Le rôle de la batterie dans le stockage solaire
L’exploitation de l’énergie solaire est un moyen très rentable pour accéder à l’autoconsommation. En effet, l’autosuffisance énergétique permettra de réduire les dépenses. Mais avant tout, il faudra contrôler la consommation d’énergie pour maîtriser la rentabilité . Les nouveaux propriétaires devront alors utiliser des batteries solaires. Puisque, même si l’électricité photovoltaïque est très intéressante, il reste tout de même intermittent. La production d’électricité est limitée à la journée.
Pourquoi utiliser une batterie solaire ?
En général, la batterie solaire est pour les installations photovoltaïques dont l’utilité est de combler le besoin énergétique d’un foyer ou d’une collectivité. Elle servira d’équipement de stockage de la production non consommée.
À part l’autoconsommation, les différents projets de l’installation photovoltaïque se résument à la production pour la revente et la production hybride (utilisation d’une part de l’électricité produite et injectée sur le réseau). Donc, elles ne nécessitent pas forcément de stockage.
Il faut alors analyser le système photovoltaïque pour mieux comprendre le rôle d’une batterie solaire.
De plus, les avantages et les inconvénients de son utilisation sont des points essentiels à mentionner pour évaluer son efficacité dans un système d’autoconsommation. Il faut se rappeler que le choix d’une batterie est important dans l’étude de la rentabilité d’une installation. Il faudra en conséquence s’intéresser particulièrement à cet équipement.
Mieux comprendre le système photovoltaïque
Un système photovoltaïque comprend différents composants électriques qui présentent chacun un rôle essentiel. Il est composé des modules photovoltaïques, du système d’onduleurs, du système de stockage et du système de monitoring (s’il y en a).
Le système de stockage est facultatif pour une utilisation en hybride, contrairement à celle en autoconsommation. En effet, la présence d’une batterie est essentielle, seulement, pour une autosuffisance en électricité.
Fonctionnement global de la production d’électricité photovoltaïque
Les modules photovoltaïques placés en série transforment l’énergie solaire en électricité. Les photons libèrent alors un flux d’électrons à travers les cellules solaires de chaque panneau. Ils vont ensuite se déplacer à travers tout le circuit électrique avant de reprendre leur place.
Ce déplacement d’électrons définit l’électricité produite par les panneaux photovoltaïques.
La quantité de cellules solaires sur une installation déterminera alors la tension nominale du courant créé. Tandis que, la quantité de panneaux solaires en série fournit son intensité. On obtient ainsi la puissance électrique.
Le système d’onduleurs permet ensuite d’adapter le courant électrique produit aux normes d’usage de l’électricité. Il transformera le courant continu produit en courant alternatif.
Cependant, la puissance du système au niveau de l’onduleur sera plus faible que celle fournie par les modules solaires. Puisqu’il y a eu des pertes d’énergie durant le processus de transformation !
L’électricité produite par le système sera directement utilisée pour combler les différents besoins en électricité. Le surplus ou l’électricité non consommée passe dans le système de stockage. La quantité stockée changera selon les différentes habitudes de consommation de l’électricité.
Toutefois, il faut savoir que le stockage reste un choix facultatif, bien qu’il ne soit essentiel pour une autoconsommation en énergie solaire.
Des batteries solaires pour contourner les limites de l’énergie solaire
Malgré ses différents avantages, l’énergie solaire possède des limites : le soleil fournit de l’énergie en intermittence. (Ce qui veut dire que la production est limitée par certains facteurs, elle n’est pas continue). C’est pour cela que l’utilisation de la batterie solaire est nécessaire en autoconsommation. Elle permet d’avoir une meilleure rentabilité.
La présence du soleil est la source de rayonnement qui fournit l’énergie photovoltaïque. Sans soleil, il n’y aura pas d’électricité.
Il faudra alors analyser les tendances de production pour optimiser l’utilisation de la batterie. Heureusement, ce type d’étude est préalablement effectué par les ingénieurs et les techniciens avant de faire l’installation.
La deuxième limite de l’énergie solaire est la proportion de l’irradiation et l’angle d’inclinaison du soleil. Pour obtenir le maximum d’énergie ou réduire les pertes, le panneau solaire doit être placé perpendiculairement au soleil. Pour Luxembourg, l’écart de production à travers les saisons est palpable. La présence du soleil est réduite de 8 ou 9 heures en hiver.
Simuler la production pour optimiser l’utilisation de la batterie
Simuler la production est l’une des méthodes utilisées pour avoir une meilleure rentabilité de l’installation photovoltaïque. Pour ce faire, on utilise un logiciel en ligne PVGIS (Photovoltaic Geographicanl Information System).
Dans cet exemple, on analysera le site d’une puissance de 1 kWc de panneaux solaires monocristallins. Le Luxembourg sera la référence de cette petite expérience. L’inclinaison optimale du système fixe est de 37° vers le Sud.
On pourra ainsi déterminer la tendance de production mensuelle en réalisant la simulation à travers ce logiciel. On réalisera également la simulation pour un système mobile sur deux axes.
Source : PVGIS tool (https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/fr/)
Les résultats de simulation montrent la figure de la production mensuelle du système. Le système fixe présente un plus faible résultat. La production annuelle est de 1051,92 kWh avec une irradiation annuelle de 1309,93 kWh/m². La production mensuelle maximale est de 131,7 kWh en juillet tandis que la minimale est de 31,56 en décembre.
Pour un système mobile, les résultats sont largement supérieurs. La production annuelle est de 1391,66 kWh pour une irradiation annuelle de 1712,26 kWh/m². Pour les mêmes mois, la production mensuelle maximale est de 184,45 kWh et celle minimale est 39,13 kWh. L’écart est plus important au niveau du système mobile.
Comprendre la tendance d’utilisation de l’électricité
Dans la simulation précédente, il a été observé que la production annuelle d’une installation photovoltaïque n’est pas constante. La raison de ces différentes données sera présentée dans le prochain paragraphe.
Impact des saisons sur la production photovoltaïque
Ces données de production ont permis d’évaluer la production l’énergie photovoltaïque suivant les saisons. On a pu voir qu’un système de stockage est nécessaire en hiver pour utilisation en autoconsommation.
Les options possibles pour échapper à l’usage de batterie solaire sont :
- Considérer le minimum de production comme maximum d’utilisation pour l’hiver. Le système sera alors une production de surplus d’électricité en été et une autoconsommation hivernale.
- utiliser un système hybride soit le raccordement au réseau en hiver. Le système sera une autoconsommation la moitié de l’année.
Cependant, il faut savoir que le chauffage est un point essentiel parmi les dépenses énergétiques durant l’hiver. Toute personne qui souhaite avoir une autonomie en énergie devra alors avoir une bonne production pour cette période. L’installation photovoltaïque devra avoir des batteries pour éviter le gaspillage et subvenir aux besoins énergétiques.
C’est pour cette raison que la plupart des propriétaires préfèrent exploiter le maximum de surface pour l’exploitation solaire. Cela leur permettra d’avoir une indépendance énergétique, mais également une source de revenu supplémentaire.
Intermittence journalière
En considérant l’intermittence de l’énergie solaire, on réalise que l’autoconsommation n’est pas réalisable sans batterie. L’utilisation directe de la production est possible, toutefois, le besoin d’électricité augmente, surtout durant la nuit. Les besoins sont plus importants à cause de l’éclairage, du chauffage, etc.
Les installations photovoltaïques produisent de l’électricité durant la matinée jusqu’en fin d’après-midi. C’est la période où l’on consomme le moins d’énergie. Ce serait ainsi du gâchis de produire l’électricité sans stockage si elle n’est pas destinée à la revente !
Pourtant, les horaires d’activité sont généralement de 8 heures à midi et de 13 heures à 17 heures. Durant ces heures, l’utilisation est assez constante. Tandis que durant les autres périodes de la journée, la production est consommée aléatoirement. Citons, par l’utilisation de téléviseur, d’appareil électroménager de cuisine, de divers appareils électroniques et l’éclairage la nuit. Exemple,
Le contraste entre les horaires de production et de consommation est la raison principale de l’utilisation de la batterie solaire. Cet équipement permet de combler la consommation énergétique tout en optimisant la rentabilité de l’installation. Il sera donc nécessaire de le mettre dans le devis si les nouveaux propriétaires comptent consommer une partie ou la totalité de sa production.
Les raisons pour lesquelles utiliser des batteries solaires
La batterie solaire permet de pallier divers problèmes engendrés par les limites du système photovoltaïque. Elle sert de stockage d’électricité pour un système de production. D’abord, elle est une source d’électricité lorsque les panneaux solaires ne peuvent pas produire durant les périodes d’intermittence. Le propriétaire continuera ainsi à consommer sa propre électricité même dans des conditions avec lesquelles les panneaux solaires ne pourront pas en fournir (ombrage, mauvaise situation météorologique, hiver et la nuit.)
Ensuite, en tant que source d’énergie, elle permet d’emmagasiner le surplus d’énergie lors d’une utilisation directe du système photovoltaïque. Par rapport aux tendances d’utilisation citées précédemment, la batterie solaire stocke l’excès dans la production. Ainsi cette portion de l’énergie n’est pas perdue ou transformée inutilement, la rentabilité de l’installation photovoltaïque sera optimisée.
Enfin, la batterie de stockage est un moyen pour garantir la stabilité et la constance de la puissance. Pour prévenir les baisses de tension au niveau des onduleurs, le moyen le plus simple est le stockage. Lors des périodes de fort usage d’électricité, la batterie solaire permet de garder la réponse aux besoins énergétiques.
Quelques inconvénients des batteries des installations photovoltaïques
Pour un système photovoltaïque, le premier inconvénient de la batterie solaire reste son prix. Le système de stockage est au même prix que le système d’onduleur. En effet, ce dernier est impératif pour une exploitation photovoltaïque pour son bon fonctionnement.
De plus, la durée de vie des batteries est plus courte que celle de l’installation solaire. Il sera alors nécessaire de prévoir son remplacement dans l’étude de sa rentabilité.
L’inconvénient le plus important est son impact écologique. Le recyclage de batterie solaire est encore une étape assez complexe et parfois coûteux. En effet, les procédés utilisés nécessitent beaucoup d’énergie et peuvent présenter un danger pour l’environnement. De même, la production de batterie présente des risques lorsque les produits chimiques sont déversés dans l’environnement. C’est pour cette raison que les procédés sur la batterie solaire sont extrêmement normalisés et contrôlés. Ceci permettra de remédier aux risques environnementaux.
Comment bien choisir sa batterie ?
Le choix d’une batterie solaire influence énormément sur son potentiel de stockage. Pour maîtriser la rentabilité du projet, il est nécessaire de bien dimensionner tout le système. Cette étude sera effectuée par les techniciens ou les ingénieurs des installateurs. Elle permet d’obtenir la taille du système de stockage indispensable.
Après, il restera à bien choisir sa nouvelle batterie solaire suivant :
- la durée de vie ;
- les cycles de charge et de décharge qu’elle peut réaliser ;
- la durabilité de l’équipement ;
- les applications qui pourront faire leur monitoring ;
- la garantie ;
- le type de batterie (en plomb ou en lithium-ion).
Pour résumer, la batterie solaire joue un rôle de stockage mais sert aussi à optimiser l’utilisation de la production solaire. Elle permet de profiter d’une autonomie en énergie et d’améliorer la rentabilité de l’installation photovoltaïque. Cependant, il faudra choisir le modèle et l’installateur qui pourra vous aider dans le choix et l’installation des équipements.
