Batterie solaire contre batterie au lithium : comment choisir la bonne solution de stockage d’énergie

Introduction.

Le terme « batterie solaire » contre « batterie au lithium » regroupe deux questions d’achat différentes. Un onduleur solaire la batterie est définie par sa fonction : elle stocke l’énergie provenant d’un système photovoltaïque pour une utilisation ultérieure. Une batterie au lithium est définie par la manière dont elle stocke cette énergie : grâce à une technologie électrochimique à base de lithium. Une unité LiFePO4 installée derrière un onduleur solaire est donc à la fois une batterie au lithium et une batterie solaire.

La comparaison dont les équipes d’approvisionnement ont réellement besoin porte sur les technologies de batteries utilisées dans les projets solaires. Cela signifie généralement comparer les batteries au plomb-acide ouvertes, Les batteries AGM, les batteries au gel et les produits à base de lithium par rapport au profil opérationnel du la site. Le bon choix dépend du cyclage quotidien, de l’énergie uti lisable, de la demande en puissance, de l’accès pour la maintenance, de l’espace d’installation, de la température, de la durée de vie prévue du projet et du coût des temps d’arrêt.

Pour les installateurs et les intégrateurs de systèmes, la question est celle du risque d’intégration. Pour les distributeurs, il s’agit de la gamme de produits, de la facilité de service et de l’exposition liée à la garantie. Pour les acheteurs commerciaux, c’est le coût total de possession, et non le prix d’achat initial. hase. prix hase. Cet article expose la logique décisionnelle nécessaire pour comparer les technologies avec aucune chimie de batterie considérée comme la réponse automatique pour chaque projet.

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Quelle est une batterie solaire ? ry ?

Une batterie solaire est une batterie rechargeable utilisée pour stocker l’électricité produite par un champ photovoltaïque. Ce terme désigne l’ application, et non une chimie spécifique. Une batterie solaire peut être à électrolyte liquide au plomb-acide, AGM, gel, lithium-ion, LiFePO4 ou une autre technologie de stockage, pourvu qu’elle soit intégrée dans un système qui la charge à partir de la production solaire et la décharge vers des charges continues ou alternatives.

Sur le plan pratique, la batterie remplit trois fonctions : elle déplace l’énergie solaire du moment de sa production à celui de sa consommation, elle soutient les charges lorsque la production photovoltaïque diminue, et elle fournit une réserve d’énergie en cas de coupure ou pour un fonctionnement isolé. le banc de batteries ne fonctionne pas de manière autonome. Ses performances dépendent de la production photovoltaïque, du contrôle de charge, du comportement de l’onduleur, de la gestion des charges, du câblage, des dispositifs de protection et de l’environnement d’installation.

Un projet de batterie doit donc commencer par une question opérationnelle : quelle énergie doit être disponible, pendant combien de temps, à quelle puissance et dans quelles conditions météorologiques ou réseau ? La discussion sur la chimie intervient après que cette question a été définie.

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Qu'est-ce qu'une batterie au lithium ?

Une batterie au lithium est une batterie rechargeable qui utilise des matériaux à base de lithium pour stocker et libérer de l’énergie. Ce terme englobe plusieurs chimies présentant des compromis différents en matière de densité énergétique, de comportement cyclique, de coût, de caractéristiques thermiques et de puissance . Pour le stockage solaire stationnaire, le phosphate de fer et de lithium — LiFePO4 ou LFP — est largement utilisé, car il s’adapte bien aux cycles fréquents, à une capacité utilisable modérée à élevée et à un fonctionnement à faible maintenance.

Dans une spécification de projet, l’étiquette chimique ne suffit pas. Une solution de batterie utilisable comprend des cellules, des interconnexions, un système de gestion de batterie (BMS), des bornes, un boîtier, une conception thermique, des interfaces de communication, des limites de charge approuvées, ainsi que une documentation sur le comportement en cas de défaut. Le BMS est particulièrement important, car il surveille la tension, le courant, la température et l’état de charge, puis applique des limites de protection lorsque les conditions de fonctionnement dépassent la plage approuvée.

Les produits au lithium sont utilisés dans le stockage résidentiel, les habitations hors réseau, les véhicules récréatifs (RV), les sites de télécommunications, les systèmes commerciaux de secours et les micro-réseaux. Leur adéquation dépend de l’application. Une batterie compacte peut convenir à des équipements mobiles, mais s’avérer inadaptée à un site commercial à forte puissance. Une batterie en rack peut fonctionner efficacement dans une salle d’équipement, mais ne pas convenir à une installation extérieure soumise à des vibrations, sans un boîtier et une conception de fixation appropriés.

Pour une base technique sur la technologie des batteries au lithium, voir [Qu’est-ce qu’une batterie au lithium ? ] .

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Piles solaires vs Batterie au lithium : Non compris la différence

La distinction la plus claire est la suivante :

1. Une batterie solaire est une catégorie d’application. Elle stocke l’électricité issue de l’énergie solaire.
2. Une batterie au lithium est une catégorie technologique. Elle stocke de l’énergie grâce à une chimie basée sur le lithium.

Cela signifie que ces deux termes ne sont pas des alternatives directes. Une batterie solaire peut reposer sur une technologie au plomb-acide, AGM, gel ou lithium. une batterie au lithium peut être utilisée pour le stockage solaire, mais elle peut aussi servir dans les véhicules, les télécommunications, les équipements portables ou les applications industrielles de secours.

Cette distinction modifie la façon dont les acheteurs doivent évaluer les fournisseurs. Une demande de « batterie solaire » est incomplète tant que l’ acheteur ne définit pas la capacité, tension, puissance, environnement, équipement de charge, modèle de maintenance et durée de vie prévue . Une demande de « batterie au lithium » est tout aussi incomplète tant que l’acheteur ne précise pas l’application. La sélection du produit doit traduire les deux termes en exigences propres au projet.

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Comparaison des technologies de batteries solaires

Les accumulateurs traditionnels au plomb-acide, AGM, gel et à base de lithium peuvent tous être utilisés dans des applications solaires. Leurs différences pratiques apparaissent lorsqu’ils sont soumis à des cycles quotidiens, à une charge solaire partielle, à des températures élevées, à un espace d’installation limité ou à un accès restreint pour l’entretien. les batteries au plomb-acide ouvertes restent familières à de nombreux installateurs. Elles peuvent être proposées à un prix d’achat inférieur et bénéficient de pratiques de service bien établies. Leurs limites résident dans leur poids, leurs besoins en ventilation, leur entretien périodique, leur faible profondeur de décharge utile lorsque l’on recherche une longue durée de vie, ainsi que leur temps de recharge plus long à proximité de la pleine capacité.

L’AGM est un format de batterie au plomb-acide étanche. Elle élimine le besoin d’ajouter de l’électrolyte et peut s’avérer utile dans certaines applications de secours, pour véhicules récréatifs (RV) et marines

Et pour bateaux. applications. Il nécessite toutefois un profil de charge correct et présente les limitations inhérentes en poids et en nombre de cycles propres à la technologie au plomb-acide lors de décharges profondes fréquentes.

Les batteries gel utilisent un électrolyte gélifié et sont également étanches. Elles conviennent à certaines applications où leurs exigences de charge sont bien comprises. Leur comportement à la charge peut être moins tolérant si les régulateurs sont mal configurés, et leur taux d’acceptation de charge peut limiter la récupération solaire dans certains systèmes.

Les produits lithium et LiFePO4 offrent généralement une énergie utilisable plus élevée, une meilleure acceptation de charge et une maintenance courante réduite pour les projets subissant des cycles fréquents. Ces avantages doivent être évalués par rapport au coût initial plus élevé, à la compatibilité des composants, au comportement du système de gestion de batterie (BMS), au soutien logistique et à la politique d’extension. compatibilité, au comportement du système de gestion de batterie (BMS), au soutien logistique et à la politique d’extension.

Il s’agit de comparaisons directionnelles, non d’un remplacement des fiches techniques spécifiques au modèle. Durée de vie calendaires et durée de vie en cycles sont liés mais non identiques : une banque de secours peu utilisée vieillit principalement avec le temps, tandis qu’une banque soumise quotidiennement à des cycles solaires est davantage influencée par son profil de cycles. La durée de vie en cycles dépend de la profondeur de décharge, des taux de charge et de décharge, de la température et de la définition de la capacité à la fin de vie. Un examen d’approvisionnement devrait comparer les produits dans des conditions d’essai équivalentes, plutôt que de comparer des affirmations générales issues de fiches techniques différentes.

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Pourquoi les batteries au lithium Devient populaire pour le stockage d’énergie so laire

Le stockage solaire dépasse désormais le simple usage occasionnel de secours. De nombreux projets utilisent désormais des batteries quotidiennement pour décaler l’énergie vers le soir, réduire le fonctionnement des groupes électrogènes, alimenter des charges distantes ou gérer les contraintes du réseau. Ce cycle d’utilisation modifie les critères de sélection.

Des cycles fréquents de charge et de décharge. Une batterie destinée à une application solaire quotidienne doit accepter l’énergie pendant la fenêtre disponible de production photovoltaïque et la restituer ultérieurement sans engendrer de pertes de fonctionnement excessives. Le LiFePO4 est souvent privilégié car il supporte des cycles répétés cycles lorsque le courant, la température et la profondeur de décharge sont maintenus dans les limites approuvées. L’avantage pratique ne réside pas dans un nombre de cycles isolé, mais dans la capacité à concevoir autour d’une routine opérationnelle quotidienne prévisible.

Accès limité pour l’entretien. Un site distant peut rendre l’entretien routinier des batteries coûteux. Les batteries au plomb-acide inondées peuvent convenir là où des visites sur site sont déjà planifiées et où les opérateurs peuvent assurer l’entretien de l’électrolyte et les exigences en matière de ventilation. Lorsque les visites sont peu fréquentes, la charge d’entretien devient un enjeu commercial. La valeur d’un entretien routinier réduit peut être significative pour les abris de télécommunications, les sites commerciaux ruraux, les exploitations agricoles et les portefeuilles résidentiels distribués.

Demande d’énergie utilisable plus élevée. À mesure que les charges domestiques, les équipements de réfrigération, les dispositifs de communication, les pompes et les onduleurs à mesure que les appareils deviennent plus courants, les acheteurs ont besoin de plus de kWh utilisables dans un encombrement défini. Une chimie permettant une plus grande partie utilisable de la capacité nominale peut réduire l’espace nécessaire pour l’armoire, le poids de transport et la complexité d’installation.

Exigences de longue durée de service. Un système conçu pour fonctionner pendant plusieurs années doit être évalué en fonction du débit, de la capacité de rétention, du processus de service et de la disponibilité des modules. Un prix initial bas peut perdre son avantage si les intervalles de remplacement, la main-d’œuvre, le carburant du générateur ou les risques d’indisponibilité sont élevés.

Pour les acheteurs passant d’un intérêt général à un processus de sélection technologique, voir [Meilleure batterie lithium pour le stockage solaire ] .

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Comment choisir la bonne batterie pour un système solaire

La batterie appropriée est sélectionnée selon le profil de charge et le plan de fonctionnement, et non uniquement selon l’étiquette de chimie. Les questions suivantes doivent être répondues avant de demander des devis.

Consommation énergétique. Déterminer la quantité quotidienne de kWh que la batterie doit prendre en charge. Séparer les charges essentielles des charges flexibles. A une charge de réfrigération, un circuit de communication et une pompe à eau peuvent être très conséquences différentes pour la dimensionnement du stockage.

Exigences de sauvegarde. Décider si le la batterie est nécessaire pour l'autoconsommation du soir, quelques heures de sauvegarde critique, une période de nuit ou plusieurs jours d'autonomie hors réseau. Plus de temps de secours nécessite plus d'énergie utilisable et habituelle plus de PV la capacité de récupération la batterie après décharge.

Capacité et puissance de la batterie. Capacité en kWh détermine la durée. La puissance en kW, ou capacité de courant, détermine ce qui peut être fonctionner simultanément. Démarrage du moteur et compression ou des pics de puissance peuvent imposer des exigences à l’onduleur et au système de gestion de la batterie (BMS), même lorsque la consommation quotidienne d’énergie est modeste.

Environnement d’installation : température, humidité, poussière, vibrations, exposition au sel, ventilation et accessibilité pour maintenance influencent tous la spécification de la batterie. Une salle dédiée aux batteries dans un site intérieur chaud, un compartiment de véhicule récréatif (RV), une armoire extérieure et une station de télécommunications côtière l'enceinte ne doit pas être traitée comme étant la même environnement.

Budget et coût du cycle de vie. Évaluer le pur prix de la poursuite, ainsi que l'énergie utilisable, la probabilité de remplacement, la main-d'œuvre de maintenance, la logistique de livraison, les conditions de garantie, l'efficacité de la conversion et les temps d'arrêt opérationnels. La métrique pertinente est souvent le coût par kWh fournis utilisables au cours de la période de service prévue.

Une expansion future. Vérifiez si la batterie peut être étendue par des modules parallèles, si les nouveaux modules doivent correspondre à l'âge et le firmware, si l'onduleur prend en charge la cible les résultats de cette étude sont les suivants:

La politique d’expansion doit être connue avant que la première commande ne soit passée.

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Batterie LiFePO4 par rapport aux batteries solaires traditionnelles

Le LiFePO4 est largement considéré comme adapté au stockage solaire moderne, car il répond à plusieurs conditions courantes de projet : cyclage répété, accès restreint pour la maintenance, besoins plus élevés en capacité utilisable, installation modulaire et surveillance du système. Il ne constitue toutefois pas toujours la solution appropriée.

Une cabane saisonnière avec des charges légères, un équipement de charge existant au plomb-acide, un espace d’installation généreux et un budget d’investissement strict peut encore justifier l’usage d’accumulateurs AGM ou au plomb-acide inondés. Un système éloigné soumis à un cyclage quotidien, dont les interventions sur site sont coûteuses, disposant d’un espace limité dans l’armoire ou devant absorber rapidement l’énergie solaire, pourrait privilégier le LiFePO4. Cette différence découle de l’économie d’exploitation, et non d’une question de marque.

Pour les acheteurs évaluant des projets distants ou autonomes, voir [Batterie LiFePO4 pour systèmes solaires hors réseau ] .

La fiche technique doit également aller au-delà de la chimie. Demandez-vous si le système de gestion de batterie (BMS) fournit des alarmes pertinentes, si la surveillance à distance est disponible, si la communication entre la batterie et l’onduleur est prise en charge, et si la documentation technique est suffisante pour la base d’installateurs locaux. Une batterie techniquement performante peut toutefois entraîner des retards si les processus d’intégration et d’après-vente sont insuffisants.

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Erreurs courantes Lors du choix d’une batterie de stockage solaire

Choisir uniquement sur la base du prix initial. Prix d’achat is visible ; main-d’œuvre pour remplacement, heures de fonctionnement perdues, carburant pour groupe électrogène, déplacements sur site et capacité utilisable indisponible souvent ne le sont pas. Une décision fondée uniquement sur la première facture peut entraîner un coût plus élevé sur l’ensemble du système. em vie .

Ignorer la capacité utilisable. La capacité nominale n’est pas la même chose que l’énergie disponible pour les charges. La valeur utilisable dépend des paramètres de profondeur de décharge (DoD) , de la réserve de batterie, de l’efficacité du système, de la température et des limites de fonctionnement. Les comparaisons d’approvisionnement devraient préciser la capacité utilisable en kWh dans la configuration prévue.

Ignorer les exigences en cycles. Un système de secours et un système quotidien de décalage solaire imposent des exigences différentes. Les acheteurs devraient données du cycle de demande dans les conditions d’essai pertinentes et comparer la garantie de rétention ou de débit ou la garantie de débit.

Considérer l’extension future comme un problème ultérieur. un problème ultérieur. L’ajout d’une deuxième banque peut nécessiter une concordance en ce qui concerne le modèle, l’âge des modules, le micrologiciel, La communication avec le système de gestion de la batterie (BMS), le matériel du rack, la capacité de l’onduleur et la capacité de charge photovoltaïque (PV). Si ces conditions ne sont pas prises en compte lors de la conception initiale, l’extension peut se transformer en un projet de remplacement. en un projet de remplacement. en un projet de remplacement.

Choix de composants incompatibles. Une batterie, un onduleur, un contrôleur, des câbles, des dispositifs de coupure et de protection, ainsi qu’un système de surveillance doivent fonctionner comme un système coordonné. Des profils de charge incorrects, des protocoles de communication non pris en charge, une capacité de courant insuffisante ou l’absence de protection thermique génèrent des risques lors de la mise en service et de la garantie. rge profiles, unsupported communications, inadequate current capability, or missing temperature protection create co mmissioning and warranty risk.

Considérer le climat comme une préoccupation secondaire. La chaleur peut accélérer le vieillissement, tandis que le froid peut limiter la charge et la capacité disponible. Les conditions sur site doivent déterminer le type d’enceinte, la ventilation, le chauffage, l’emplacement d’installation et la planification des opérations avant la sélection des équipements. risk in the Purchase Process is commandée.