Quelle est la durée de vie des batteries de stockage résidentielles ?

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D’après pv magazine international.

Dans les parties 1 et 2 de cette série, le  magazine pv a passé en revue la durée de vie productive des panneaux solaires résidentiels  et des  onduleurs . Ici, nous examinons les batteries domestiques, leur performance dans le temps et leur durée de vie.

Le stockage d’énergie résidentiel est devenu une composante de plus en plus populaire du solaire domestique. Une récente enquête menée par SunPower auprès de plus de 1 500 ménages a montré qu’environ 40 % des Américains s’inquiètent régulièrement des coupures de courant. Parmi les personnes interrogées qui envisagent d’installer un système solaire chez elles, 70 % ont déclaré qu’elles prévoyaient d’inclure un système de stockage d’énergie par batterie.

En plus de fournir une alimentation de secours pendant les pannes, la plupart des batteries sont dotées d’une technologie qui permet de programmer intelligemment l’importation et l’exportation d’énergie. L’idée est ici de maximiser la valeur du système solaire de la maison. Et certaines batteries sont optimisées pour intégrer un chargeur de véhicule électrique.

Même si le déploiement du stockage d’énergie ne cesse de grimper, les taux de raccordement de batteries restent faibles. Selon le Lawrence Berkeley National Laboratory (LBL), en 2020, seulement 8,1 % des systèmes solaires résidentiels seront équipés de systèmes de stockage.

De nombreuses options existent avec de multiples circuits chimiques de batteries disponibles pour le stockage d’énergie à domicile. Cependant, le résultat final est qu’aux États-Unis, deux marques dominent le secteur. Selon le LBL, plus de 90 % du marché est approvisionné par LG Chem et Tesla Powerwall, qui proposent des batteries lithium-ion. Tesla contrôle plus de 60 % de l’ensemble du marché.

Le Tesla PowerWall bénéficie d’une garantie limitée qui stipule que l’appareil est exempt de tout défaut pendant les 10 années suivant son installation. Elle garantit également que le PowerWall commence sa vie avec une capacité de 13,5 kWh, et qu’il conserve sa capacité énergétique en fonction d’un calendrier de dégradation.

LG affirme que son système conservera au moins 60 % de sa capacité énergétique nominale (9,8 kWh) pendant 10 ans. La batterie doit fonctionner entre -10 C° et 45 C° pour rester couverte par la garantie. Le débit total d’énergie dans le cadre de la garantie est limité à 27,4 MWh.

Vie de la batterie

L’installateur solaire Sunrun a déclaré que les batteries peuvent durer entre cinq et 15 ans. Cela signifie qu’un remplacement sera probablement nécessaire pendant les 20 à 30 ans de vie d’un système solaire.

L’espérance de vie de la batterie est principalement déterminée par les cycles d’utilisation. Comme le démontrent les garanties des produits LG et Tesla, des seuils de 60 % ou 70 % de capacité sont garantis pendant un certain nombre de cycles de charge.

Deux scénarios d’utilisation entraînent cette dégradation : la surcharge et la charge d’entretien, a déclaré l’Institut Faraday. La surcharge est le fait de pousser du courant dans une batterie qui est complètement chargée. Cela peut provoquer une surchauffe ou même potentiellement prendre feu. La charge d’entretien implique un processus dans lequel la batterie est continuellement chargée jusqu’à 100 %, et inévitablement des pertes se produisent. Le rebond entre 100 % et un peu moins de 100 % peut élever les températures internes, diminuer la capacité et la durée de vie.

Une autre cause de dégradation au fil du temps est la perte de lithium-ions mobiles dans la batterie, a déclaré Faraday. Des réactions secondaires dans la batterie peuvent piéger le lithium utilisable libre, réduisant ainsi progressivement la capacité.

Bien que les températures froides puissent empêcher une batterie lithium-ion de fonctionner, elles ne dégradent pas réellement la batterie et ne raccourcissent pas sa durée de vie effective. La durée de vie globale de la batterie est cependant diminuée à des températures élevées, a déclaré l’Institut Faraday. En effet, l’électrolyte qui se trouve entre les électrodes se décompose à des températures élevées, ce qui fait que la batterie perd sa capacité de navette Li-ion. Cela peut réduire le nombre d’ions Li que l’électrode peut accepter dans sa structure, épuisant ainsi la capacité de la batterie lithium-ion.

Entretien de la batterie

Il est recommandé par le National Renewable Energy Laboratory (NREL) d’installer une batterie dans un endroit frais et sec, de préférence un garage, où l’impact d’un incendie (une menace faible mais potentielle) peut être minimisé. Les batteries et les composants qui les entourent doivent avoir un espacement approprié pour permettre le refroidissement, et des contrôles de maintenance réguliers peuvent être utiles pour assurer un fonctionnement optimal.

Le NREL a déclaré que, dans la mesure du possible, il est préférable d’éviter les décharges profondes répétées des batteries. En effet, plus elles sont déchargées, plus la durée de vie est courte. Si la batterie domestique se décharge profondément chaque jour, il est peut-être temps d’augmenter la taille du parc de batteries.

Les batteries en série doivent être maintenues à la même charge, a déclaré le NREL. Bien que l’ensemble du groupe de batteries puisse afficher une charge globale de 24 volts, la tension peut varier entre les batteries, ce qui est moins bénéfique pour protéger l’ensemble du système à long terme. De plus, le NREL recommande de définir les points de consigne de tension corrects pour les chargeurs et les contrôleurs de charge, en accord avec les informations fournies par le fabricant.

Toujours selon le NREL, des inspections devraient également avoir lieu fréquemment. Dans la liste des choses à vérifier, on peut mentionner les fuites (accumulation à l’extérieur de la batterie), les niveaux de liquide appropriés et une tension égale. Le NREL a aussi déclaré que chaque fabricant de batterie peut avoir des recommandations spécifiques. Aussi effectuer la maintenance en accord avec les recommandations constructeur et prendre connaissance des fiches techniques d’une batterie sont deux bonnes pratiques.

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