Batteries

Il s’agit d’un dispositif de stockage de l'électricité générée, par exemple, par un système photovoltaïque. Aujourd'hui, le principal composant du dispositif de stockage dans la plupart des applications est une batterie rechargeable (également appelée accumulateur). Cette batterie est chargée dès que le système photovoltaïque produit plus d'électricité que celle nécessaire dans la maison à ce moment-là, et déchargée lorsque la quantité d'électricité nécessaire est supérieure à celle produite par le système photovoltaïque. Un dispositif de stockage de l'électricité permet d'augmenter la consommation propre jusqu'à 90 %. La part effective de la consommation propre dépend de divers facteurs tels que le profil de consommation et la taille du système et peut varier considérablement.

Certains cantons (par exemple, Thurgovie et Appenzell Rhodes-Extérieures), certaines communes (par exemple, Wil) et certains fournisseurs d'énergie versent une subvention. Il convient de se renseigner dans chaque cas auprès de la commune ou de l'office cantonal de l'énergie pour savoir si des subventions sont disponibles.

Aujourd'hui, les stockages d'électricité sont également proposées avec une fonction d'alimentation de secours. Toutefois, il convient de distinguer les systèmes qui prévoient, par exemple, une prise de courant où les consommateurs individuels peuvent être connectés et gérés directement au niveau de l'unité de stockage/onduleur en cas de panne de courant. Certains fabricants proposent également une véritable fonction d'alimentation de secours qui garantit l'alimentation directe de toutes les phases du réseau électrique domestique, afin que les appareils ménagers puissent continuer à fonctionner comme d'habitude en cas de panne de courant. Cela nécessite l'installation d'une déconnexion automatique sur tous les pôles, qui, en cas de panne de courant, déconnecte directement le réseau domestique de l'alimentation électrique et crée un réseau insulaire.

Les coûts d'investissement des stockages d'électricité devraient toujours pouvoir être déduits si le stockage est installé avec un système solaire, de la même manière qu'un boiler peut être déduit dans le cadre d'une utilisation à des fins thermiques. Toutefois, la pratique des cantons n'est pas encore établie à cet égard, de sorte que la déduction pourrait être refusée.

Un cycle complet signifie que le stockage a été entièrement déchargée et entièrement chargée une fois au total. Cela peut se faire en déchargeant complètement une fois jusqu'à l'état de charge minimal admissible et en chargeant ensuite jusqu'à 100 %, ou par exemple en déchargeant et en chargeant deux fois avec 50 % de la capacité de stockage maximale. Les cycles de décharge et de charge incomplètes sont appelés cycles partiels. Des cycles partiels peuvent être ajoutés au nombre de cycles et combinés en cycles complets.

Un système de stockage par batterie coûte aujourd'hui entre 1 000 et 2 500 CHF/kWh, selon la capacité de stockage, y compris l'onduleur et l'installation. Les systèmes de stockage par batterie peuvent être exploités de manière rentbale avec des coûts d'approvisionnement en électricité élevés, des tarifs d'électricité élevés et des tarifs de rachat faibles. Les subventions supplémentaires et la déductibilité fiscale améliorent également la rentabilité économique.

Pour le stockage de l'énergie solaire, il existe différents types de batteries. Les batteries les plus utilisées sont les batteries lithium-ion. Les batteries plomb-acide/gel sont nettement moins chères, mais perdent de plus en plus de leur pertinence en raison de leur puissance et de leur densité énergétique plus faibles. Stockage d'électricité lithium-ion Les batteries lithium-ion se caractérisent par une densité d'énergie et de puissance élevée, une grande stabilité de cycle et un rendement élevé. Elles conviennent à presque toutes les applications et représentent la technologie dominante et la plus avancée dans les applications mobiles (par exemple : les smartphones, les véhicules électriques) et fixes autour du photovoltaïque. Il en existe différents types (lithium-manganèse, dioxyde de cobalt, phosphate de fer, titanate, etc.) Stockage plomb acide La batterie au plomb est le dispositif de stockage d'électricité le plus important en termes de capacité de batterie installée dans le monde (toutes applications confondues, par exemple alimentation de secours, batterie de démarrage pour moteurs à combustion). Le recyclage est également garanti dans une large mesure. Elles sont moins chères que les batteries de stockage au lithium-ion, mais présentent d'autres inconvénients tels qu'un faible rendement et une stabilité de cycle moins élevée. Stockage redox vanadium Dans le cas des batteries redox vanadium, les électrolytes sont situés dans des réservoirs externes. L'énergie et la puissance sont donc indépendamment modulables. Jusqu'à présent, la technologie n'est pas encore largement utilisée, mais elle a un potentiel pour les systèmes de moyenne et grande taille. Batterie à sel ou ZEBRA (Zero Emission Battery Research Activities) Cette technologie utilise des électrolytes solides et des électrodes liquides-solides. Des températures élevées sont nécessaires pour le fonctionnement (environ 270 - 350 °C). C'est une batterie très écologique, car elle est facile à recycler et ne contient pratiquement pas de substances critiques. Cette technologie n'est pas encore très répandue et est aujourd'hui principalement utilisée dans le cadre de projets pilotes. Batterie à l'eau salée Plus courantes que les batteries à sel, les batteries à l'eau salée sont également disponibles en tant que produit de masse. La technologie est mature et 100% recyclable. La batterie est ininflammable, contient des matériaux respectueux de l'environnement et a une longue durée de vie. Cependant, la densité énergétique est beaucoup plus faible que celle des batteries lithium-ion. À titre de comparaison : la batterie atteint 12 à 24 watts-heures par litre, les variantes lithium-ion atteignent 500 watts-heures par litre. Par conséquent, cela signifie qu'une batterie à eau salée nécessite plus de volume qu'une variante au lithium pour la même performance, mais peut être installée dans n'importe quelle chaufferie normale. D'autre part, la batterie est plus adaptée aux processus de charge uniforme.

Les stockages d'électricité avec des batteries au lithium-ion sont conçus pour une durée de vie de 10 à 20 ans et plus. La longue durée de vie est obtenue grâce à l'utilisation de composants industriels de haute qualité et d'un système sophistiqué de gestion des batteries (BMS). Les fabricants d'unités de stockage d'énergie avec des batteries lithium-ion accordent généralement une garantie de sept à dix ans sur les éléments utilisés. En outre, de nombreux fabricants garantissent un certain nombre de cycles de charge.

Les stockages d'énergie doivent être correctement installés et utilisés conformément aux instructions du fabricant. En outre, les exigences normatives doivent être prises en compte (NIN 2020, SNR 460712:2018 Systèmes stationnaires de stockage de l’énergie électriques).

Système en courant continu La batterie est connectée à l'onduleur côté courant continu (DC). On parle souvent d'un "onduleur hybride" parce que les modules PV et les batteries peuvent être connectés au même appareil. Cela simplifie le système pour l'utilisateur, réduit les coûts et permet également de marquer des points avec une efficacité accrue. En revanche, le système est moins flexible au cas où le système photovoltaïque serait modifié ou étendu. Système en courant alternatif La batterie est connectée à l'onduleur côté courant alternatif (côté AC). Le système photovoltaïque et le système de batterie sont modulaires et peuvent être remplacés indépendamment l'un de l'autre. Cela présente de grands avantages si le système de stockage de batteries doit être installé ultérieurement. D'autre part, les synergies avec le système photovoltaïque sont un peu moins importantes qu'avec le système à courant continu, ce qui se reflète dans les coûts et l'efficacité. Le système hybride Les unités de stockage hybrides combinent des systèmes couplés en courant alternatif et en courant continu, ce qui signifie qu'aucun onduleur supplémentaire n'est nécessaire et que l'unité de stockage peut fonctionner comme une source de courant alternatif et de courant continu. Les nouvelles installations photovoltaïques et les anciens systèmes peuvent être connectés au stockage.

En ce qui concerne la planification et l'installation d'un stockage d'énergie, vous trouverez toutes les entreprises spécialisées dans la recherche de membres. Sélectionnez «Entreprises solaires» comme type de membre, «Photovoltaïque» comme domaine technologique et «Réalisation» ou «Conseil et planification» comme activité. Dans la rubrique «produits», vous pouvez sélectionner «Stockage de l'électricité».

Les premiers succès peuvent être enregistrés dans le recyclage des batteries lithium-ion. Certaines entreprises, comme Redux Recycling GmbH et librec, atteignent dans certains cas un taux de récupération allant jusqu'à 70 %, c'est-à-dire que 70 % des matières premières peuvent être réutilisées. Cependant, les conditions d'extraction du lithium, qui peuvent entraîner des pénuries d'eau dans les régions concernées, doivent être considérées d'un œil critique. Une exploitation minière plus respectueuse de l'environnement pourrait éventuellement avoir lieu dans les monts Métallifères en Allemagne. Les conditions d'extraction du cobalt sont également très critiques. Les deux tiers sont exploités au Congo en recourant au travail des enfants. Un meilleur taux de recyclage dans les prochaines années et donc une utilisation plus efficace du lithium ainsi que la renonciation au cobalt pourraient réduire l'impact environnemental. Dans le cas des batteries au plomb, le recyclage est établi depuis des années. Dans le cas des piles au sel, il n'y a pratiquement pas de composants nocifs pour l'environnement. Le recyclage des systèmes de stockage d'électricité en Suisse est assuré par INOBAT.

Les batteries fonctionnent sur le principe des piles rechargeables, comme les batteries de téléphones portables. En combinaison avec un système photovoltaïque, ces batteries sont principalement chargées grâce à de l'électricité excédentaire, auto-produite. Lors du chargement de la batterie, l'énergie électrique est convertie en énergie liée chimiquement et y reste stockée jusqu'à ce que la batterie soit à nouveau déchargée. Lors de la décharge, l'énergie chimique stockée est reconvertie en énergie électrique et libérée sous forme de courant électrique. Le système de gestion des batteries (BMS) contrôle les processus de charge et de décharge, est un élément fondamental du stockage par batterie.

La taille de stockage peut être estimée grâce à deux règles empiriques (Source: Fiche technique photovoltaïque No. 13): 1. Choisir la taille de batterie en fonction de l’installation PV Formule : Puissance installation PV (kWp) x 1.5 ≙ capacité de stockage (kWh) Exemple : Pour une installation PV de 6 kWp, un stockage de 9 kWh est installé. 2. Choisir la taille de la batterie en fonction de la consommation électrique Formule : Consommation électrique annuelle (kWh) / (2*365) ≙ Capacité de stockage (kWh) Exemple : Pour un foyer avec une consommation annuelle de 6000 kWh divisée par le nombre de demi-journée dans l’année (2*365), on obtient un stockage d’une capacité de 8.2 kWh.

Les fiches techniques des différents fabricants sont souvent difficiles à comparer. Swissolar vous recommande donc de consulter des comparaisons indépendantes. En particulier, le service d’inspection du stockage d'électricité de la HTW Berlin permet une meilleure comparabilité des systèmes de stockage PV disponibles sur le marché. L'objectif principal de cette étude était d'examiner les données du fabricant sur la capacité et l'efficacité de 60 fabricants de stockage. De plus, la fiche technique Swissolar n° 13 vous aide à faire la comparaison.