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Jun 15, 2023

Guide des batteries solaires : en valent-elles la peine ? (juin 2023)

Les panneaux solaires peuvent vous faire économiser des milliers de dollars en factures d'électricité pendant leur durée de vie, mais vos panneaux ne produiront de l'électricité que pendant la journée. Les batteries solaires suppriment cette limitation, fournissant un système de stockage d'énergie sur lequel vous pouvez compter pendant les jours nuageux et la nuit.

Les panneaux solaires autonomes sont un excellent investissement, mais un banc de batteries améliore leur fonctionnalité. Dans cet article, l'équipe de Guides Home couvrira tout ce que vous devez savoir sur les batteries solaires, y compris les différents types et leur fonctionnement, le coût et comment choisir une batterie pour votre système solaire.

Une batterie solaire est un appareil qui stocke la charge électrique sous forme chimique, et vous pouvez utiliser cette énergie à tout moment, même lorsque vos panneaux solaires ne produisent pas d'électricité. Bien que les systèmes de batterie de secours couplés à des panneaux solaires soient souvent appelés batteries solaires, ils peuvent stocker la charge de n'importe quelle source d'électricité. Cela signifie que vous pouvez recharger une batterie avec l'alimentation du réseau lorsque les panneaux solaires ont une faible productivité, ou vous pouvez utiliser d'autres sources renouvelables telles que les éoliennes.

Il existe différents types de chimies de batterie, chacune avec ses avantages et ses limites. Certains types de batteries conviennent aux applications où vous avez besoin d'une grande quantité d'énergie en peu de temps, tandis que d'autres fonctionnent mieux lorsque vous avez besoin d'une sortie stable sur une longue période. Certaines chimies couramment utilisées par les batteries solaires sont le plomb-acide, le lithium-ion, le nickel-cadmium et le flux redox.

Lorsque vous comparez des batteries solaires, vous devez tenir compte à la fois de la puissance de sortie nominale (kilowatts ou kW) et de la capacité de stockage d'énergie (kilowattheures ou kWh). La puissance nominale vous indique la charge électrique totale que vous pouvez connecter à une batterie, tandis que la capacité de stockage vous indique la quantité d'électricité qu'une batterie peut contenir. Par exemple, si une batterie solaire a une puissance nominale de 5 kW et une capacité de stockage de 10 kWh, vous pouvez supposer :

Il est important de noter que la puissance nominale des panneaux solaires et des systèmes de stockage de batterie n'est pas la même. Par exemple, vous pourriez avoir un système solaire domestique de 10 kW avec une batterie d'une puissance nominale de 5 kW et une banque de stockage de 12 kWh.

Selon l'Office américain de l'efficacité énergétique et des énergies renouvelables, vous pouvez vous attendre à payer environ 25 000 à 35 000 dollars pour un système solaire et une batterie, en fonction de la taille et d'autres facteurs tels que votre emplacement. Il est généralement moins cher (et plus facile) d'installer à la fois vos panneaux et votre batterie - une batterie seule peut coûter environ 12 000 à 22 000 dollars si vous décidez d'acheter du stockage après avoir installé des panneaux solaires.

En termes de performances, les batteries lithium-ion sont considérées comme la meilleure option pour les applications domestiques nécessitant une charge et une décharge quotidiennes.

Grâce à la loi sur la réduction de l'inflation, adoptée en août 2022, les batteries solaires bénéficient d'un crédit d'impôt fédéral de 30 %. Il s'agit d'un crédit que vous pouvez réclamer sur vos impôts fédéraux sur le revenu pour l'année où vous achetez votre système solaire. Ainsi, par exemple, vous pouvez réclamer 3 000 $ à titre de déduction fiscale si vous achetez une unité de 10 000 $. Bien que vous ne puissiez demander le crédit qu'une seule fois, vous pouvez le reporter à l'année suivante si les impôts que vous devez sont inférieurs au montant de votre crédit.

Le tableau ci-dessous présente les principales caractéristiques de quatre types courants de batteries solaires, ainsi que le coût moyen de chacune lorsqu'elles sont utilisées dans des environnements résidentiels.

Le Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) publie des rapports périodiques contenant les dernières données sur les coûts des systèmes solaires et de batterie dans les projets résidentiels, commerciaux et à l'échelle du réseau. Le Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) conserve une base de données similaire, qui couvre plusieurs technologies de batteries dans des applications à l'échelle du mégawatt (plus de 1 000 kW).

Toutes les batteries solaires ont la même fonction de base, mais chaque type est adapté à différentes applications. Votre batterie solaire offrira une fiabilité et un retour sur investissement plus élevés lorsque sa chimie est adaptée à l'application en cours.

Par exemple, certains consommateurs d'électricité sont soumis à des prix du kWh plus élevés à certains moments de la journée, ou à des frais supplémentaires pour les pics de consommation soudains. Dans ce cas, vous avez besoin d'un banc de batteries capable de fournir de grandes quantités d'électricité en peu de temps. Les batteries lithium-ion conviennent à cette tâche, mais pas les batteries à flux redox.

Quel que soit le type de batterie, vous devez également tenir compte de la profondeur de décharge (DoD), qui indique la capacité utilisable d'une batterie. La durée de vie d'une batterie peut être considérablement raccourcie si vous dépassez le DoD, ou vous pouvez même causer des dommages permanents. Par exemple, utiliser 70 % de l'énergie stockée est acceptable avec une batterie solaire évaluée à 80 % de DoD, mais pas une batterie à 50 % de DoD.

Les batteries au plomb sont une technologie établie, couramment utilisée par les systèmes d'énergie solaire hors réseau dans les régions éloignées. Les batteries au plomb sont abordables et ont une chaîne d'approvisionnement bien établie en raison de leur popularité, vous pouvez donc facilement trouver des fournisseurs et une assistance technique.

Malgré leur faible coût, les batteries au plomb présentent certaines limitations techniques dont vous devez tenir compte :

Un tapis de verre absorbé ou batterie AGM est une version améliorée de la batterie plomb-acide traditionnelle. Ils peuvent charger plus rapidement tout en ayant une conception anti-éclaboussures et une plus grande durabilité. Vous pouvez également trouver des batteries AGM à cycle profond conçues pour 80 % de DoD.

L'utilisation de batteries au plomb avec des panneaux solaires nécessite des contrôleurs de charge pour maintenir un courant de charge approprié. Ces batteries ne doivent pas être câblées directement à votre panneau solaire, sinon votre système pourrait être endommagé par un courant excessif.

Les batteries lithium-ion sont devenues très populaires ces dernières années car elles peuvent réaliser une synergie avec des panneaux solaires et des éoliennes. Par exemple, le Tesla Powerwall et l'Enphase IQ sont deux types de batteries lithium-ion couramment utilisées dans les applications solaires domestiques. Vous pouvez également trouver des batteries au lithium plus petites de marques telles que Renogy et WindyNation, qui sont portables et mieux adaptées aux projets solaires de bricolage.

Les batteries au lithium fer phosphate ou LFP sont un sous-type de batteries au lithium, caractérisées par une durée de vie supérieure. Les meilleures batteries LFP offrent une durée de vie de plus de 4 000 cycles à 80 % de DoD, ce qui signifie qu'elles peuvent durer plus de 10 ans sur un cycle de charge quotidien. Cela fait des batteries LFP le complément idéal des installations solaires. Contrairement aux batteries au plomb, qui nécessitent des contrôleurs de charge séparés, de nombreux modèles de batteries au lithium disponibles dans le commerce sont équipés de chargeurs et de commandes intégrés.

Le principal inconvénient des batteries lithium-ion est leur prix élevé, mais cela pourrait changer dans un avenir proche - le département américain de l'énergie vise une réduction de 90 % des coûts de stockage d'énergie d'ici 2030. Les batteries au lithium peuvent également souffrir d'un phénomène appelé emballement thermique lorsqu'elles utilisés à des températures élevées, ce qui les fait s'enflammer. Vous pouvez éviter l'emballement thermique en vous assurant que vos batteries sont de haute qualité et installées par des électriciens qualifiés.

Les batteries au nickel-cadmium se caractérisent par leur durabilité, leur tolérance aux températures élevées et leurs besoins d'entretien simples. Grâce à ces caractéristiques de performance, les batteries au nickel-cadmium sont populaires dans les applications industrielles et utilitaires. Malheureusement, le cadmium est très toxique pour les humains, c'est pourquoi les piles au nickel-cadmium ne sont pas recommandées dans les maisons.

Les batteries à flux stockent l'énergie en séparant les charges électriques positives et négatives dans des solutions chimiques, qui sont stockées dans des réservoirs séparés. Lorsque ces deux solutions interagissent, elles subissent une réaction de réduction-oxydation (redox) et la batterie libère de l'énergie. Cette technologie de batterie est également appelée "flux redox" pour cette raison.

Le principal inconvénient des batteries à flux redox est leur encombrement et elles ne sont pas rentables pour les projets à petite échelle. Même un petit système de batterie à flux redox peut avoir la taille d'un conteneur d'expédition, donc l'utilisation de batteries à flux dans les systèmes solaires domestiques n'est pas viable.

La première étape pour choisir une batterie solaire est de comprendre vos besoins énergétiques. La consommation annuelle moyenne d'électricité d'un résident américain était de 10 632 kWh en 2021, soit une moyenne d'environ 886 kWh par mois, selon l'US Energy Information Administration. Connaître votre consommation d'énergie moyenne peut vous aider à mieux déterminer des facteurs importants tels que la capacité idéale de votre batterie ou la quantité d'énergie qu'une batterie peut stocker.

Les batteries lithium-ion sont recommandées pour les systèmes solaires domestiques car leur longue durée de vie est adaptée à un cycle de charge quotidien. Cependant, les batteries au plomb sont viables en tant que systèmes d'alimentation de secours utilisés occasionnellement ou dans le cadre d'un système hors réseau.

Les batteries domestiques peuvent être classées en fonction de leur interaction avec les panneaux solaires :

Vous ne pouvez utiliser des batteries couplées au courant continu que si vous disposez d'un onduleur hybride, conçu pour gérer simultanément les panneaux solaires et le stockage d'énergie. Si vos panneaux solaires ont un onduleur traditionnel qui ne peut pas gérer le stockage d'énergie, vous avez besoin d'une batterie couplée au courant alternatif avec un onduleur dédié.

Si vous avez l'intention d'utiliser votre batterie comme source d'alimentation de secours, vérifiez ses spécifications pour vous assurer qu'elle peut fonctionner hors réseau. Toutes les batteries solaires ne sont pas conçues pour être utilisées pendant les pannes de courant, et de nombreux modèles ne peuvent fonctionner que lorsqu'ils sont synchronisés avec le réseau.

En général, l'installation d'une batterie solaire en vaut la peine lorsque vous pouvez réaliser des économies supérieures au coût de possession. Une batterie domestique peut ajouter plus de 10 000 $ au coût d'un système de panneaux solaires, mais il existe plusieurs scénarios dans lesquels vous pouvez tirer parti du stockage d'énergie, notamment :

Vous ne pouvez pas utiliser les panneaux solaires seuls comme source d'alimentation de secours pendant les pannes ou les conditions sous-optimales, en raison de leur sortie variable, mais une batterie chargée peut maintenir vos appareils en marche. De plus, si la compagnie d'électricité locale facture des tarifs plus élevés à certaines heures, vous pouvez éviter des coûts en passant à une batterie solaire.

Une batterie solaire est également utile si votre compagnie d'électricité locale n'offre pas de facturation nette. Bien que vous n'obteniez pas de crédit pour l'envoi d'énergie solaire excédentaire au réseau, une batterie vous permettra tout de même d'utiliser cette énergie supplémentaire. Cependant, cela n'a de sens sur le plan financier que si le coût de possession de la batterie est inférieur à ce que vous paieriez pour utiliser le réseau normalement la nuit.

Gardez à l'esprit que le crédit d'impôt fédéral de 30 % n'est pas seulement disponible pour les panneaux solaires, mais aussi pour les batteries domestiques. Ce crédit d'impôt peut être combiné avec toutes les incitations solaires offertes par les gouvernements locaux et les entreprises de services publics. Le rendement financier offert par un système de batterie solaire s'améliore lorsque vous combinez des incitations de plusieurs programmes.

Les batteries lithium-ion sont considérées comme la meilleure option pour les systèmes d'énergie solaire domestiques, car elles peuvent atteindre une longue durée de vie même dans le cadre d'un cycle de charge quotidien.

Les batteries solaires sont chères mais utiles dans plusieurs applications. Voici quelques cas où le stockage de batteries solaires peut avoir un sens financier pour les utilisateurs résidentiels :

Le cas de l'installation d'une batterie solaire s'améliore également lorsque vous tenez compte des programmes d'incitation du gouvernement local ou de votre entreprise de services publics. Les États-Unis offrent un crédit d'impôt fédéral de 30 % pour les systèmes de batteries domestiques d'une capacité de stockage d'énergie d'au moins 3 kWh. Selon l'endroit où vous vivez, vous pouvez également profiter d'incitatifs locaux pour réduire votre coût global.

Le prix varie selon la marque et le modèle, mais le prix moyen se situe entre 800 et 1 000 dollars par kWh de capacité de batterie. Par exemple, le Tesla Powerwall a une capacité de stockage d'énergie de 13,5 kWh et il se vend environ 11 500 $.

Les batteries solaires ont des avantages et des inconvénients comme toute technologie d'énergie renouvelable. Certaines des principales limitations des batteries solaires incluent :

La durabilité ne devrait pas être un problème lorsque vous utilisez une batterie de haute qualité installée par des professionnels du solaire. Les meilleures batteries solaires sont désormais livrées avec une garantie produit de 10 ans.

Léonard David est ingénieur en électromécanique, titulaire d'un MBA, consultant en énergie et rédacteur technique. Son expérience en efficacité énergétique et en conseil solaire couvre des secteurs tels que la banque, la fabrication textile, la plasturgie, la pharmacie, l'éducation, la transformation alimentaire, l'immobilier et la vente au détail. Il écrit également des articles sur des sujets liés à l'énergie et à l'ingénierie depuis 2015.

Tori Addison est un éditeur qui travaille dans l'industrie du marketing numérique depuis plus de cinq ans. Son expérience comprend des travaux de communication et de marketing dans les secteurs à but non lucratif, gouvernemental et universitaire. Journaliste de métier, elle a commencé sa carrière en couvrant la politique et l'actualité dans la vallée de l'Hudson à New York. Son travail comprenait la couverture des budgets locaux et étatiques, la réglementation financière fédérale et la législation sur les soins de santé.

Léonardo David Tori Addison
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