Guide 2022 de batterie de secours résidentielle |Types, coûts, avantages..

Même en 2022, le stockage photovoltaïque restera le sujet le plus brûlant, et les batteries de secours résidentielles constituent le segment de l'énergie solaire qui connaît la croissance la plus rapide, créant de nouveaux marchés et des opportunités d'expansion de la modernisation de l'énergie solaire pour les foyers et les entreprises, grandes et petites, dans le monde entier.Batterie de secours résidentielleest essentiel pour toute maison solaire, surtout en cas de tempête ou autre urgence.Au lieu d’exporter l’énergie solaire excédentaire vers le réseau, pourquoi ne pas la stocker dans des batteries en cas d’urgence ?Mais comment l’énergie solaire stockée peut-elle être rentable ?Nous vous informerons du coût et de la rentabilité d'un système de stockage sur batterie domestique et vous présenterons les points clés que vous devez garder à l'esprit lors de l'achat du bon système de stockage. Qu'est-ce qu'un système de stockage de batterie résidentiel ? Comment ça marche ? Un système de stockage sur batterie résidentiel ou un système de stockage photovoltaïque est un complément utile au système photovoltaïque pour profiter des avantages d'un système solaire et jouera un rôle de plus en plus important dans l'accélération du remplacement des combustibles fossiles par des énergies renouvelables.La batterie solaire domestique stocke l’électricité générée par l’énergie solaire et la restitue à l’opérateur au moment requis.L’alimentation de secours par batterie est une alternative écologique et rentable aux générateurs à gaz. Celui qui utilise un système photovoltaïque pour produire lui-même de l’électricité en atteindra vite les limites.À midi, le système fournit beaucoup d’énergie solaire, mais alors seulement il n’y a personne à la maison pour l’utiliser.Le soir, en revanche, il faut beaucoup d’électricité – mais le soleil ne brille plus.Pour compenser ce déficit d’approvisionnement, l’électricité nettement plus chère est achetée auprès du gestionnaire de réseau. Dans cette situation, une batterie de secours résidentielle est presque inévitable.Cela signifie que l'électricité non utilisée de la journée est disponible le soir et la nuit.L'électricité autoproduite est ainsi disponible 24 heures sur 24 et quelle que soit la météo.L’utilisation de l’énergie solaire autoproduite peut ainsi augmenter jusqu’à 80 %.Le degré d'autosuffisance, c'est-à-dire la part de la consommation électrique couverte par l'installation solaire, augmente jusqu'à 60 %. Une batterie de secours résidentielle est beaucoup plus petite qu’un réfrigérateur et peut être montée sur un mur dans la buanderie.Les systèmes de stockage modernes contiennent une grande quantité d’intelligence qui peut utiliser les prévisions météorologiques et des algorithmes d’auto-apprentissage pour ramener le ménage à une autoconsommation maximale.Atteindre l’indépendance énergétique n’a jamais été aussi simple, même si la maison reste connectée au réseau. Le système de stockage sur batterie domestique en vaut-il la peine ?De quels facteurs dépendent ? Le stockage résidentiel par batterie est nécessaire pour qu’une maison alimentée à l’énergie solaire continue de fonctionner pendant les pannes de courant du réseau et fonctionnera également la nuit.Mais de la même manière, les batteries solaires améliorent l’économie du système en conservant à perte l’énergie électrique solaire qui, autrement, serait restituée au réseau à perte, simplement pour redéployer cette énergie électrique parfois lorsque l’énergie est la plus coûteuse.Le stockage sur batterie domestique protège le propriétaire de l’énergie solaire contre les pannes de réseau et protège l’économie du système contre les modifications des cadres de prix de l’énergie. La pertinence ou non d’un investissement dépend de plusieurs facteurs : Niveau des coûts d'investissement. Plus le coût par kilowattheure de capacité est bas, plus vite le système de stockage sera rentabilisé. Durée de vie dubatterie solaire domestique Une garantie constructeur de 10 ans est habituelle dans le secteur.Toutefois, une durée de vie utile plus longue est supposée.La plupart des batteries solaires domestiques dotées de la technologie lithium-ion fonctionnent de manière fiable pendant au moins 20 ans. Part de l’électricité autoconsommée Plus le stockage solaire augmente l’autoconsommation, plus il a de chances d’être rentable. Coûts de l'électricité lorsqu'elle est achetée sur le réseau Lorsque les prix de l’électricité sont élevés, les propriétaires d’installations photovoltaïques économisent en consommant l’électricité qu’ils produisent eux-mêmes.Au cours des prochaines années, les prix de l’électricité devraient continuer à augmenter, c’est pourquoi beaucoup considèrent les batteries solaires comme un investissement judicieux. Tarifs de connexion au réseau Moins les propriétaires d’installations solaires reçoivent par kilowattheure, plus il leur sera avantageux de stocker l’électricité au lieu de l’injecter dans le réseau.Au cours des 20 dernières années, les tarifs connectés au réseau ont régulièrement diminué et continueront de le faire. Quels types de systèmes de stockage d’énergie par batterie domestique sont disponibles? Les systèmes de batterie de secours domestiques offrent de nombreux avantages, notamment la résilience, les économies de coûts et la production d'électricité décentralisée (également connus sous le nom de « systèmes d'énergie distribuée domestique »).Alors, quelles sont les catégories de batteries solaires domestiques ?Comment devrions-nous choisir ? Classification fonctionnelle par fonction de sauvegarde : 1. Alimentation UPS domestique Il s'agit d'un service de qualité industrielle pour l'alimentation de secours dont les hôpitaux, les salles de données, les marchés gouvernementaux ou militaires ont généralement besoin pour le fonctionnement continu de leurs appareils essentiels et sensibles.Avec une alimentation UPS domestique, les lumières de votre maison peuvent même ne pas clignoter en cas de panne du réseau électrique.La plupart des foyers n’ont pas besoin ou n’ont pas l’intention de payer pour ce degré de fiabilité – à moins qu’ils n’utilisent des équipements cliniques essentiels dans votre maison. 2. Alimentation électrique « interruptible » (secours complet de la maison). L'étape suivante par rapport à un UPS est ce que nous appellerons « l'alimentation électrique interruption », ou IPS.Un IPS permettra certainement à toute votre maison de continuer à fonctionner à l'énergie solaire et aux batteries si le réseau tombe en panne, mais vous vivrez certainement une courte période (quelques secondes) où tout deviendra noir ou gris dans votre maison comme système de secours. entre dans l'équipement.Vous devrez peut-être réinitialiser vos horloges électroniques clignotantes, mais à part cela, vous pourrez utiliser chacun de vos appareils électroménagers comme vous le feriez normalement aussi longtemps que vos piles durent. 3. Alimentation électrique en cas d'urgence (secours partiel). Certaines fonctionnalités d'alimentation de secours fonctionnent en activant un circuit de situation d'urgence lorsqu'elles détectent que le réseau a effectivement diminué.Cela permettra aux appareils électriques de la maison liés à ce circuit – généralement des réfrigérateurs, des lumières et quelques prises électriques dédiées – de continuer à faire fonctionner les batteries et/ou les panneaux photovoltaïques pendant toute la durée de la panne.Ce type de sauvegarde est probablement l'une des options les plus populaires, les plus raisonnables et les plus économiques pour les foyers du monde entier, car faire fonctionner toute une maison avec un parc de batteries les videra rapidement. 4. Système solaire et de stockage partiellement hors réseau. Une dernière option qui pourrait attirer l'attention est un « système partiellement hors réseau ».Avec un système partiellement hors réseau, le concept est de créer une zone dédiée « hors réseau » de la maison, qui fonctionne en permanence avec un système solaire et de batterie suffisamment grand pour s'entretenir sans tirer d'énergie du réseau.De cette manière, les lots familiaux nécessaires (réfrigérateurs, lumières, etc.) restent allumés même si le réseau tombe en panne, sans aucune perturbation.De plus, étant donné que l’énergie solaire et les batteries sont dimensionnées pour fonctionner toute seule sans le réseau, il ne serait pas nécessaire d’allouer la consommation d’énergie à moins que des appareils supplémentaires ne soient branchés sur le circuit hors réseau. Classification de la technologie chimique des batteries: Batteries au plomb comme batterie de secours résidentielle Batteries au plombsont les batteries rechargeables les plus anciennes et les batteries les moins chères disponibles pour le stockage d'énergie sur le marché.Elles sont apparues au début du siècle dernier, dans les années 1900, et restent aujourd'hui les batteries préférées dans de nombreuses applications en raison de leur robustesse et de leur faible coût. Leurs principaux inconvénients sont leur faible densité énergétique (elles sont lourdes et encombrantes) et leur courte durée de vie, n'acceptant pas un grand nombre de cycles de chargement et de déchargement, les batteries au plomb nécessitent un entretien régulier pour équilibrer la chimie de la batterie, d'où ses caractéristiques. le rendent impropre aux décharges moyennes à hautes fréquences ou aux applications qui durent 10 ans ou plus. Ils présentent également l'inconvénient d'une faible profondeur de décharge, qui est généralement limitée à 80 % dans les cas extrêmes ou à 20 % en fonctionnement régulier, pour une durée de vie plus longue.Une décharge excessive dégrade les électrodes de la batterie, ce qui réduit sa capacité à stocker de l'énergie et limite sa durée de vie. Les batteries au plomb nécessitent un maintien constant de leur état de charge et doivent toujours être stockées à leur état de charge maximum grâce à la technique de flottation (maintien de la charge avec un petit courant électrique, suffisant pour annuler l'effet d'autodécharge). Ces batteries peuvent être trouvées en plusieurs versions.Les plus courantes sont les batteries ventilées, qui utilisent de l'électrolyte liquide, les batteries à gel régulé par valve (VRLA) et les batteries avec électrolyte intégré dans un tapis de fibre de verre (connues sous le nom d'AGM – tapis de verre absorbant), qui ont des performances intermédiaires et un coût réduit par rapport aux batteries au gel. Les batteries régulées par valve sont pratiquement scellées, ce qui empêche les fuites et le dessèchement de l'électrolyte.La valve agit en libérant des gaz dans des situations de surcharge. Certaines batteries au plomb sont développées pour des applications industrielles stationnaires et peuvent accepter des cycles de décharge plus profonds.Il existe également une version plus moderne, la batterie plomb-carbone.Les matériaux à base de carbone ajoutés aux électrodes fournissent des courants de charge et de décharge plus élevés, une densité énergétique plus élevée et une durée de vie plus longue. L’un des avantages des batteries au plomb (dans toutes leurs variantes) est qu’elles n’ont pas besoin d’un système sophistiqué de gestion de charge (comme c’est le cas des batteries au lithium, que nous verrons ensuite).Les batteries au plomb sont beaucoup moins susceptibles de prendre feu et d’exploser en cas de surcharge, car leur électrolyte n’est pas inflammable comme celui des batteries au lithium. De plus, une légère surcharge n’est pas dangereuse dans ce type de batteries.Même certains contrôleurs de charge ont une fonction d'égalisation qui surcharge légèrement la batterie ou le parc de batteries, ce qui amène toutes les batteries à atteindre l'état complètement chargé. Lors du processus d'égalisation, les batteries qui finiront par être complètement chargées avant les autres verront leur tension légèrement augmentée, sans risque, tandis que le courant circule normalement à travers l'association en série des éléments.De cette manière, on peut dire que les batteries au plomb ont la capacité de s'équilibrer naturellement et que les petits déséquilibres entre les batteries d'une batterie ou entre les batteries d'un banc ne présentent aucun risque. Performance:L’efficacité des batteries au plomb est bien inférieure à celle des batteries au lithium.Bien que l’efficacité dépende du taux de charge, on suppose généralement une efficacité aller-retour de 85 %. Capacité de stockage:Les batteries au plomb sont disponibles dans une gamme de tensions et de tailles, mais pèsent 2 à 3 fois plus par kWh que le lithium fer phosphate, selon la qualité de la batterie. Coût de la batterie :Les batteries au plomb sont 75 % moins chères que les batteries au lithium fer phosphate, mais ne vous laissez pas tromper par leur faible prix.Ces batteries ne peuvent pas être chargées ou déchargées rapidement, ont une durée de vie beaucoup plus courte, ne disposent pas de système de gestion de protection de la batterie et peuvent également nécessiter un entretien hebdomadaire.Cela se traduit par un coût global par cycle plus élevé que ce qui est raisonnable pour réduire les coûts d’énergie ou prendre en charge les appareils lourds. Piles au lithium comme batterie de secours résidentielle Actuellement, les batteries les plus performantes commercialement sont les batteries lithium-ion.Après que la technologie lithium-ion ait été appliquée aux appareils électroniques portables, elle est entrée dans les domaines des applications industrielles, des systèmes électriques, du stockage d’énergie photovoltaïque et des véhicules électriques. Batteries lithium-ionsurpassent de nombreux autres types de batteries rechargeables à bien des égards, notamment la capacité de stockage d’énergie, le nombre de cycles de service, la vitesse de charge et la rentabilité.Actuellement, le seul problème est la sécurité, les électrolytes inflammables peuvent prendre feu à des températures élevées, ce qui nécessite l'utilisation de systèmes électroniques de contrôle et de surveillance. Le lithium est le plus léger de tous les métaux, possède le potentiel électrochimique le plus élevé et offre des densités d'énergie volumétrique et massique plus élevées que les autres technologies de batteries connues. La technologie lithium-ion a permis de favoriser l’utilisation de systèmes de stockage d’énergie, principalement associés aux sources d’énergie renouvelables intermittentes (solaire et éolienne), et a également favorisé l’adoption des véhicules électriques. Les batteries lithium-ion utilisées dans les systèmes électriques et les véhicules électriques sont de type liquide.Ces batteries utilisent la structure traditionnelle d'une batterie électrochimique, avec deux électrodes immergées dans une solution électrolytique liquide. Des séparateurs (matériaux isolants poreux) sont utilisés pour séparer mécaniquement les électrodes tout en permettant la libre circulation des ions à travers l'électrolyte liquide. La principale caractéristique d'un électrolyte est de permettre la conduction du courant ionique (formé par des ions, qui sont des atomes avec un excès ou un manque d'électrons), tout en ne laissant pas passer les électrons (comme c'est le cas dans les matériaux conducteurs).L'échange d'ions entre les électrodes positives et négatives constitue la base du fonctionnement des batteries électrochimiques. La recherche sur les batteries au lithium remonte aux années 1970, et la technologie a mûri et a commencé à être utilisée commercialement vers les années 1990. Les batteries au lithium polymère (avec électrolytes polymères) sont désormais utilisées dans les téléphones à batterie, les ordinateurs et divers appareils mobiles, remplaçant les anciennes batteries nickel-cadmium, dont le principal problème est « l'effet mémoire » qui réduit progressivement la capacité de stockage.Lorsque la batterie est chargée avant d'être complètement déchargée. Par rapport aux anciennes batteries nickel-cadmium, en particulier aux batteries au plomb, les batteries lithium-ion ont une densité énergétique plus élevée (stockent plus d'énergie par volume), ont un coefficient d'autodécharge plus faible et peuvent supporter plus de charges et de cycles de décharge. , ce qui signifie une longue durée de vie. Au début des années 2000, les batteries au lithium ont commencé à être utilisées dans l’industrie automobile.Vers 2010, les batteries lithium-ion ont suscité un intérêt pour le stockage de l'énergie électrique dans les applications résidentielles etsystèmes ESS (Energy Storage System) à grande échelle, principalement en raison de l’utilisation accrue des sources d’énergie dans le monde.Énergies renouvelables intermittentes (solaire et éolienne). Les batteries lithium-ion peuvent avoir des performances, des durées de vie et des coûts différents, selon la façon dont elles sont fabriquées.Plusieurs matériaux ont été proposés, principalement pour les électrodes. En règle générale, une batterie au lithium se compose d'une électrode métallique à base de lithium qui forme la borne positive de la batterie et d'une électrode en carbone (graphite) qui forme la borne négative. Selon la technologie utilisée, les électrodes à base de lithium peuvent avoir des structures différentes.Les matériaux les plus couramment utilisés pour la fabrication des batteries au lithium et les principales caractéristiques de ces batteries sont les suivantes : Oxydes de lithium et de cobalt (LCO) :Énergie spécifique élevée (Wh/kg), bonne capacité de stockage et durée de vie satisfaisante (nombre de cycles), adapté aux appareils électroniques, l'inconvénient est la puissance spécifique (W/kg) Petite, réduisant la vitesse de chargement et de déchargement ; Oxydes de lithium et de manganèse (LMO) :permettre des courants de charge et de décharge élevés avec une faible énergie spécifique (Wh/kg), ce qui réduit la capacité de stockage ; Lithium, Nickel, Manganèse et Cobalt (NMC) :Combine les propriétés des batteries LCO et LMO. De plus, la présence de nickel dans la composition contribue à augmenter l'énergie spécifique, offrant ainsi une plus grande capacité de stockage.Le nickel, le manganèse et le cobalt peuvent être utilisés dans des proportions variables (pour soutenir l'un ou l'autre) selon le type d'application.Dans l’ensemble, le résultat de cette combinaison est une batterie offrant de bonnes performances, une bonne capacité de stockage, une longue durée de vie et un faible coût. Lithium, nickel, manganèse et cobalt (NMC) :Combine les fonctionnalités des batteries LCO et LMO.De plus, la présence de nickel dans la composition contribue à augmenter l’énergie spécifique, offrant ainsi une plus grande capacité de stockage.Le nickel, le manganèse et le cobalt peuvent être utilisés dans des proportions différentes, selon le type d'application (pour privilégier une caractéristique ou une autre).En général, le résultat de cette combinaison est une batterie offrant de bonnes performances, une bonne capacité de stockage, une bonne durée de vie et un coût modéré.Ce type de batterie a été largement utilisé dans les véhicules électriques et convient également aux systèmes de stockage d'énergie stationnaires ; Phosphate de fer et de lithium (LFP) :La combinaison LFP offre aux batteries de bonnes performances dynamiques (vitesse de charge et de décharge), une durée de vie prolongée et une sécurité accrue grâce à sa bonne stabilité thermique.L’absence de nickel et de cobalt dans leur composition réduit le coût et augmente la disponibilité de ces batteries pour une fabrication en série.Bien que sa capacité de stockage ne soit pas des plus élevées, elle a été adoptée par les constructeurs de véhicules électriques et de systèmes de stockage d'énergie en raison de ses nombreuses caractéristiques avantageuses, notamment son faible coût et sa bonne robustesse ; Lithium et Titane (LTO) :Le nom fait référence aux batteries dont l'une des électrodes contient du titane et du lithium, remplaçant le carbone, tandis que la deuxième électrode est la même que celle utilisée dans l'un des autres types (comme les NMC – lithium, manganèse et cobalt).Malgré la faible énergie spécifique (qui se traduit par une capacité de stockage réduite), cette combinaison présente de bonnes performances dynamiques, une bonne sécurité et une durée de vie considérablement accrue.Les batteries de ce type peuvent accepter plus de 10 000 cycles de fonctionnement à 100 % de profondeur de décharge, tandis que d'autres types de batteries au lithium acceptent environ 2 000 cycles. Les batteries LiFePO4 surpassent les batteries au plomb avec une stabilité de cycle extrêmement élevée, une densité énergétique maximale et un poids minimal.Si la batterie est régulièrement déchargée à partir de 50 % de DOD puis complètement chargée, la batterie LiFePO4 peut effectuer jusqu'à 6 500 cycles de charge.L'investissement supplémentaire est donc rentable à long terme et le rapport qualité/prix reste imbattable.Elles constituent le choix privilégié pour une utilisation continue comme batteries solaires. Performance:Le chargement et le relâchement de la batterie ont une efficacité de cycle totale de 98 % tout en étant rapidement chargés et également libérés dans des délais inférieurs à 2 heures – et encore plus rapidement pour une durée de vie réduite. Capacité de stockage: une batterie au lithium fer phosphate peut dépasser 18 kWh, ce qui utilise moins d'espace et pèse moins qu'une batterie au plomb de même capacité. Coût de la batterie: Le lithium fer phosphate a tendance à coûter plus cher que les batteries au plomb, mais a généralement un coût de cycle inférieur en raison d'une plus grande longévité.