Panneaux photovoltaïques et solaires

Batteries panneaux solaires : tout ce qu’il faut savoir en 2020

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batteries panneaux solaires

Une batterie pour panneau solaire permet de stocker l’énergie produite par vos panneaux, afin que vous puissiez l’utiliser quand bon vous semble, et non uniquement lorsqu’il fait jour et beau. Il en existe différents types, dont il est utile de connaître les caractéristiques principales : vous ferez ainsi le choix le plus adapté à votre mode de vie et à votre installation solaire. L’objectif : maximiser vos économies, et avancer vers l’autonomie énergétique.

Pourquoi installer des batteries solaires ?

Installer une batterie sur ses panneaux solaires représente un investissement supplémentaire sur une installation au budget déjà important. Mieux vaut donc en connaître l’utilité avant de se lancer.

À quoi sert la batterie des panneaux solaires ?

Les panneaux solaires permettent de convertir l’énergie du soleil en électricité. Cependant, ce fonctionnement implique que le soleil soit nettement présent dans le ciel, c'est-à-dire qu'il fasse jour et beau. La batterie solaire vous permet de stocker l'électricité produite non consommée. Lorsque le temps ne permet pas une production ultimale de vos panneaux (mauvais temps, faible ensoleillement), la batterie solaire vous permet de profiter de cette électricité stockée. Pouvoir stocker de l’énergie grâce à une batterie de panneau solaire vous permet donc ne pas avoir recours à l'électricité fournie par le réseau national, qui prend habituellement le relais lorsque vos panneaux solaires ne sont pas en mesure de la produire eux-mêmes. Investir dans une batterie solaire, c’est donc faire un pas de plus vers l’autoconsommation. En effet, la batterie permet d’emmagasiner l’électricité solaire que vous n’utilisez pas immédiatement. C’est elle qui vous permet d’allumer la lumière la nuit, de regarder la télévision les jours de pluie, etc.

Est-il obligatoire d’installer une batterie solaire en complément de ses panneaux ?

La batterie solaire constitue une option dans l’installation de panneaux photovoltaïques. Son achat et sa mise en place n’ont donc rien d’obligatoire, et reposent sur un choix pleinement personnel. Sans batterie, des panneaux solaires permettent déjà de faire 20 à 50 % d’économies d’énergie selon les spécialistes. Cela peut cependant impliquer de nombreuses adaptations dans votre mode de vie :

  • programmer des appareils comme le lave-vaisselle ou le lave-linge pour qu’ils se mettent automatiquement en route lors des heures les plus ensoleillées de la journée ;
  • penser à ne passer l’aspirateur que par beau temps ;
  • mettre en charge les téléphones et autres appareils du même type en journée ;
  • faire attention à l'utilisation de l’éclairage.

Pour vous aider à appréhender cette nouvelle gestion de l’électricité disponible, il existe des outils de domotique permettant d’optimiser l’autoconsommation photovoltaïque. Par exemple, des prises intelligentes permettent d’analyser en temps réel l’électricité produite par les panneaux solaires ou disponible dans la batterie, et de diriger l’électricité où il le faut. Ainsi, vous utilisez au maximum l’énergie que vous produisez vous-même, et vous diminuez la part d’électricité achetée en complément. Ce système est toujours installé sur mesure, puisqu’il dépend précisément de vos appareils, de votre consommation et de votre mode de vie.

Dans quelles situations la batterie est-elle recommandée ?

Si elle reste facultative, l’installation d’une batterie solaire reste fortement recommandée :

  • si votre maison n’est pas du tout raccordée au réseau électrique standard : si la consommation électrique de votre logement dépend uniquement de votre installation solaire, mieux vaut pouvoir stocker l’énergie en prévision des jours de pluie qui s’enchaînent, car vous n’aurez aucun autre moyen d’avoir l’électricité chez vous ;
  • pour optimiser vos économies : lorsqu’elle est stockée dans une batterie, l’électricité n’est pas perdue ou revendue, mais peut être consommée par les occupants du logement en différé ;
  • pour aller plus loin dans l’autoconsommation : la batterie solaire permet de consommer une plus grande quantité d’électricité autoproduite, propre et gratuite.

Enfin, il est également intéressant de noter que la mise en place d’une batterie de panneau solaire permet d’éviter les coupures d’électricité sur le réseau. Vous pouvez être impacté par ce type de problème même si vous avez votre propre installation photovoltaïque, dans le cas où elle est montée sans batterie. En effet, lors de pannes, le gestionnaire du réseau électrique ERDS envoie une impulsion afin de protéger les techniciens contre d'éventuels risques d'électrocution. Or, cette impulsion fait disjoncter une installation photovoltaïque.

Fonctionnement et installation d’une batterie de panneau solaire

Comment fonctionne une batterie pour panneau solaire ?

Une installation photovoltaïque doit toujours être reliée à un onduleur. En effet, l’électricité produite par les panneaux est en courant continu. Or, les appareils électriques ont besoin d’un courant alternatif pour fonctionner. L’onduleur permet de transformer ce courant continu en courant alternatif. Une batterie solaire est dotée d’un onduleur intégré. Le courant continu est ainsi dirigé vers la batterie, puis passe par son onduleur, avant de pouvoir être utilisé dans la maison. La vie d’une batterie solaire est rythmée par des cycles de charge et de décharge. Ces derniers sont gérés par un Energy Management System (EMS), capable d’analyser à la fois la quantité de courant produite par les panneaux et l’état de charge de la batterie, afin de la remplir ou la vider selon les besoins. Le Battery Management System (BMS) vient compléter les fonctionnalités de l’ESM, afin de préserver la durée de vie de la batterie et d’en optimiser la sécurité.

Comment installer une batterie solaire ?

Une batterie solaire doit être reliée au régulateur de charge, qui est lui-même connecté au panneau solaire. Le régulateur de charge a pour fonction de modifier la tension délivrée à la batterie, en fonction de la tension qui provient des panneaux solaires. La borne positive de l’un doit être connectée à la borne positive de l’autre. Il en va de même pour les bornes négatives. Lors de l’installation d’une batterie solaire, la batterie doit être reliée au régulateur de charge avant les panneaux. Ensuite, le réseau électrique du logement peut être relié à son tour au régulateur de charge. Ce mode d’installation permet de protéger le circuit électrique du logement contre les décharges profondes de la batterie. Lors d’une décharge profonde, la batterie ne fournit plus que quelques volts (or, il en faut 12 pour que le courant puisse être utilisé dans un logement). La recharge est alors plus longue, et vous pouvez vous retrouver à court de courant durant plusieurs heures. En outre, la décharge profonde produit une accumulation de sulfates dans la batterie, ce qui dégrade ses performances, voire provoque des courts-circuits, ce qui la rend inutilisable.

Comment choisir sa batterie solaire ?

Les batteries solaires se déclinent en plusieurs types, selon leur mode de fonctionnement. Elles n’offrent pas toutes les mêmes caractéristiques. Il est donc important de sélectionner la batterie pour panneau solaire qui correspond à vos besoins en termes d’entretien, de durée de vie et de résistance.

Les batteries à plomb ouvert

Ce type de batterie se révèle particulièrement résistant. Leur principal inconvénient réside dans l’entretien régulier qu’elles demandent. Il faut en effet veiller à ce que :

  • la batterie reste propre ;
  • le niveau d’électrolyte qu’elle contient reste à environ plus ou moins 2 cm au-dessus des plaques, ce qui nécessite d’ouvrir la batterie ;
  • les bornes restent bien connectées, ce qui peut requérir de les enduire de vaseline neutre.

En outre, une batterie pour panneau solaire à plomb ouvert produit de l’oxygène et de l’hydrogène lorsqu’elle est en fonctionnement. Il est donc important de pouvoir la placer dans un endroit bien aéré. Cependant, il faut veiller à ce que la température ambiante ne descende pas trop en hiver, car cette batterie solaire est sensible au froid et au gel. La durée de vie de ce type de batterie solaire peut dépasser les 10 ans, selon l’utilisation qui en est faite. En effet, son cycle de vie peut être raccourci si elle n’est pas suffisamment déchargée lors de chaque cycle. Elle est donc particulièrement recommandée pour une utilisation intermittente, comme dans les maisons secondaires par exemple.

Les batteries AGM (Absorbed Glass Mat)

Plus sécurisantes que les batteries à plomb ouvert, car elles sont étanches et ne dégagent donc pas de chaleur, les batteries AGM sont également des batteries au plomb. Elles ont également l’avantage de ne pas réclamer d’entretien. Cependant, elles supportent un nombre de cycles de charge et de décharge plus faible, et leur durée de vie est estimée à une dizaine d’années. En revanche, elles affichent un faible taux d’autodécharge : lorsqu’elle n’est pas utilisée, la batterie se décharge donc très lentement. Elle est donc un choix particulièrement recommandé dans les résidences secondaires, puisqu’elle ne perdra pas beaucoup de sa charge entre deux séjours.

Les batteries en gel

Les batteries en gel pour panneau solaire représentent la technologie plomb poussée à son maximum. Du gel de silice est ajouté afin de figer l’électrolyte. Leur nombre de charges et de décharges élevé les rend particulièrement appropriées à une utilisation quotidienne. Elles ne réclament pas d’entretien, et se montrent résistantes, surtout face aux températures négatives. Mais elles peuvent perdre en performances lorsqu’elles sont soumises à des surcharges. En revanche, elles sont bien adaptées aux décharges intenses, même de 100 %, si elles ne restent pas déchargées trop longtemps. Par ailleurs, elles ont un rythme de charge plus lent que les autres modèles de batterie.

Les batteries au lithium-ion

Il s’agit du type de batterie le plus récent, qu’on retrouve dans de nombreux objets quotidiens tels que les téléphones portables, les voitures électriques, etc. Sans entretien, légères et résistantes face aux décharges profondes, elles peuvent être utilisées pendant une vingtaine d’années. Elles permettent de stocker autant d’énergie qu’une batterie au plomb, mais dans un petit espace, ce qui permet d’obtenir des batteries plus compactes.

Comment bien dimensionner sa batterie solaire ?

L’importance de connaître son profil de consommation

Avant de se lancer dans l’installation d’une batterie reliée à ses panneaux solaires, il est essentiel de connaître son profil de consommation. Cela vous permettra, pour commencer, de vérifier que l’achat d’une batterie solaire s’avère effectivement utile. Ensuite, cette étude vous donnera des indications précieuses concernant les capacités techniques dont votre batterie pour panneau solaire devra faire preuve. Pour définir votre profil de consommation, la première étape consiste à définir vos besoins en électricité. Vous l’avez certainement déjà fait si vous avez déjà installé vos panneaux solaires :

  • consommation électrique en kWh ;
  • puissance des équipements du logement (en watts)

Pour installer une batterie, cela requiert d'avoir des connaissances précises sur le sujet. Il faut comprendre en effet :

  • comment l’électricité est consommée au cours d’une journée, mais aussi de l’année : jour/nuit, saisons ;
  • quelle puissance moyenne vous demandez lorsque vous faites fonctionner vos équipements électriques.

Cette réflexion permet de mettre en évidence :

  • la puissance minimale requise pour que les appareils qui le doivent puissent fonctionner en continu : réfrigérateur, système de ventilation... ;
  • les périodes et l’intensité de pics de consommation : s’ils ont particulièrement lieu en hiver ou les jours de pluie, vous saurez que l’installation d’une batterie solaire risque de se révéler peu pertinente.

À noter que le chauffage électrique ne doit pas être pris en compte dans cette étude, appelée courbe de charge, si vous visez l’autoconsommation. En effet, le photovoltaïque est naturellement moins performant en hiver, car l’ensoleillement diminue. Sa prise en compte conduirait à surdimensionner l’installation solaire, ce qui entraînerait une trop grande quantité de surplus en été, et réduirait donc la rentabilité de l’installation. Pour compenser, il faudrait en effet plusieurs batteries, dont le coût d’investissement serait trop important par rapport aux économies effectuées.

Quelle tension choisir pour sa batterie de panneau solaire ?

Les capacités techniques d’une batterie pour panneau solaire doivent être choisies avec soin en fonction de votre mode de vie, afin d’optimiser sa longévité. À ce titre, la question de la tension de stockage est très importante. En effet, le transport et le stockage de l’électricité entraînent nécessairement des déperditions d’énergie. Pour pallier ce problème, plus vous comptez utiliser l’électricité produite par votre installation solaire et disponible dans votre batterie, plus vous devrez opter pour une tension de stockage élevée. Les batteries sont fabriquées pour offrir 3 tensions :

  • 12 V ;
  • 24 V ;
  • 48 V.

Afin d’obtenir la tension requise, il est possible de combiner plusieurs batteries solaires. Deux montages sont alors possibles, en série ou en parallèle. Afin d’augmenter la tension du système, il faut opter pour un montage en série, ce qui permet d’additionner les tensions de chacune. Le montage en parallèle est recommandé si vous cherchez à augmenter les capacités en ampères/heure, qui correspond à la capacité de stockage de la batterie. Le choix de la tension d’une batterie solaire doit donc être déterminé au cas par cas, en fonction du dimensionnement de votre installation solaire.

Le temps de décharge d’une batterie pour panneau solaire

Si vous avez déjà avancé dans votre recherche de batterie solaire, vous avez sans doute déjà rencontré l’indication C5, C10, C20 ou encore C100 inscrite sur les batteries. Cette inscription correspond au temps de décharge de la batterie. Ainsi, si la batterie affiche C10, c’est qu’il lui faut 10 heures pour être déchargée à 40 ou 50 %. Il n’est bien sûr pas question d’atteindre un niveau de décharge profond, nocif pour la batterie. Le choix du temps de décharge doit être fait en fonction de votre profil de consommation. En outre, il faut garder en tête que ces temps sont indiqués par les fabricants après des tests dans des conditions standards, qui ne prennent donc pas en compte les variations propres que peut connaître votre réseau électrique. Il s’agit donc d’une information donnée à titre indicatif, et mieux vaut prévoir de la marge au moment de passer à l’achat de votre batterie solaire.

Coût et économies d’une batterie pour panneaux solaires

L’ajout de batteries pour panneaux solaires augmente sensiblement le budget d’une installation solaire. Il est donc important de pouvoir estimer le coût de cette option avant de se lancer. Votre installation sera en effet forcément rentable à plus long terme que sans batterie. Néanmoins, les économies ainsi réalisées sont intéressantes si l’installation est bien dimensionnée, et la batterie choisie de façon adéquate.

Quel est le coût d’une batterie pour panneau solaire ?

Les types de batteries pour panneau solaire étant très variés, il n’est pas possible d’évoquer un prix moyen. Tout dépend de plusieurs facteurs :

  • la catégorie de la batterie : plomb ouvert, AMG, gel, lithium-ion ;
  • les caractéristiques techniques de la batterie : tension, capacités de stockage ;
  • la marque et le modèle spécifiquement choisis.

Cependant, on peut répartir des fourchettes de prix comme suit par kilowattheure :

  • batterie à plomb ouvert : 80 à 250 € ;
  • batterie AMG : 200 à 400 € ;
  • batterie gel : 250 à 500 € ;
  • batterie lithium : 600 à 1 000 €.*

Par conséquent, l’installation d’une batterie pour panneau solaire se chiffre souvent à hauteur de plusieurs milliers d’euros. L’intérêt de l’investissement doit donc être soigneusement calculé. Dans cette optique, il est intéressant que l’installation d’une batterie solaire soit une option. Vous pouvez donc parfaitement faire le choix de réaliser la pose des panneaux solaires, puis de faire installer la batterie plus tard. Ainsi, vous profiterez de la baisse des prix des batteries à long terme, et vous réaliserez l’investissement de l’installation totale en deux fois.

Quelles économies peut-on réaliser sur sa facture grâce à une batterie solaire ?

Quel que soit son type, une batterie solaire a une espérance de vie d’au moins dix ans. Par conséquent, les économies s’envisagent sur le long terme. Elles dépendent essentiellement de votre projet : allez-vous consommer toute l’électricité produite, ou en revendre le surplus, voire la totalité ? En cas de revente, l’État devient votre partenaire, et vous rachète l’électricité à un prix préférentiel. Ce tarif est mis à jour chaque trimestre, et dépend de la quantité produite et de la puissance de votre installation. Il est globalement compris entre :

  • 11 et 19 cts/kWh en cas de revente totale ;
  • 0,04 et 10 cts/kWh en cas de revente du surplus*.

Il est important de garder en tête que le choix de la revente vous engage pendant 20 ans, durée du contrat qui vous lie avec l’État. La revente totale implique également des travaux de raccordement particuliers, dont le tarif se situe entre 500 et 1 500 €*, tandis que la revente partielle n’entraîne que des frais de mise en service, autour de 50 €*. En moyenne, chaque kilowattheure posé revient à 2 500 à 2 800 €*. Les économies annuelles s’élèvent ensuite à environ :

  • 170 € pour de l’autoconsommation totale ;
  • 440 € en revente du surplus ;
  • 630 € en revente totale*.

Avec une batterie, la capacité d’autoconsommation peut être doublée, et atteindre les 55 % environ.

La prime à l’autoconsommation

L’installation d’une batterie pour panneau solaire représente un investissement important, qu’il est possible de diminuer en prenant en compte les différentes aides qui s’offrent à vous dans le cadre d’une installation photovoltaïque. Si l’État valorise déjà la revente d’électricité en vous l’achetant à prix fixe durant 20 ans, il met également en avant l’autoconsommation, à travers la prime à l’autoconsommation photovoltaïque. Il s’agit d’une prime à l’investissement versée durant les 5 premières années de fonctionnement de votre installation solaire, qui permet donc de diminuer l’impact de l’achat d’une batterie. Son montant dépend de la puissance de votre installation, exprimée en kilowatt-crête (kWc) :

  • 390 € kWc pour une installation de moins de 3 kWc ;
  • 290 €/kWc pour une installation comprise entre 3 et 9 kWc ;
  • 170 €/kWc pour une installation comprise entre 9 et 36 kWc ;
  • 80 €/kWc pour une installation comprise entre 36 et 100 kWc*.

Comme le prix d’achat de votre électricité par l’État, ces montants sont mis à jour chaque trimestre.

Le futur d’une batterie solaire

Les installations solaires sont souvent réalisées avec l’objectif de faire des économies, mais aussi de réduire son empreinte sur l’environnement. Qu’en est-il des batteries pour panneau solaire ? Sont-elles recyclables ? De nouvelles technologies permettront-elles bientôt de diminuer encore plus leur impact sur la planète ?

Peut-on recycler une batterie solaire ?

Arrivée en fin de vie, une batterie pour panneau solaire doit être recyclée. À cet effet, elle doit être déposée dans un point de collecte municipal, souvent la déchetterie. Le cycle de recyclage et son efficacité dépendent ensuite du type de batterie. En effet, les batteries au plomb se révèlent particulièrement complexes à recycler. Il faut en neutraliser l’acide, broyer les batteries pour séparer le plomb du polypropylène, régénérer l’électrolyte, puis recycler le plastique. Il s’agit d’un procédé technique qui permet de recycler plus de 90 % d’une batterie au plomb, en fonction de l’organisme de recyclage*. Les batteries solaires au lithium-ion affichent un taux de recyclage de 70 %.

Qu’attendre de l’évolution technologique dans le domaine des batteries ?

Bien qu’en grande partie recyclables, les batteries de panneau solaire constituent encore des facteurs de pollution. La recherche continue de se pencher sur cette question, afin de minimiser davantage l’impact environnemental d’une batterie solaire. En effet, le marché des batteries est en pleine expansion avec le développement des voitures électriques. Si les batteries au lithium-ion continuent d’être développées afin d’offrir davantage de performances et d’être plus facilement recyclables, de toutes nouvelles technologies sont également sur la table. On recense notamment :

  • le Power-to-Gas : le surplus d’électricité est stocké sous forme de gaz (hydrogène ou méthane) par électrolyse de l’eau ;
  • la batterie au sel ou batterie sodium-ion : le sodium a l’avantage d’être naturellement très présent sur Terre. Ce type de batterie offrirait un cyclage (nombre de charges et décharges supporté par la batterie) très élevé, et pourrait être produit à faible coût ;
  • la batterie à flux organique : son fonctionnement repose sur des sels minéraux piochés dans les résidus de fruits.

Toutes ces batteries d’un nouveau genre ont déjà fait l’objet d’un prototype, mais ne seront pas commercialisées avant quelques dizaines d’années.

D’autres solutions de stockage, pour se passer de la batterie

La batterie n’est pas le seul moyen d’obtenir de l’électricité lorsqu’on en a besoin. Il existe par exemple le système de "smart grids", des réseaux connectés qui peuvent détecter le lieu où l’électricité est demandée, et l’y envoyer de manière très rapide en temps réel. Cette technologie est associée à celle de la 5G. En outre, le réseau d’électricité pourra se fonder sur les prévisions météorologiques pour optimiser le stockage, lorsqu’il est alimenté par des énergies renouvelables comme le solaire. L’optimisation du réseau permettra donc également de faire des économies d’énergie, sans avoir nécessairement besoin de passer par une batterie.