Batterie

[rôôdy]

Les batteries :

Pour stocker l'énergie produite, il n'existe rien de mieux que d'utiliser des batteries.
On en trouve de toutes sortes, et il est facile de se procurer celles qui correspondent au mieux à nos besoins, mais leurs prix restent élevés, et pour cette raison, il faut les dimensionner avec précision.
On peut :

Utiliser des batteries de récupération, les batteries au plomb pour l'automobile seront faciles à trouver à un prix abordable. Il faut savoir que les batteries pour automobile sont conçues pour délivrer un fort courant pendant un temps assez bref, le démarrage d'une voiture en particulier. Elles ne supportent pas les décharges profondes qu’exceptionnellement, il est préconisé de les recharger dans les 48h dans ce cas.

Pour une utilisation quotidienne, il ne faut pas utiliser plus de 20 % de leur capacité (décharge à 80% maxi).

Les batteries à décharge lente sont plus onéreuses, elles sont conçues plus spécifiquement pour les systèmes solaires ou éoliens. L'avantage, c'est que pour une utilisation quotidienne, on peut les décharger à 50 % de leur capacité.

> 12v Les batteries les plus communes sont composées de 6 éléments assemblés en séries.
Lorsque chaque élément a une tension de 2.1v soit 12.6v, on considère que la batterie est chargée.
(Elle peut atteindre une valeur supérieure en fin de charge)
A 1.8 v par élément, 10,8v au total, la batterie est considérée déchargée.

La tension est mesurée à vide, sans aucune connexion, et si possible après l'avoir laissé s'équilibrer quelques heures.


La charge :
La charge ne doit pas dépasser une tension de 2,35 v à 2,4 v /élément soit 14.1v à 14.4v à 25 C
- 1ere Phase CC Courant Constant (fort courant)
- 2eme Phase CV Tension Constante Régulation à 2,35 V / élément => Diminution du courant à une valeur faible.
- 3eme Phase Charge permanente d'entretien (Floating) 2,3 v/élément.
- Avec un chargeur bon marché, sans régulation, on préconise de limiter le courant à 10 % de la capacité de la batterie.
- Une batterie neuve peut atteindre 2,65 V/élément soit 15.9v en fin de charge.

Sur une batterie auto, il ne faut pas la décharger à plus de 80 % de sa capacité soit :
de 10.8v vide à 12.6 v chargée, ce qui fait 1.8v
80 % de 1.8 fait 1.44 donc ne pas descendre en dessous de 12.24 v. (Charge mesurée à vide.)

Pour une batterie à décharge lente, il ne faut pas dépasser 50% de sa capacité
ce qui fait 0.9v soit 10.6+0.9 = 11.5v
Il est déconseillé de descendre en dessous de 11.5 v.



Capacité des batteries pour une installation domestique :
Pour celui qui veut se rendre indépendant en électricité ou du moins limiter ses dépenses, il faudra dimensionner au mieux la capacité de ses batteries.

Dans un premier temps, définir sa consommation quotidienne :

Si on se limite à l'éclairage pour l'exemple : 4h par jour avec 3 ampoules faible consommation de 15 w, donc 3x15 = 45W de puissance de consommation, soit 4 x 45 = 180 Wh/Jour de consommation.

Définir le nombre de jours de réserve 1 à 5, prenons par exemple 3 jours. donc 3 x 180 = 540 Wh

Il nous faudra une réserve de courant de 540 Wh

Pour la batterie, la capacité est définie le plus souvent en Ampère Heure.
Une batterie 12v de 60 Ah sera capable, on peut le penser, de fournir un courant de 60 A pendant une heure sous 12v. Dans la réalité la capacité est généralement donnée pour une décharge complète en 20 heures notées C20, soit 3A pendant 20 heures pour 60 Ah, donc pour un courant de décharge assez faible. Il faut consulter les courbes des constructeurs pour avoir une idée plus précise pour les intensités importantes.

Pour notre exemple, on peut utiliser une capacité de 60 Ah pour les calculs, cela restera très proche de la réalité.

On a donc une énergie équivalente à
12 x 60 = 720 Wh. Cela peut paraître suffisant pour notre installation. Mais il faut se rappeler que l'on ne peut utiliser uniquement 20 à 50% de sa capacité selon le type, soit :
720 x 0.2 = 144 Wh pour une batterie auto ou,
720 x 0.5 = 360 Wh pour une batterie à décharge lente.

Et là, on est trop juste. On ne couvre même pas la consommation d'un jour avec la batterie auto, 2 au lieu de 3 avec celle à décharge lente.

Solution : choisir une capacité supérieure ou une association de plusieurs batteries.

Exemple de montage domestique :

Capacité Ah = 540/ 12 x 0.2 = 225 Ah en bat Auto soit 3 bat de 74 Ah à 135 euros pour un coût de 405 euros. Pour la moins chère 4 x 50 Ah à 40 euros soit 160 euros.

Capacité Ah = 540/ 12 x 0.5 = 90 Ah en bat à décharge lente pour un coût actuel pour 1 batterie de 100 Ah de 120 à 170 euros. 75 euros pour une de 88Ah (prix le plus bas). 203 euros pour une bat AGM de 90 Ah.

On se rend compte que l'utilisation de batteries à décharge lente est beaucoup plus économique malgré le coût par Ah supérieur. Elles sont plus adaptées, mais ont aussi une durée de vie supérieure, jusqu'a 20 ans pour certains constructeurs, selon les conditions d’utilisation, à 20C en général. Mais d'autres paramètres influent sur la durée de vie : le type de charge, les vibrations, le % de décharge par cycle....

Dans le commerce, il existe de multiples types de batteries avec chacune ses particularités spécifiques. Batterie auto, camping, bateau, solaire... Il ne faut pas hésiter à consulter les données du constructeur pour avoir une idée précise des conditions d'utilisation, ce qui garantira une durée de vie optimale.


Les calculs précédents ne tiennent pas compte du rendement de la batterie qui est de l'ordre de :

Rendement Energétique (en %)
Plomb : 70/75
NiMH : 75/80
Ni-Cd : 80/90
Li-ion : 99,9

( Données formulaires GIEK, et MULLER : Mémento Ingenierie )

Pour de plus amples info concernant le rendement consulter la page :
http://www.arebor-energie.fr/encyclopedie/index.php/Rendement_d%27une_batterie