Ces dernières années, le photovoltaïque connait une croissance fulgurante chez les particuliers en Amérique du Nord et le stockage énergétique, de la même façon, connait une croissance sans précédent. Une question reste cependant essentielle pour les consommateurs canadiens, s’offrir une batterie de stockage énergétique est-il réellement une bonne solution?
Différentes études ont montré que lorsqu’une installation photovoltaïque est dépourvue de système de stockage, le taux d’autoconsommation se situe généralement entre 20 et 50 %. Cela signifie qu’une grande partie de l’électricité produite par les panneaux solaires n’est pas utilisée et est injectée dans le réseau électrique Hydro-Québec moyennant rémunération. En revanche, si une batterie de stockage est connectée à l’installation, le taux d’autoconsommation augmente considérablement, avec certains professionnels affirmant qu’il peut atteindre jusqu’à 100 %.
En effet, en stockant l’excédent d’énergie, il devient possible d’accumuler l’électricité non consommée pour une utilisation ultérieure. Cela s’avère particulièrement utile pendant la nuit, lorsqu’il y a des pannes sur le réseau Hydro-Québec ou lorsque l’installation solaire ne parvient pas à couvrir entièrement les besoins en électricité, car la batterie peut alors fournir l’énergie nécessaire. Ainsi, l’utilisation d’une batterie de stockage permet de réduire la dépendance aux fluctuations de la production solaire ainsi qu’au réseau électrique national.
LES DIFFÉRENTS TYPES DE BATTERIES DE STOCKAGE SOLAIRE
À savoir : La capacité de stockage d’énergie d’une batterie domestique peut être mesurée en ampères-heures (Ah), wattheures (Wh) ou kilowattheures (kWh).
La puissance d’une batterie est quant à elle mesurée en watts (W) ou kilowatts (kW), et peut être calculée en multipliant l’intensité maximale indiquée en ampères (A) par la tension nominale indiquée en volts (V). Par exemple, une batterie déclarant une intensité maximale de 200 A à une tension de 12,7 V aura une puissance maximale de 2 540 W (ou 2,54 kW).
Sur le marché résidentiel, les deux types de batteries les plus couramment utilisés sont les celles au lithium et les celles au plomb. En ce qui concerne les batteries au plomb, elles se présentent sous trois formes différentes en fonction de leur technologie : les batteries au plomb ouvert, les batteries au gel et les batteries AGM. Les batteries AGM restent encore largement présentes en raison de leur coût inférieur et du fait qu’elles étaient historiquement les seules disponibles avant l’essor de la technologie lithium. Cependant, elles perdent progressivement du terrain face aux batteries lithium qui offrent de nombreux avantages, notamment une densité énergétique beaucoup plus élevé, un poids beaucoup plus léger ou encore une capacité énergétique qui reste stable sur plusieurs années pour les batteries lithium haut de gamme telles que celles que nous proposons chez Volthium.
- La batterie lithium est actuellement la plus populaire sur le marché en raison de ses performances avancées. Ce type de batterie présente l’avantage d’être à la fois compact et léger, en plus d’avoir une durée de vie considérablement plus longue que les batteries au plomb. Au sein de la technologie lithium, il existe différentes formulations chimiques. Par exemple, la batterie LiFePo4 (lithium-fer-phosphate, ou LFP) est réputée pour être plus sûre (avec moins de risques d’incendie), plus durable (avec une durée de vie plus longue) et plus flexible (capable de mieux supporter les décharges profondes) que les batteries lithium-ion classiques. Cependant, elles ont légèrement moins de densité énergétique. Toutes fois toutes les batteries au lithium ne sont pas égales et il faut faire attention aux mauvaises pratiques marketing. Vous pouvez vous référez à notre article Expliquez la différence de prix sur le marché entre les batteries LFP pour en apprendre plus.
- La batterie au plomb ouvert utilise une solution d’acide sulfurique et d’eau comme électrolyte. Ce type de batterie est le plus économique sur le marché, mais ces batteries offrent la durée de vie la plus courte et un densité énergétique faible. Pour ces raisons, cette technologie est recommandée uniquement pour des utilisations occasionnelles. Un autre inconvénient de la batterie au plomb ouvert est qu’elle dégage de l’hydrogène.
- La batterie AGM (Absorbent Glass Mat), tout comme la batterie au plomb ouvert, elle utilise également de l’acide sulfurique, mais elle est plus hermétique grâce à la présence de fibres de verre qui agissent comme une éponge. Elle a une durée de vie plus longue que la batterie au plomb ouvert mais beaucoup plus courte qu’une batterie lithium, elle convient pour une utilisation quotidienne, ce qui la rend légèrement plus coûteuse. De plus, la technologie AGM évite la libération d’hydrogène. En revanche, c’est une technologie qui aujourd’hui est dépassée par les batteries lithium de part sa densité énergétique plus faible, son poids plus lourd et ses limites d’utilisation.
- La batterie au gel utilise une composition d’acide sulfurique et d’acide silicique, ce qui donne une texture de gel à l’électrolyte. Cette version est la plus durable et la plus facile à entretenir parmi les batteries au plomb. En conséquence, elle est également la plus coûteuse de la technologie au plomb.
UTILISATION D’UNE BATTERIE DE STOCKAGE : DURÉE DE VIE ET PROFONDEUR DE DÉCHARGE
Pour évaluer la rentabilité économique d’une batterie domestique, il est important de comprendre quelques concepts techniques, tels que la profondeur de décharge et la durée de vie.
La profondeur de décharge, également appelée DoD (depth of discharge), correspond au niveau maximal de décharge recommandé pour une batterie avant de la recharger. Elle est généralement exprimée en volts, mais est souvent traduite en pourcentage de charge (state of charge) de 0 à 100 %. Il est essentiel de noter qu’une batterie au plomb ne peut jamais être complètement déchargée au risque d’être gravement endommagée et de diminuer drastiquement sa durée de vie. Pour mieux comprendre, prenons l’exemple d’une batterie de stockage d’une capacité de 1 kilowattheure (kWh). Généralement, la profondeur de décharge d’une batterie au plomb est de 50%, vous pourriez alors utiliser seulement 0,5 kWh de l’énergie stockée avant de devoir recharger la batterie. En revanche pour les batteries au lithium telles que celles que nous proposons chez Volthium, vous pouvez déchargez votre batterie entièrement sans endommager sa durée de vie ou sa capacité de stockage, ce qui vous donne donc accès à la pleine capacité de stockage énergétique de la batterie. À titre de comparaison, une seule batterie 12V 400Ah de chez Volthium remplacerait donc 8 batteries AGM.
La durée de vie d’une batterie est étroitement liée à sa profondeur de décharge. Elle est mesurée et exprimée en nombre de cycles de charge/décharge. La durée de vie varie en fonction de la technologie de la batterie et peut osciller entre 400 et 6 000 cycles, selon les méthodes de mesure spécifiques utilisées par le fabricant.
D’une règle générale, les batteries lithium offre des nombres de cycles et donc une durée de vie bien supérieur aux autres batteries.
UN REGARD SUR LA RENTABILITÉ
Dans le premier tableau ci-dessous, une évaluation de la quantité d’énergie stockée et déstockée dans une batterie d’1 kWh tout au long de sa durée de vie a été réalisée, et a été mesuré en cycles. Cette quantité d’énergie dépend principalement du type de batterie, du nombre de cycles effectués et de sa capacité de stockage. D’autres facteurs tels que la température ambiante et le type d’utilisation (intensive, décharges profondes répétées, demandes de puissance élevées) ont également un impact considérable sur la durée de vie d’une batterie.
La formule utilisée pour calculer ces valeurs est la suivante :
Quantité totale stockée et déstockée = profondeur de décharge x capacité de stockage x nombre de cycles.
Dans le deuxième tableau, vous trouverez le coût de chaque kilowattheure stocké et déstocké dans une
batterie d’une capacité de 1 kWh tout au long de sa durée de vie. Pour obtenir ce résultat, voici la formule qui
a été utilisée :
Coût = Prix de la batterie/Quantité totale stockée et déstockée
CONSOMMATION D’ÉNERGIE DE POINT ET SYSTÈME HYBRIDE
L’un des problèmes majeurs rencontré par Hydro-Québec est la faible capacité énergétique disponible sur le réseau lors des heures de pointe, ne permettant pas à tous les consommateurs branchés sur le réseau de faire fonctionner tous leurs appareils sans avoir, par moment, des pannes de réseau.
La solution à cette faible capacité énergétique aux heures de pointe est appelée le « peak shaving ». Le principe est simple : stockez l’électricité solaire ou l’électricité moins chère (en dehors des heures de pointe)
dans une batterie de stockage, utilisez l’énergie de la batterie lorsque l’électricité du réseau est en période pointe, rechargez les batteries grâce à votre installation solaire ou lorsque le prix des kWh sont plus bas (heures creuses). Et de cette manière, vous réduisez votre facture d’électricité sans perturber ou modifier vos activités quotidiennes.
Pour résumer, le but du « peak shaving » est :
- Avoir une redondance énergétique entièrement automatique lors des pannes
- Pouvoir profiter du rabais de 30% tout l’hiver avec Hydro-Québec et ainsi rentabiliser les
équipements - Contribuer à la diminution de l’empreinte carbone et éviter d’acheter de l’énergie en urgence pour
les pointes énergétiques
Il faut tout de même noter que pour optimiser la rentabilité d’un système hybride, il est recommandé d’opter pour la tarification dynamique de votre fournisseur d’électricité comme le tarif flex D que peut offrir Hydro-Québec. Cela vous fera faire des économies importantes! Chez Volthium nous travaillons depuis plusieurs années à l’élaboration de batteries parfaitement adaptées àdes systèmes hybrides ou autonomes afin de pouvoir optimiser le « peak shaving ». Grâce à la qualité de nos solutions de stockage, nous sommes maintenant partenaires d’Hydro-Québec et nous fournissons actuellement à Hydro-Québec les batteries de secours pour les tours et les infrastructures de télécommunication, et d’autres départements, notamment celui de recherches à Shawinigan. Mais comment instauré le « Peak shaving » facilement, demain matin, chez vous par exemple ? Pour un bungalow moyen, on parle de l’achat de 20KWH de batteries, et d’un onduleur hybride résidentiel de15KWH. La plupart des maisons ont un panneau de 200 Ampères. L’onduleur hybride résidentiel 15KWH dont nous faisons mention peut être installé facilement et rapidement par un maitre électricien et peut justement, prendre en charge le panneau au complet de 200A lors des périodes de pointes.
Il n’y a donc pas besoin d’un sous panneau électrique comme on voit dans les résidences munies d’une génératrice. En fait, avec les nouveaux onduleurs hybrides disponibles sur le marché, c’est tout le panneau électrique entier qui sera redirigé vers les batteries domestiques lors des heures de consommation de pointe. Les consommateurs ne se rendent compte de rien et n’ont aucune action manuelle à réaliser. La consommation du côté de Hydro-Québec sera alors de 0 KWH lorsque le tarif est le plus élevé. Lorsque la période de pointe se termine, l’onduleur hybride abandonne l’alimentation via les batteries et transfère tout le panneau sur l’entrée d’Hydro-Québec automatiquement, rapidement, et sans interruption. À partir de ce moment, les batteries se rechargeront à prix bas (ou grâce aux panneaux solaires) et elles seront pleines et disponibles pour la prochaine période de pointe. Mais là n’est pas le seul avantage; lors des pannes de courant, les batteries prendront la relève entièrement, et ce, de façon automatique vous permettant ainsi de conserver votre autonomie jusqu’à ce que les techniciens d’Hydro-Québec, dont l’effectif n’est jamais assez important lors des pannes, puissent intervenir!
