La production d’électricité à partir de sources renouvelables, telles que le vent ou le soleil, présente un inconvénient : elle n’est pas disponible à tout moment. Les installations solaires photovoltaïques ne produisent pas d’électricité la nuit ou par temps très nuageux, mais la demande d’énergie est tout de même produite.

Pour résoudre ce problème, le concept de stockage d’énergie a été développé. Il s’agit d’équipements capables de stocker de l’énergie afin de la restituer en cas de pénurie. Au fil du temps, ces systèmes ont évolué vers les batteries que nous connaissons aujourd’hui.

Ces systèmes de stockage sont de plus en plus populaires dans les systèmes photovoltaïques.

Comment fonctionnent les batteries dans une installation solaire

Le fonctionnement de ce type d’installation est le suivant :

• Les modules solaires sont chargés de capter et de produire de l’énergie. Cette énergie est utilisée pour alimenter la consommation nécessaire, et c’est l’énergie excédentaire qui est stockée dans les batteries.
• Les batteries accumulent toute cette énergie qui n’est pas demandée au moment où elle est produite. Ces systèmes peuvent être de différentes capacités et peuvent être reliés entre eux, l’installation dépendant des besoins de chaque utilisateur.
• Lorsqu’il y a une demande d’énergie et qu’il n’y a pas de production par l’installation photovoltaïque, l’énergie stockée dans les batteries sera libérée afin de répondre aux besoins de l’utilisateur.

Types de batteries pour une installation photovoltaïque

Il existe une grande variété de batteries, mais nous allons mentionner les plus pertinentes :

• Acide de plomb : Ce sont les plus couramment utilisés. Ils sont hautement toxiques en raison de leur principal composant, le plomb. Il est conseillé de chercher d’autres solutions.
• Nickel+Cadmium : Leurs performances sont très bonnes, mais d’un autre côté, leur prix est élevé et leur durée de vie est courte.
• Lithium-ion : ils sont très efficaces, en raison de leur nombre élevé de cycles de charge et de décharge, de leur faible maintenance et de leur grande capacité de recyclage.
• Solid state : Leur fonctionnement est similaire à celui des batteries lithium-ion, la seule différence technique étant que l’électrolyte est solide au lieu d’être liquide. Cela signifie que leur taille et leur poids sont considérablement réduits et qu’ils sont plus économes en énergie. Le problème actuel de ce type de batterie est son coût élevé.

Compte tenu des options que nous avons développées, la meilleure option pour installer un système de batteries est d’opter pour des batteries lithium-ion.

Pour choisir le type de batterie qui convient le mieux à l’installation solaire, nous devons tenir compte de trois facteurs fondamentaux :

• Capacité de charge : quantité d’énergie qu’ils peuvent fournir.
• Profondeur de décharge : pourcentage de la capacité totale utilisée dans un cycle de charge ou de décharge.
• Durée de vie utile : Nombre de cycles de charge et de décharge que peuvent supporter les batteries dont la capacité est supérieure à 80 % de leur capacité nominale.

Avantages du stockage de l’énergie solaire

Les principaux avantages des systèmes de stockage d’énergie avec des batteries lithium-ion sont les suivants :

• Possibilité de gérer l’énergie solaire de manière personnalisée, ce qui permet de réaliser des économies plus importantes.
• Systèmes extensibles, si le besoin de stockage est plus important, nous pouvons étendre le système.
  Leur durée de vie utile est estimée à 15-20 ans.
• Compact et de petite taille par rapport à un banc de batteries classique.
  Peu d’entretien.
• Bonne performance à basse et haute température.

Greening-e, une entreprise experte dans la réalisation d’installations photovoltaïques

Greening-e s’engage depuis dix ans dans les énergies renouvelables, offrant aux entreprises publiques et privées ainsi qu’aux particuliers un service complet d’installations photovoltaïques en autoconsommation avec un historique de plus de 600 installations. Dans notre entreprise, nous travaillons chaque jour à promouvoir l’utilisation de ces énergies comme un modèle de durabilité et de respect de l’environnement.

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Actuellement, le stockage de l’électricité générée par le photovoltaïque est rare et se limite aux installations où la disponibilité de l’électricité 24 heures sur 24 est critique, car il n’existe aucune autre source pour répondre à la demande en l’absence d’ensoleillement.

Stockage de sels minéraux fondus et batteries au lithium-ion

Dans les centrales solaires thermiques, on utilise des systèmes de stockage de sels minéraux fondus, de sorte que la chaleur qui y est stockée est utilisée pendant les périodes où il n’y a pas de rayonnement solaire pour faire fonctionner le cycle à vapeur.

Cependant, ce système de stockage n’est pas efficace dans le cas de la production photovoltaïque, car la conversion de l’électricité en chaleur pour être ensuite reconvertie en électricité génère des pertes d’énergie inacceptables.

Aujourd’hui, la forme la plus efficace de stockage de l’électricité est la batterie lithium-ion, mais l’utilisation massive du lithium génère une série de problèmes.

Le lithium est un élément rare dans la nature, ce qui, avec l’essor du véhicule électrique, fait que les réserves mondiales de lithium sont estimées insuffisantes à moyen terme. Une voiture électrique a besoin d’environ 8 kg de ce matériau dans sa batterie pour atteindre une autonomie raisonnable.

Cette forte demande signifie que, bien que le prix des batteries au lithium ait baissé ces dernières années, principalement en raison de la croissance de l’industrie manufacturière qui le permet, le prix des batteries au lithium reste élevé, ce qui rend impossible un retour sur investissement raisonnable pendant la durée de vie utile d’une centrale photovoltaïque, de sorte qu’elles ne sont pas des équipements amortis, et donc financièrement évitables, à moins qu’il n’y ait des subventions publiques telles que les fonds Next Generation.

Modification de l’environnement

Le coût environnemental de l’utilisation du lithium n’est pas négligeable, puisqu’il faut environ 2 millions de litres d’eau pour produire une tonne de lithium. Cela signifie que 16 000 litres d’eau ont été utilisés pour produire le lithium nécessaire à la batterie de notre voiture électrique.

Parmi les quelques régions où ce matériau est extrait, beaucoup ont subi un fort changement hydrique dans leur géographie. La conséquence a affecté leur écosystème et celui de plusieurs kilomètres autour de la zone d’extraction.

Des études sont actuellement en cours et des batteries sont développées qui éliminent le problème de la rareté en utilisant un autre élément, le sodium.

Piles au sodium

Le sodium se trouve en abondance dans la nature, il suffit de penser aux nombreux litres d’eau de mer qui sont dessalés chaque jour. Le sel est du NaCl (chlorure de sodium) et ces éléments, le sodium et le chlore, sont facilement séparés par électrolyse.

Le problème de l’utilisation du sodium dans les batteries est la densité énergétique.  Comme il s’agit d’un élément dont le rayon est plus grand, la masse atomique plus élevée et le pouvoir redox plus faible, les batteries à base d’ions sodium sont plus grandes et plus lourdes que les batteries à base de lithium pour la même capacité.

Quoi qu’il en soit, les batteries à base d’ions sodium promettent une solution au problème critique de la disponibilité, assurant une position future dans la fabrication de batteries pour le stockage dans la production photovoltaïque, où les limitations de volume sont moins une contrainte.

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