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Depuis le début de la pandémie du coronavirus, nous avons reçu une quantité phénoménale d’appels de personnes qui nous demandait si d’être autonome en énergie avec un système d’énergie solaire avec des batteries est réaliste. Quoique ce désir d’autonomie énergétique est tout à fait compréhensible, il ne faut pas oublier qu’il n’est pas accessible à tout le monde. En effet, les sacrifices à faire ne sont pas toujours faciles et demandent beaucoup de gestion énergétique, sans oublier le fait qu’ils viennent avec un coût financier assez élevé.

Cet article répond aux questions suivantes :

  • Quelle est la capacité moyenne d’une batterie?
  • De combien de batteries ais-je besoin?
  • Quel est le prix d’une batterie?
  • Quelle est la durée de vie moyenne d’une batterie?
  • Quels sont les sacrifices à faire?
  • Batterie vs génératrice : quoi choisir?
  • Ais-je vraiment besoin d’un backup?
  • Puis-je commencer par installer un système d’énergie solaire standard et ajouter des batteries par la suite?

Quelle est la capacité moyenne d’une batterie?

La capacité d’une batterie correspond à la quantité d’énergie qu’elle peut stocker. Elle est exprimée en ampère-heure (Ah) et dépend des caractéristiques intrinsèques des matériaux qu’elle contient. Elle varie de 5 à 1500 Ah par batterie, quoique les modèles les plus communs ont une capacité de 50 à 150 Ah.

Plus une batterie a une capacité élevée, plus grande est l’autonomie énergétique qu’elle procure. L’acquisition de batteries à plus grande capacité est donc suggérée, bien que leur coût d’achat soit supérieur à celui des batteries à plus faible capacité.

De combien de batteries ais-je besoin?

Selon Hydro-Québec, une maison unifamiliale de 2000 pieds carrés qui ne possède pas de piscine ou de spa consomme en moyenne 25 000 kWh d’électricité par an (en incluant le chauffage). Cette consommation équivaut théoriquement à 70 kWh/jour. Toutefois, étant donné que notre consommation électrique hivernale moyenne est de deux à trois fois supérieure à notre consommation électrique estivale moyenne, diviser ce 25 000 kWh par le nombre de jours dans l’année ne serait pas représentatif d’une consommation électrique journalière moyenne. Supposons donc qu’en période hivernale votre demande électrique est de 120 kWh/jour et qu’elle oscille autour des 45 kWh/jour pour le restant de l’année. En excluant le chauffage qui compte généralement pour 60% de notre consommation électrique, votre demande énergétique est de 48 kWh/jour en période hivernale et de 18 kWh/jour pour le reste de l’année.

Pour avoir 12 heures d’autonomie dans le pire scénario possible, il faudrait avoir 24 kWh d’énergie stockée. Ce 24 kWh équivaut à 1000 Ah en supposant que votre banque de batterie est à 24V (24 000 Wh ÷ 24V = 1000 Ah). Sachant que les batteries de 100 Ah de capacité et de 12V de tension sont les plus populaires, atteindre ces 1000 Ah d’autonomie à 24V de tension nécessite le branchement de deux batteries en série (24V ÷ 12V/batterie = 2 batteries) et de dix batteries en parallèle (1000 Ah ÷ 100 Ah/batterie = 10 batteries). Le nombre total de batteries nécessaire est donc de 20 (nombre de batteries en série * nombre de batteries en parallèle = nombre de batteries total).

Ainsi, avec 20 batteries de 100 Ah/12V, vous êtes théoriquement en mesure d’avoir 12 heures d’autonomie selon le niveau de consommation québécois moyen. Bien évidemment, ce scénario est théorique et peut varier si votre niveau de consommation est supérieur ou inférieur au 25 000 kWh/an.  

Quel est le prix d’une batterie?

Les gens sont souvent choqués d’apprendre le véritable coût d’une batterie, et pour beaucoup, la conversation commence et s’arrête là. En effet, en voyant le prix d’une seule batterie (sachant que vous pouvez en avoir besoin jusqu’à 20 selon le scénario théorique précèdent), peu sont ceux qui continue leurs démarches.

À ce sujet, le tableau ci-dessous montre le prix moyen d’une seule batterie selon sa capacité. Il est à noter que le prix varie énormément selon la technologie choisit (lithium-ion, plomb-acide, AGM ou Gel) et qu’il est sujet à variation dépendamment du fournisseur. Les prix sont avant taxes et sont en dollars canadiens. Lorsqu’une case est vide, cela signifie que la technologie de batterie n’est pas disponible pour la capacité donnée.

Le tableau ci-haut montre que les batteries plomb-acide ont de très faibles capacités face aux trois autres technologies de batteries. Bien qu’elles soient beaucoup plus abordables, les batteries plomb-acide sont généralement utilisées pour des utilités énergétiques de base plutôt que pour un système de secours étant donné qu’un trop grand nombre de batteries serait nécessaire pour atteindre une autonomie satisfaisante.

À l’égard des prix montrés ci-haut, le tableau ci-dessous montre le coût des 20 batteries nécessaires selon le scénario de 12 heures d’autonomie présenté précédemment. Pour les batteries plomb-acide, le modèle de 10Ah/12V a été utilisé alors que pour les trois autres technologies, le modèle de 100Ah/12V a été utilisé. Le choix de ces modèles se justifie par leur popularité et leur disponibilité dans plusieurs commerces au détail.

Le tableau montre que dans le meilleur scénario possible, une autonomie énergétique de 12 heures vous couterait 7500$ (avant taxes) alors que dans le pire cas il couterait 30 000$. Il faut rappeler que ce coût n’inclue que les batteries et exclue le coût des panneaux solaires, du système d’ancrage des panneaux solaires, des onduleurs, du câblage et de la main-d’œuvre.

Quelle est la durée de vie moyenne d’une batterie?

Non seulement les batteries coûtent chères, mais elles ne durent pas longtemps. Leur durée de vie varie entre 2 et 5 ans dépendamment des conditions d’entreposage, de l’intensité des appels de puissance ainsi que des profondeurs de décharges moyennes.

  • Les conditions d’entreposage fait référence au lieu (intérieur ou extérieur, intérieur étant fortement suggéré) ainsi qu’à la température ambiante (20°C est idéal; plus l’écart est grand, autant négatif que positif, moins grande est la durée de vie de l’accumulateur).
  • L’appel en puissance correspond à l’intensité du courant de décharge généré par l’utilisation d’un ou plusieurs appareil(s). Plus l’intensité est élevée, moins grande est la durée de vie de l’accumulateur au long terme.
  • La profondeur des décharges moyennes correspond à la quantité d’énergie puisée dans la batterie avant sa recharge. Plus la profondeur des décharges est élevée, moins grande est la durée de vie de l’accumulateur au long terme.

Cela dit, il est important de mentionner que les batteries n’arrêtent pas de fonctionner après 5 ans, mais qu’elles ont plutôt une densité énergétique moindre. Sa diminution de capacité dépend de l’ensemble des facteurs expliqués précédemment et est difficilement prévisible étant donné sa non-linéarité.

Ainsi, si une batterie a une capacité de 100 Ah à son achat, elle peut avoir 70 Ah après 5 ans, voir même 50 Ah. Elle fonctionne encore, mais stocke moins d’énergie. Cela veut dire que plus vieilles sont vos batteries, plus petite sera l’autonomie énergétique qu’elles vous procurent.

En quoi consistent les sacrifices énergétiques?

Vivre avec des batteries nécessite de faire des sacrifices si l’on ne veut pas les décharger trop rapidement et diminuer leur durée de vie hâtivement (qui est déjà courte à la base). Les sacrifices sont par rapport à la quantité d’appareils que l’on peut utiliser en même temps ainsi qu’à la quantité d’appareils que l’on peut utiliser dans une journée.

La quantité d’appareils que l’on peut utiliser en même temps fait référence au concept de puissance (ou de l’appel de puissance), qui correspond à l’intensité du courant de décharge de la batterie induite par l’utilisation d’un appareil électrique donné. Le problème est que la capacité d’une batterie diminue exponentiellement plus l’intensité du courant de décharge augmente, cette dernière augmentant plus la puissance d’un appareil électrique est élevée. Ainsi, la capacité d’une batterie est étroitement liée à la puissance des appareils qu’elle alimente.

Cela veut donc dire que si vous ne voulez pas trop drainer rapidement l’énergie contenue dans vos batteries, il faut faire attention à la puissance des appareils que vous décidez de faire fonctionner en même temps. La puissance d’un appareil est mesurée en watts et est souvent indiquée sur la fiche technique de l’appareil. Un appareil de 1000 watts de puissance est considéré comme ayant une puissance élevée. En cas de doute, ce site web vous donne une bonne idée de la puissance moyenne des appareils de notre quotidien (http://energie-developpement.blogspot.com/2011/09/consommations-classiques-des-appareils.html).

La figure ci-dessous montre la vitesse de décharge d’une batterie plomb-acide (axe des x) face à l’augmentation de l’intensité de son courant de décharge (axe des y). La courbe de couleur bleu pâle est pour une intensité de décharge faible alors que la courbe de couleur bleu foncé est pour une intensité de décharge élevée. La batterie de la courbe bleu pâle se décharge en un peu moins que 9 heures alors que la batterie de la courbe en bleu foncé se décharge en à peine 1 heure. Malheureusement, ce phénomène est applicable pour tout type de batterie et est inévitable.

La quantité d’appareils que l’on peut utiliser dans une même journée fait référence au concept d’énergie. Plus vous utiliserez d’appareils simultanément, plus grande sera l’énergie nécessaire pour les faire fonctionner. Dans la même logique que précédemment, si vous ne voulez pas trop drainer rapidement l’énergie contenue dans vos batteries, il faut faire attention à la quantité d’appareils que vous utiliserez dans une même journée.

Batterie vs génératrice : quoi choisir?

Les batteries ne sont pas la seule option pour l’alimentation de secours. En effet, vous pourriez vous procurer une génératrice au gaz qui couterait moins cher, fournirait plus d’énergie et aurait une plus grande durée de vie.

Néanmoins, les batteries ont l’avantage d’être plus durables et respectueuses de l’environnement, avec la possibilité supplémentaire de se recharger à partir du solaire, ce dont les génératrices ne peuvent pas faire.

De plus, le temps de démarrage d’une génératrice est de quelques minutes (face à quelques millisecondes pour une batterie), ce qui signifie que lors d’une panne, le courant ne revient pas instantanément lorsqu’on a une génératrice. Ainsi, si certains appareils doivent absolument restés allumés en permanence, le temps de démarrage de la génératrice cause problème.

Ais-je vraiment besoin d’un backup?

Dans de nombreuses situations, les pannes de courant ne sont rien de plus qu’un inconvénient mineur étant donné leur faible durée. Si la puissance du réseau est stable et que vous ne subissez qu’une ou deux pannes par année, il est assez facile d’attendre patiemment le retour du courant. Un système de secours dédié dans ces situations ne vaut probablement pas l’investissement, même dans le cas d’une génératrice.

Il existe néanmoins certains scénarios où la puissance de sauvegarde peut être inestimable:

  • Lorsque vous vivez dans une zone où il y a des catastrophes naturelles fréquentes
  • Lorsque vous vivez dans une zone avec des pannes de courant fréquentes en raison d’un réseau électrique peu fiable
  • Lorsque vous devez absolument faire fonctionner de l’équipement ou des appareils électroniques essentiels qui doivent rester allumés en tout temps.

Nous vous encourageons donc à réfléchir à la nécessité d’une panne de courant ininterrompue, comme dans certains cas ci-dessus. Beaucoup de gens qui explorent le monde des batteries se rendent compte que l’investissement n’en vaut pas la peine et finissent par opter pour un générateur simple ou même rien du tout.

Puis-je commencer par installer un système d’énergie solaire standard et ajouter des batteries par la suite?

Beaucoup de gens commencent par faire installer un système d’’énergie solaire sans batterie, pour éventuellement ajouter des batteries lorsque leur budget le permet. C’est faisable, mais il est important de planifier votre système en pensant à une future expansion. En effet, certains onduleurs sont configurés pour gérer les panneaux solaires alors que d’autres ne fonctionnent qu’avec des batteries.

Il existe trois types d’onduleurs; les onduleurs réseaux (grid-tied inverters), les onduleurs pour batteries (storage ready inverters) et les onduleurs hybrides (hybrid inverters). Les onduleurs réseaux ont comme fonction de transformer le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif alors que les onduleurs pour batteries ont comme fonction de puiser le courant continu des batteries et de le transformer en courant alternatif. Un onduleur réseau ne peut pas faire le travail d’un onduleur pour batterie et un onduleur pour batterie ne peut pas faire le travail d’un onduleur réseau. Les deux types d’onduleurs ont donc des fonctions distinctes et ne s’interchangent pas.

Les onduleurs hybrides quant à eux sont des onduleurs intelligents capable d’effectuer le travail des onduleurs réseaux et des onduleurs pour batteries. Ils sont évidement plus dispendieux que les deux autres types d’onduleurs, mais le fait qu’ils comblent deux fonctions contrebalance en partie le surcoût.  Cela dit, plutôt que de systématiquement stocker l’énergie dans des batteries (avec des pertes de rendements d’au moins 20%selon la technologie actuelle), les onduleurs hybrides ne stockent de l’énergie dans les batteries que lorsque c’est nécessaire. Dans le cas où il y a plus de production que de consommation, l’onduleur hybride recharge les batteries alors que lorsqu’il y a plus de consommation que de production, l’électricité produite par les panneaux solaires est directement envoyée vers vos appareils électriques. Les onduleurs hybrides limitent donc les pertes de conversion, ce qui vous procure indirectement plus d’énergie.

Cela dit, si vous voulez commencer par faire installer un système d’’énergie solaire sans batterie, pour éventuellement ajouter des batteries, il est fortement suggéré d’opter pour l’installation d’onduleurs hybrides étant donné qu’ils diminuent la quantité d’onduleurs à acheter.

Si vous possédez déjà de l’énergie solaire et que vous souhaitez ajouter une alimentation de secours, vous devrez probablement ajouter un onduleur pour batteries. Vous devrez peut-être également modifier votre panneau de service électrique pour ajouter un panneau de sauvegarde dédié, ce qui nécessite une bonne quantité de travaux électriques. Voilà pourquoi nous suggérons d’opter directement pour un onduleur hybride.

Conclusion

Pour conclure, dans le contexte économique et énergétique actuel, l’autonomie énergétique à l’aide de batteries est encore très inaccessible pour la majorité de la population. Étant très dispendieuses et ayant une durée de vie assez faible, l’acquisition de batteries n’est pas recommandée pour ceux qui subissent des pannes de courantes peu fréquentes et de durée limitée. Néanmoins, dans le cas des installations hors-réseau (comme un chalet), l’acquisition de batteries reste tout de même intéressant dû au confort qu’elles vous offrent. Il faut toutefois garder en tête que vous ne pourrez pas avoir le même style de vie que lorsque vous êtes branché au réseau d’Hydro-Québec.

N’hésitez pas à nous contacter pour obtenir davantage d’information, il nous fera plaisir de vous aider. Nos systèmes d’énergie solaire abordables, fiables et clés en main vous satisferont pleinement. Donnez-nous la chance de vous impressionner et de partager notre expertise solaire avec vous.