Que sont les batteries à décharge profonde ?

Les équipements solaires et de manutention sont généralement alimentés par des batteries à décharge profonde. C'est une technologie complexe qui évolue rapidement.

À propos des batteries à décharge profonde

Les batteries à décharge profonde (prenez par exemple une batterie à décharge profonde de 12 volts) sont des dispositifs de stockage d'énergie chimique réutilisables conçus pour fournir une alimentation stable sur une longue période de temps, et pour être complètement déchargés et rechargés plusieurs fois. Bien qu'elles soient de proches cousines de la batterie de voiture ordinaire, elles ont des caractéristiques différentes :

Les batteries de voiture sont conçues pour fournir une brève rafale de puissance intense, puis revenir à la charge.

Cette distinction est importante, car l'utilisation d'une batterie de voiture dans un équipement conçu pour les batteries à décharge profonde - ou vice versa - peut avoir des conséquences assez coûteuses.

Il existe plusieurs types de batteries à cycle profond, avec des compositions chimiques et des structures internes différentes.

Batteries au plomb inondées

Ces batteries, également appelées cellules humides, sont basées sur la chimie du plomb découverte en 1859 par Gaston Planté, et sont également la plus ancienne forme de batterie rechargeable. Ils comportent des électrodes (plaques de plomb) immergées dans un électrolyte (mélange d'eau distillée et d'acide sulfurique), dans un boîtier non étanche. Bien que bon marché et simples, les batteries au plomb sont de plus en plus abandonnées au profit de types plus modernes.

Avantages :

- Bon marché

– Courant de surtension élevé

– La conception simple permet un dépannage et une réparation faciles

Désavantages:

– Nécessite un entretien régulier et un appoint en eau distillée.

– Le boîtier non scellé doit être maintenu debout, sinon l'électrolyte fuira.

– Très lourd par rapport à la quantité d'énergie stockée (faible densité d'énergie).

– Émet de l'hydrogène explosif lors de la charge, ce qui nécessite une bonne ventilation.

– Doit être expédié comme marchandise dangereuse

La nécessité d'évacuer l'hydrogène en toute sécurité lors de la charge des batteries au plomb est la principale raison des évents et des grilles que l'on trouve sur les anciens équipements alimentés par batterie.

Batteries AGM scellées

Les batteries AGM à tapis de verre absorbant scellé utilisent la même chimie que les batteries plomb-acide inondées, mais au lieu d'une piscine d'eau acide, l'électrolyte est constitué de tapis de fibre de verre sulfurique imbibés d'acide. Le boîtier est complètement étanche à l'exception d'une soupape de surpression. Il en résulte une batterie compacte et sans entretien, idéale pour les applications militaires pour lesquelles elle a été initialement développée.

Avantages :

– Plus légères et plus petites que les batteries plomb-acide inondées pour la même capacité.

– Aucun entretien régulier ou remplissage n'est nécessaire

– La faible résistance interne permet une charge très rapide, avec une perte d'énergie réduite.

- Le boîtier étanche permet d'utiliser, de stocker ou de transporter les batteries dans n'importe quelle orientation.

– Aucune émission d'hydrogène en utilisation normale, ce qui réduit les besoins en ventilation.

– Taux d'autodécharge lent, adapté au stockage à long terme.

– Il n'est pas nécessaire de les expédier en tant que marchandises dangereuses.

– Type de batterie à cycle profond le plus courant

Désavantages

– Plus chères que les batteries au plomb inondées

– Une charge trop rapide ou une surcharge peut endommager la batterie.

– Relativement difficile à diagnostiquer ou à réparer.

– Très lourd, à faible densité énergétique

Batteries GEL scellées

Les batteries GEL scellées sont un autre type de cellule plomb-acide, avec un électrolyte semi-solide "GEL". Comme les batteries AGM, elles ont un boîtier scellé, peuvent être utilisées dans n'importe quelle orientation sans fuite et ne libèrent normalement pas d'hydrogène. Cependant, ils peuvent être endommagés par une charge incorrecte.

Victron energy utilise des chargeurs numériques intelligents pour protéger les batteries GEL de ses produits solaires.

Avantages

Batteries petites, robustes, extrêmement fiables, ne nécessitant aucun entretien régulier.

Le boîtier scellé permet d'utiliser, de stocker ou de transporter les batteries dans n'importe quelle orientation.

Peut supporter des décharges très profondes sans être endommagé.

Aucune émission d'hydrogène en utilisation normale, ce qui réduit les besoins en ventilation.

Taux d'autodécharge très lent, environ 3% par mois, adapté à un stockage de longue durée.

Il n'est pas nécessaire de l'expédier en tant que marchandise dangereuse.

Plus résistante aux chocs, aux vibrations et aux variations de température que les autres types de batteries plomb-acide.

Désavantages

Coût généralement 30 % plus élevé que les batteries plomb-acide équivalentes.

Peut être endommagé de façon permanente par une charge incorrecte

Relativement difficile à diagnostiquer ou à réparer.

Très lourd, avec une faible densité d'énergie

Les batteries GEL scellées sont le type de batterie au plomb le plus cher et généralement le plus robuste. Les produits Solaire sont fournis exclusivement avec ce type de batterie.

Autres types de batteries à cycle profond

En plus de celles énumérées ci-dessus, d'autres batteries à cycle profond sont disponibles avec différentes chimies internes. La plus connue est la batterie au phosphate de lithium – les nouvelles batteries légères et puissantes utilisées dans les téléphones portables et les voitures électriques. Bien que les batteries lithium-ion à cycle profond soient disponibles pour un usage industriel, elles sont plutôt sujettes aux incendies et leur coût n'est généralement pas encore assez bas pour concurrencer les batteries plomb-acide.

Comprendre les caractéristiques de la batterie

Même la batterie la plus durable devra éventuellement être remplacée - et comme les batteries à décharge profonde sont chères, il est utile de comprendre les différentes façons de les évaluer et de les comparer.

Voici les quatre indicateurs les plus courants :

Ampères-heures

Le premier nombre que la plupart des gens recherchent est l'ampère-heure (Ah), qui exprime la quantité totale d'énergie chimique que la batterie peut stocker et libérer sous forme d'électricité. Les ampères-heures peuvent être comprises simplement comme la durée pendant laquelle la batterie fonctionnera avant de devoir être rechargée.

Un multimètre peut être utilisé pour vérifier la tension générée par une batterie.

Une autre mesure importante est la tension (V), qui indique la force électromotrice – ou « puissance » – du courant fourni par la batterie. Comme la plupart des systèmes électriques, les produits solaires sont conçus pour fonctionner avec une tension particulière et seront endommagés par un courant plus élevé. Il est essentiel lors du remplacement des piles de s'assurer que la tension est correcte.

Indice C

La capacité d'une batterie varie en effet en fonction de son utilisation, un autre indicateur utile est l'indice C.

En termes simples, la cote C définit la durée pendant laquelle une batterie doit être déchargée pour fournir sa capacité nominale. Une batterie de 10 Ah avec une cote C de 1C fournira 10 Ah en 1 heure, mais moins de puissance si elle est déchargée plus rapidement, et plus de puissance si elle est déchargée plus lentement.

Bien que l'indice C se réfère au temps en heures, il s'agit d'une unité inversée - un indice 2C signifie 30 minutes et un indice 0,2C signifie 5 heures. Ceci est souvent simplifié en utilisant un opérateur de division pour ré-inverser l'unité, donc C/2 signifie 2 heures et C/20 signifie 20 heures. La plupart des batteries au plomb à cycle profond sont conçues pour décharger leur capacité nominale en 20 heures, ce qui peut être exprimé en 0,05C ou C/20.

Comparaison de la durée de vie de la batterie

Les batteries sont parfois évaluées en fonction de leur durée de vie, c'est-à-dire le nombre de fois qu'elles peuvent être déchargées et rechargées sans perdre plus de 20 % de leur capacité. La référence la plus courante est la norme CEI 60896, qui est basée sur un cycle profond répété de 100 % de décharge/recharge. Bien que les batteries à cycle profond ne soient normalement pas utilisées de cette manière, c'est un bon indicateur de leur longévité probable.

Très souvent, des batteries identiques ont des durées de vie différentes, ce qui est utile lors de la comparaison de batteries de différents fabricants ou lors du choix d'une batterie pour une application particulière.

Ces produits sont fournis avec des batteries GEL étanches, typiquement 21Ah 12V C/20. Ils sont extrêmement résistants, mais si l'un d'eux tombe en panne, il faut le remplacer par une batterie identique à celle alimentée par l'énergie solaire. Si vous devez utiliser une batterie générique, assurez-vous qu'il s'agit d'une batterie GEL scellée avec les mêmes ampères-heures, tension et cote C que la batterie d'origine. Ne mélangez jamais des piles anciennes et neuves ou des piles de types différents.

Entretien de la batterie

Bien que les batteries plomb-acide scellées nécessitent peu d'entretien, leur durée de vie peut être considérablement prolongée en suivant quelques règles simples.

Les batteries ne doivent pas être régulièrement déchargées en dessous de 20% de leur capacité, car la recharge d'une batterie profondément déchargée génère de la chaleur et accélère la sulfatation, ce qui endommage les électrodes. De plus en plus, des disjoncteurs automatiques sont utilisés pour éviter les décharges excessives.

Les batteries stockées se déchargent lentement et doivent être rechargées de temps en temps pour éviter qu'elles ne se déchargent complètement, ce qui provoquerait une sulfatation et endommagerait la batterie. Les batteries GEL scellées utilisées par Nrjsolaire dans l'énergie solaire au Sénégal et ont un taux d'autodécharge très faible d'environ 3% par mois, ce qui signifie qu'elles peuvent être stockées en toute sécurité pendant deux ans sans recharge. . D'autres types de batteries doivent être chargées plus souvent.

Les batteries au plomb doivent être chargées correctement. Une charge trop rapide ou une surcharge peut non seulement endommager la batterie, mais également provoquer une fuite d'acide, un court-circuit, un feu d'hydrogène ou une explosion du boîtier de la batterie. Il est toujours recommandé d'utiliser un chargeur flottant numérique intelligent avec régulation automatique du courant et de la température, comme les chargeurs embarqués équipant les produits.

Les batteries plomb-acide inondées nécessitent des contrôles et un entretien supplémentaires, mais ne sont plus courantes dans les équipements industriels.

Pour la plupart des batteries à cycle profond modernes, c'est tout ce qu'il y a à faire. Suivez ces règles simples et votre batterie vous offrira des centaines de cycles et de nombreuses années de service sans problème.