    • stockage de chaleur sensible avec l’eau chaude ou les sels fondus ;
    • Les batteries à hydrogène

    Le recyclage des batteries solaires

    En matière d’écologie, certaines batteries ne sont pas exemptes de problème car elles peuvent contenir des métaux polluants.

    Cependant, la filière de recyclage des batteries en fin de vie est très performante et permet de minimiser l’impact écologique. Elle est capable de recycler jusqu’à 99 % des matériaux utilisés.

    Les batteries à l’eau salée sont elles très écologiques car elles n’utilisent quasiment aucun matériau polluant.

    Site isolé

    Dans certains cas, le raccordement d’une habitation au réseau d’électricité est trop compliqué et donc trop coûteux.

    Il faut alors envisager d’installer des systèmes de production d’énergie complémentaire comme des panneaux solaires, une éolienne ou encore un mini système hydraulique afin de pouvoir être autonome en énergie.

    Pour atteindre un confort optimal, l’installation de batteries de stockage de l’énergie est indispensable car elles permettront de palier aux aléas climatiques. En effet, il peut arriver que les conditions ne permettent pas de produire de l’électricité pendant un certain temps. Les batteries prendront alors le relais afin de pouvoir continuer à consommer du courant et à vivre normalement.

    La capacité des batteries devra être importante pour pouvoir tenir plusieurs jours.

    Le marché des batteries solaires explose

    D’ici à 2020, le marché des batteries solaires devrait atteindre plus de 2 milliards d’euros pour les États-Unis seulement.

    Pourquoi le marché du stockage de l’énergie solaire se développe t-il si rapidement ?
    Tout simplement car les bénéfices qu’apportent les batteries pour panneaux solaires aux particuliers peuvent également être appliqués à plus grande échelle sur tout le réseau électrique.
    Les fournisseurs d’énergie et les gestionnaire de réseau ont une tâche difficile. Ils doivent fournir un accès stable à l’électricité à leurs usagers. Pour ce faire, ils doivent s’assurer qu’il y a juste assez d’électricité en fonction de la demande et c’est une tâche plus compliqué qu’il n’y paraît.

    Ce graphique vous indique l’évolution de la consommation d’électricité en France.

    Lecture : en 2009 la consommation des ménages en électricité a augmenté de 2,2%.
    Source : Insee, Les dépenses des Français en électricité depuis 1960.

    Si il y a trop ou trop peu d’électricité sur le réseau à un moment donné, les usagers rencontrerons des coupures.
    Ce problème est rendu encore plus complexe par l’ajout d’énergies renouvelables comme le solaire ou l’éolien sur le réseau. Les panneaux solaires produisent de l’électricité quand la luminosité est bonne et les éoliennes produisent du courant quand le vent souffle. A la différence du nucléaire et des autres sources d’énergie, il est impossible d’augmenter à la demande la quantité d’énergie produite par les systèmes à énergie renouvelable. En effet, on ne peut commander ni le vent, ni le soleil.

    L’installation de solutions de stockage d’énergie comme les batteries solaires facilite grandement la tâche des gestionnaires de réseau. Ils sont ainsi en mesure de mieux piloter la quantité d’énergie renouvelable injectée sur le réseau.
    Cela permettra bientôt de faire une part plus importante aux énergies renouvelables dans le mix énergétique.

     

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