Comment dimensionner des batteries de stockage pour un système photovoltaïque ?

Un parc batterie mal dimensionné peut avoir une durée de vie inférieure à 6 mois

Pour accéder à l'autonomie grâce à un système solaire photovoltaïque, il est nécessaire de se doter d'un système de stockage d'énergie. Le moyen le plus simple d'accumuler de l'énergie pour la restituer plus tard est le stockage chimique : les batteries.

Le dimensionnement de ces éléments de stockage doit être calculé de façon précise.

Vous souhaitez réaliser un système avec un stockage par batteries mais vous ne savez pas quel type de batteries choisir ni comment dimensionner ces éléments qui constituent le plus gros poste de dépense d'un système photovoltaïque en site isolé, loin devant les panneaux par exemple.

Je vais vous aider à faire les bons choix.

Nous allons voir dans cet article quelles sont les étapes nécessaires au dimensionnement et comment arriver à un résultat qui soit à la fois techniquement correct et économiquement acceptable.


Pour un système raccordé au réseau électrique, il n'y a pas de notion de stockage.

C'est le réseau électrique qui agit comme batterie géante et qui absorbe toute l'énergie photovoltaïque qui est produite par les panneaux.

Dans un système qui n'est pas raccordé au réseau, les batteries sont le coeur du système : elles doivent à la fois absorber l'énergie solaire produite mais aussi alimenter les charges en électricité de façon continue.

Il existe plusieurs étapes dans le dimensionnement des batteries (appelées aussi parfois "parc batteries" ou plus simplement "parc") qui doivent être suivies dans un ordre précis.

1ère étapedéterminer son besoin en énergie journalier.

En faisant la somme des consommations de tous vos appareils, vous allez trouver la quantité d'énergie nécessaire à votre fonctionnement.

Cela englobe tous les appareils électriques quelle que soit leur puissance ou leur durée de fonctionnement (télévision, recharge téléphone, éclairage, etc.).


2ème étape : définir un type de batterie.


Le choix d'un type de batterie dépend essentiellement des facteurs suivants :

  • de la place disponible pour les positionner (un parc batterie au lithium sera beaucoup plus compact qu'un parc avec éléments au plomb),
  • du budget : pour une quantité d'énergie utilisable donnée, le lithium est plus cher que le plomb. Et dans les éléments au plomb, les batteries OPzV seront plus onéreuses que des batteries 12V avec acide liquide
  • de la possibilité d'approvisionnement sur le lieu de l'installation.

Les batteries au lithium supportent un taux de décharge beaucoup plus élevé que les batteries de cyclage au plomb par exemple.

Les éléments de stockage au lithium sont actuellement beaucoup plus chers que les éléments au plomb classique.

S'agissant des batteries plomb, il en existe de nombreux types :

  • batterie 12V avec acide liquide,

  • batterie 12V avec acide gélifié,

  • batterie 12V AGM,

  • élément de batterie 2V type OPzS ou OPzV,

  • etc.



3ème étape : définir le pourcentage de décharge acceptable

Le taux de décharge acceptable dépend essentiellement de la technologie de batteries utilisée.

Pour les batteries au plomb, il ne faut en aucun cas dépasser un taux de décharge journalier de 30% alors que pour les batteries au Lithium, il est possible d'aller jusqu'à 80% voire 90%.

Le pourcentage de décharge acceptable est donné par la technologie de la batterie, c'est à dire la façon dont elle a été construite. Certaines constructions permettent des décharges plus profondes que d'autres.

Exemple pour les batteries au plomb de 12V

Dans le cas numéro 4 ci-dessus, le taux de charge des batteries est entre 90% et 100% La durée de vie des batteries est maximale en restant dans cette plage de profondeur de décharge. On peut considérer que le parc batterie est surdimensionné par rapport au besoin, le coût de stockage est alors trop élevé.

Dans le cas numéro 3, le taux de charge est compris entre 60 et 90%, on est ici dans la plage d'utilisation optimale des batteries. Le dimensionnement du parc batterie est optimal car on évite les décharges profondes (qui causent une usure prématurée) et on utilise en même temps un maximum d'énergie stockée ce qui réduit le coût du poste stockage de l'installation.

Dans le cas numéro 2, le taux de charge oscille entre 30% et 60%. La décharge est dite profonde, le parc batterie est sortie de sa zone d'utilisation optimale et la durée de vie des éléments va être fortement réduite. Dans cette situation, il est important de recharger très rapidement en repassant au dessus de 60%.

Dans le cas numéro 1, le taux de charge est compris entre 0% et 30%. La décharge est très profonde. Pour sauvegarder les batteries, il est important de couper l'installation et de laisser le régulateur recharger les batteries au delà de 60%. Cette situation entraine une diminution très importante de la durée de vie du parc batterie (seulement quelques mois).



4ème étape : définir l'autonomie

Si vous habitez dans un région avec de fortes variations d'ensoleillement, il va falloir tenir compte du cas le plus défavorable pour dimensionner votre parc batterie (par exemple 3 jours sans soleil).

Ce paramètre a une influence directe sur le coût du parc batterie.

Dans des régions très ensoleillées comme en Afrique, on peut considérer une autonomie suffisante de 2 jours par exemple.

Dans des régions ou l'ensoleillement est plus aléatoire,  il faut compter plutôt 4 jours d'autonomie.

Un autre paramètre à prendre en compte pour définir l'autonomie est la présence ou non d'une source d'énergie d'appoint comme un groupe électrogène.

En effet, un groupe électrogène pourra facilement recharger en quelques heures un parc batterie si les conditions météo sont défavorables. Il permet donc de réduire l'autonomie nécessaire.


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