Batteries solaires au lithium ou au plomb-acide : profondeur de décharge, cycles et amortissement

Une batterie solaire qui coûte deux fois moins cher à l'achat peut revenir plus cher sur toute la durée de vie du système. L'erreur la plus courante consiste à comparer les batteries uniquement en fonction du prix d'achat ou des kilowattheures nominaux. Pour comparer le stockage solaire au lithium et au plomb-acide, l'énergie utilisable, la durée de vie en cycles, les conditions de fonctionnement et la main-d'œuvre nécessaire au remplacement offrent des critères de comparaison plus pertinents.

## Comparer la capacité utilisable, pas seulement la capacité nominale La capacité nominale d'une batterie n'est pas nécessairement celle à prendre en compte pour le dimensionnement. La profondeur de décharge (DoD) correspond à la part de la capacité nominale prélevée au cours d'un cycle. Utiliser régulièrement une batterie au plomb-acide avec une DoD élevée peut réduire sa durée de vie ; les systèmes hors réseau limitent donc souvent la décharge habituelle à environ 50 %. Les batteries LiFePO4 prennent généralement en charge une DoD utilisable plus élevée, sous réserve des limites du fabricant et des paramètres du BMS.

Pour une comparaison simple, considérons deux bancs de 10 kWh nominaux. Avec une DoD prévue de 50 %, le banc au plomb-acide fournit environ 5 kWh d'énergie en courant continu avant les pertes de conversion. Avec une DoD prévue de 80 %, un banc LiFePO4 fournit environ 8 kWh. Il s'agit d'hypothèses de dimensionnement, et non de valeurs universelles ; vérifiez la fiche technique de la batterie, les limites de l'onduleur, la plage de températures et les conditions de garantie.

L'énergie disponible pour les charges en courant alternatif sera inférieure à l'énergie en courant continu stockée, en raison des pertes de l'onduleur et du câblage. Pour un dimensionnement équitable, comparez l'énergie utilisable à la limite du système et prévoyez une capacité de réserve pour les périodes nuageuses, les limites de décharge et le vieillissement, plutôt que de dimensionner le système pour une seule journée idéale.

## Durée de vie en cycles et profil de fonctionnement La durée de vie en cycles est généralement spécifiée pour une DoD, une température, un taux de charge et un seuil de capacité en fin de vie précis. Un nombre de cycles est difficile à comparer sans connaître ces conditions de test. Les produits LiFePO4 indiquent souvent plusieurs milliers de cycles dans des conditions spécifiées ; la durée de vie des batteries au plomb-acide à électrolyte liquide et AGM varie considérablement selon leur conception et peut diminuer si elles sont profondément déchargées ou rechargées de façon incomplète.

- Vérifiez la DoD utilisée pour le test de durée de vie en cycles et le seuil de capacité indiqué pour la fin de vie.

- Assurez-vous que le taux C de charge et de décharge spécifié correspond à l'onduleur et au régulateur de charge solaire.

- Vérifiez les limites de température et si le BMS réduit la charge ou la décharge par temps froid.

- Pour le plomb-acide, tenez compte de la ventilation et du profil de charge nécessaire pour atteindre une charge complète.

Une batterie utilisée pour des cycles quotidiens n'a pas le même profil de service qu'une batterie réservée aux secours occasionnels. Les charges partielles fréquentes peuvent particulièrement affecter les performances du plomb-acide, tandis que le BMS d'une batterie au lithium surveille la tension des cellules, le courant et la température, et peut déconnecter le pack lorsque les limites de protection sont atteintes. Vérifiez la coordination de ses paramètres avec l'onduleur et le chargeur.

## Comparaison des coûts et du retour sur investissement Pour une première comparaison des coûts, utilisez l'énergie totale fournie sur la durée de vie : divisez le coût total d'installation et de remplacement par l'énergie fournie pendant la période de service prévue. Tenez compte de la batterie, du câblage, de l'installation, de la maintenance, des temps d'arrêt et de la mise au rebut. Ne considérez pas les calculs fondés sur la durée de vie en cycles comme une garantie : le débit énergétique réel dépend de la température, de la charge, du profil de consommation et de la dégradation de la batterie.

À titre d'exemple, supposons qu'un banc au plomb-acide de 10 kWh coûte 2 000 $ installé, offre 5 kWh d'énergie utilisable quotidienne prévue et soit budgété pour 700 cycles équivalents. Il représente environ 3 500 kWh avant les pertes de conversion, soit approximativement 0,57 $ par kWh de courant continu fourni. Un banc LiFePO4 de 4 000 $, offrant 8 kWh d'énergie utilisable prévue et 3 000 cycles équivalents, représente environ 24 000 kWh, soit approximativement 0,17 $ par kWh de courant continu fourni. Cette comparaison illustrative exclut les coûts de remplacement et de financement et repose sur des chiffres supposés, et non sur des garanties produit.

Dans cet exemple, l'option lithium a un prix initial plus élevé, mais un coût modélisé inférieur par kilowattheure fourni. Le retour sur investissement dépend de la prime de prix réelle, du débit quotidien, du calendrier de remplacement, de la valeur de l'électricité et de la capacité du système à utiliser la capacité supplémentaire. Si la batterie est rarement cyclée ou si le site ne peut pas répondre aux exigences de charge et de protection du lithium, l'avantage modélisé peut diminuer.

## Adéquation, sécurité et approvisionnement Le plomb-acide peut convenir aux acheteurs qui privilégient un faible coût initial, des pratiques de maintenance bien établies ou un usage de secours peu fréquent. LiFePO4 est souvent envisagé pour les cycles quotidiens lorsque la capacité utilisable supérieure, la maintenance réduite et le remplacement moins fréquent sont importants. Avant de choisir la chimie, comparez les dimensions et le poids du pack, les limites de fonctionnement en parallèle, le protocole de communication, le courant nominal du BMS et la compatibilité avec l'onduleur.

Pour un pack au lithium, demandez la documentation applicable en matière de sécurité et de transport, notamment la documentation d'essai UN38.3 pour le transport et les preuves de conformité à IEC 62619 ou UL 1973 lorsque celles-ci sont pertinentes pour le produit et l'installation. Le champ des certifications varie selon le modèle et le marché ; vérifiez la configuration exacte de la batterie et les exigences des codes locaux au lieu de vous fier à une déclaration générale.

Pour un stockage solaire sur mesure, évaluez les capacités OEM/ODM en parallèle avec la quantité minimale de commande (MOQ) et le délai de livraison. Newbeebattery peut intervenir en tant que partenaire OEM/ODM pour des packs sur mesure afin d'adapter la tension, la capacité, le fonctionnement du BMS, le boîtier et les interfaces système aux spécifications du projet.

## Conclusion Le choix pratique entre lithium et plomb-acide pour une installation solaire ne se résume pas à comparer le prix des chimies. Calculez l'énergie utilisable et le coût de l'énergie fournie sur toute la durée de vie à partir du cycle de fonctionnement réel, puis vérifiez les conditions de durée de vie en cycles, le taux C, la protection, la compatibilité et la conformité de la batterie exacte.