Types et choix de batteries solaires domestiques

À mesure que la demande de sources d’énergie propres et durables augmente, de plus en plus de propriétaires se tournent vers l’énergie solaire. Un composant essentiel d’un système d’énergie solaire est la batterie solaire, qui stocke l’énergie générée par les panneaux solaires pour une utilisation ultérieure. Dans cet essai, nous aborderons les différents types de batteries solaires pour la maison et vous conseiller sur la sélection de l'option la plus adaptée à votre maison.

Types de batteries solaires résidentielles

Il existe trois principaux types de batteries solaires disponibles pour un usage résidentiel : les batteries au plomb, au lithium-ion et à flux. Chaque type présente des avantages et des inconvénients, ce qui les rend adaptés à différentes applications et exigences.

1. Batteries au plomb

Batteries au plomb sont la technologie la plus ancienne et la plus établie dans l’industrie des batteries. La batterie au plomb est un dispositif de stockage d'énergie chimique utilisant le plomb et le dioxyde de plomb (PbO2) comme substances actives des électrodes négatives et positives, et de l'acide sulfurique dilué comme électrolyte, qui réalise en fait la conversion mutuelle entre l'énergie électrique et l'énergie chimique par voie électrochimique. réaction; c'est la source d'énergie chimique préférée pour toutes sortes de systèmes de stockage d'énergie, d'alimentation électrique de secours et de dispositifs de démarrage progressif/noir.

La tension nominale d'une batterie au plomb monocellulaire est de 2,0 V, qui peut être déchargée à 1,5 V et rechargée à 2,4 V ; dans la pratique, il est souvent connecté en série avec 6 cellules simples pour former un module de batterie au plomb avec une tension nominale de 12 V, puis via une série et un parallèle appropriés sur la base de 12 V, la valeur de tension acceptée par le système (telle que comme 48 V, 96 V) est obtenu pour réaliser un travail normal de charge et de décharge.

Les principaux composants des batteries au plomb comprennent les pôles positifs et négatifs, les plaques polaires, les séparateurs, les électrolytes, les conteneurs, etc. Comme il y a une grande quantité de solution chimique dans le module de batterie, celle-ci est généralement lourde.

Les batteries au plomb sont divisées en deux sous-catégories : les batteries au plomb inondées (FLA) et les batteries au plomb scellées (SLA), qui comprennent à la fois les batteries à tapis de verre absorbant (AGM) et les batteries au gel.

En usage réel, la proportion de batteries colloïdales et plomb-carbone est en augmentation. La capacité de décharge excessive, d'auto-récupération et les performances de charge et de décharge à basse température des batteries colloïdales sont un peu meilleures ; Les batteries plomb-carbone, grâce à l'ajout de carbone (graphène) dans l'électrolyte, préviennent le phénomène de sulfatation des électrodes négatives et améliorent le problème de panne facile des batteries, augmentant ainsi considérablement la durée de vie des batteries.

Le mode de charge des batteries au plomb comporte généralement trois modes : courant constant, tension constante et charge flottante, également appelée charge en trois étapes. Le courant de charge est un paramètre très important, l'unité est généralement exprimée en C. Les paramètres de spécification de la batterie seront clairement marqués avec le courant de charge maximum d'une batterie, généralement 0,1C, 0,2C ou 0,3C ;

Par exemple, si la capacité d'une batterie est de 200 Ah, le courant de charge de 0,1 C est de 0,1 × 200 = 20 A, 0,2 C est de 0,2 × 200 = 40 A ; le meilleur courant de charge d'une batterie au plomb sans entretien doit être d'environ 0,1 C, trop ou pas assez de courant de charge affectera la durée de vie de la batterie.

Avantages :

Faible coût initial

Large disponibilité

Recyclable et respectueux de l'environnement

Inconvénients :

Durée de vie plus courte (3-5 ans)

Densité énergétique inférieure

Un entretien régulier est requis pour les batteries FLA

Ne convient pas aux décharges profondes (50 % ou plus)

2. Batteries lithium-ion

Piles au lithium sont devenues de plus en plus populaires ces dernières années en raison de leurs nombreux avantages par rapport aux batteries au plomb. Ils sont couramment utilisés dans les véhicules électriques, les smartphones et les ordinateurs portables.

La batterie au lithium est une classe de batteries fabriquées à partir de lithium métal ou d'alliage de lithium comme matériaux positifs/négatifs et utilisant une solution électrolytique non aqueuse ; principalement divisé en batteries au lithium métal et batteries au lithium-ion. D'une manière générale, les batteries au lithium font référence aux batteries lithium-ion, qui sont des batteries secondaires, c'est-à-dire qu'elles peuvent prendre en charge la charge et la décharge.

Les batteries au lithium-ion utilisent de l'oxyde métallique en alliage de lithium comme matériau positif, du graphite comme matériau négatif, le corps principal du lithium de stockage de la batterie lithium-ion est le matériau négatif, qui joue un rôle clé dans les performances de charge et de décharge de la batterie. efficacité, nombre de cycles, etc.

Les batteries lithium-ion sont principalement divisées en batteries lithium-cobalt-acide, lithium-manganate, lithium-nickel-acide, lithium-phosphate de fer, batteries ternaires au lithium, etc. en fonction des différents matériaux cathodiques.

Coût de pesage complet, performances, sécurité et autres facteurs, dans le prix réel applications de systèmes de stockage d'énergie , l'utilisation de davantage de batteries au lithium fer phosphate. Les batteries au lithium fer phosphate sont généralement considérées comme exemptes de métaux lourds et de métaux rares et sont des batteries vertes non toxiques et non polluantes.

Il utilise du lithium fer phosphate (LiFePO4) comme matériau d'électrode positive et du carbone comme matériau d'électrode négative, avec une seule cellule évaluée à 3,2 V et une tension de coupure de charge d'environ 3,6 V à 3,65 V ; la tension et la capacité requises sont obtenues en série et en parallèle.

Avantages :

Haute densité énergétique

Durée de vie plus longue (10-15 ans)

Faibles besoins d’entretien

Une plus grande efficacité

Temps de charge plus rapides

Convient pour une décharge profonde (80-90%)

Inconvénients :

Coût initial plus élevé

Sensible aux températures élevées

Infrastructure de recyclage limitée

Principaux indicateurs de performance des batteries monoblocs lithium fer phosphate :

Capacité nominale — en Ah ou mAh

Tension nominale — environ 3,2 V

Tension de fin de charge : environ 3,55 V ~ 3,6 V

Tension de terminaison de décharge-environ 2V ~ 2,5V

Résistance interne — env. <20mΩ

Temps de cycle de la batterie – généralement > 3 000 fois

Taux d'autodécharge : environ 5 % à 8 %

Les batteries au lithium doivent également inclure un BMS (Battery Management System), c'est-à-dire un système de gestion de batterie, qui contient généralement une unité de commande centrale, une unité d'acquisition, une unité d'affichage, une unité d'enregistrement de données et une unité d'extension externe.

Les principales fonctions du BMS sont :

1. Surveillance des paramètres d'une seule batterie
2. Calcul du SOC (état de charge)
3. Surveillance et gestion de la température
4. Contrôle du bilan énergétique de la batterie
5. Diagnostic de panne et alarme
6. Affichage des informations
7. Enregistrement de données
8. Communication avec l'ordinateur supérieur

Choisir la bonne batterie solaire pour votre maison

Lors de la sélection d’une batterie solaire pour toute la maison, tenez compte des facteurs suivants :

        1. Batterie au plomb ou batterie au lithium

Premièrement, la batterie représente une proportion élevée du système de stockage d’énergie. Pour les onduleurs de stockage d'énergie prenant en charge à la fois les batteries au plomb et les batteries au lithium, le choix dépend de la volonté d'investir, du type de projet, de l'emplacement du projet, des exigences de garantie, etc.

La densité énergétique de la batterie au lithium (ρ = E/V) est plus élevée, environ 6 à 7 fois celle de la batterie au plomb, plus petite, plus légère et avec une longue durée de vie, 1,5 à 5 fois celle de la batterie au plomb. Par conséquent, les fabricants généraux de machines de stockage d’énergie qui fournissent des batteries sous garantie sont des batteries au lithium. Cependant, les batteries au lithium ont des performances relativement moins bonnes dans des conditions de basse température, tandis que leur prix est également plus élevé, généralement plus de 2 à 4 fois celui des batteries au plomb.

        2. Sélection de la capacité

La capacité fait référence à la quantité totale d’énergie qu’une batterie peut stocker, mesurée en kilowattheures (kWh). La puissance d’une batterie est la quantité d’électricité qu’elle peut fournir simultanément, mesurée en kilowatts (kW).

La sélection de la capacité de la batterie est la plus importante ou basée sur les besoins de stockage de l'utilisateur à déterminer, tout en tenant compte de la capacité du système. Par exemple, un utilisateur doit stocker 30 kWh/jour, il a installé un ensemble de système de stockage d'énergie hors réseau de 3 kW, et aucun utilitaire complémentaire, alors son ensemble de batteries aura besoin d'au moins 2 jours pour atteindre l'état de charge complète ; rencontrer une saison des pluies continue peut ne pas être complet pendant une longue période.

Cette situation au stade de la conception du système doit prendre en compte les contraintes de divers facteurs, augmenter la capacité d'installation des modules photovoltaïques et augmenter la capacité de production des équipements de contrôle du stockage d'énergie. Les spécifications de la batterie au plomb indiquent « xxx V / xxx Ah », par exemple, 12 V / 100 Ah commun, sa capacité en bloc unique est de 12 × 100 = 1 200 VAh = 1 200 Wh = 1,2 kWh, soit 1,2 degrés d'électricité si la demande de 30 kWh. de capacité de stockage, environ 30 ÷ 1,2=25 pièces.

Les batteries au lithium peuvent généralement être directement sélectionnées en fonction de leur capacité PACK, comme un seul PACK de batterie de 2,56 kWh, 2 packs font 5,12 kWh et 10 font 25,6 kWh.

        3. Batterie haute tension ou batterie basse tension

Il existe des séries haute tension (HT) et basse tension (BT) d'onduleurs de stockage d'énergie et, par conséquent, il existe des batteries solaires domestiques haute tension et basse tension. L'onduleur de batterie à sortie monophasée générale avec batterie basse tension, la tension aux bornes est d'environ 48 V ~ 52 V.

À l'heure actuelle, si le choix des batteries au plomb, à travers quatre séries 12V à 48V ; si les batteries au lithium peuvent choisir directement le niveau de tension de la batterie 48 V ; Machine de stockage d'énergie intégrée (hybride) triphasée et hors réseau avec batterie solaire domestique haute tension, la tension est d'environ 100 V ~ 550 V ; machine intégrée plus puissante, la tension de la batterie est plus élevée, comme BSLBATT Série MatchBox et machine intégrée hors réseau, sa tension nominale de batterie est de 716 V, la plage de tension peut être de 627 à 817 V, la méthode série et parallèle est similaire à la batterie basse tension.

        4. Profondeur de décharge (DoD)

Le DoD est le pourcentage de la capacité d'une batterie qui peut être utilisée avant de devoir être rechargée. Un DoD plus élevé signifie que vous pouvez utiliser davantage d’énergie stockée dans la batterie avant de devoir la recharger. Recherchez une batterie avec un DoD d'au moins 80 % pour tirer le meilleur parti de votre énergie stockée.

        5. Compatibilité

Assurez-vous que la batterie solaire que vous choisissez est compatible avec votre système d'énergie solaire existant, y compris l'onduleur et le contrôleur de charge. Certaines batteries peuvent nécessiter un équipement spécifique ou une configuration particulière, il est donc essentiel de vérifier la compatibilité avant de prendre une décision.

        6. Durée de vie de la batterie et garantie

Les batteries solaires ont une durée de vie limitée, généralement mesurée en cycles (un cycle correspond à une charge et une décharge complètes). Le nombre de cycles qu’une batterie peut effectuer avant que sa capacité ne diminue de manière significative déterminera sa durée de vie. Recherchez une batterie avec une longue durée de vie et une garantie garantissant un certain nombre de cycles ou d'années d'utilisation.

En conclusion, il n’existe pas de solution universelle lorsqu’il s’agit de choisir une batterie solaire domestique. En évaluant vos besoins énergétiques, votre budget, vos contraintes d’espace, votre climat et votre impact environnemental, vous pouvez prendre une décision éclairée qui correspond le mieux à vos besoins. À mesure que la technologie des batteries solaires continue de progresser, les propriétaires auront encore plus d’options parmi lesquelles choisir, rendant la transition vers une énergie propre et durable plus accessible à tous.