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Stockage de l’électricité : les batteries domestiques à utiliser

Par Branche toi – le dans Dossiers

En un temps où l’autoconsommation avance à grands pas, le stockage de l’électricité ne coûte pas aussi cher qu’il y a quelques années. Cette baisse continue résulte notamment  de la baisse du prix des batteries domestiques et l’arrivée de nouvelles technologies de stockage de l’énergie.

Après tout, si elles ne peuvent encore se faire définitivement une place en France, les énergies renouvelables sont de plus en plus adoptées par les ménages. Quoi qu’il en soit, les batteries sont au cœur de ce domaine, permettant de stocker chez soi l’énergie produite par les panneaux solaires, de favoriser l’autoconsommation, voire de réduire la facture d’électricité pour certains. Alors, quel est l’intérêt d’opter pour une batterie domestique ? Quels sont les usages recommandés ? Cet investissement est-il rentable, à l’heure où le prix des modèles actuels n’est pas encore donné ?

Le principe de fonctionnement des batteries domestiques

Le concept du stockage d’énergie à domicile n’est pas nouveau. La production d’énergie solaire photovoltaïque (PV) et éolienne sur des propriétés éloignées du réseau électrique, utilise depuis longtemps le stockage sur batterie pour capturer l’électricité inutilisée en vue d’une utilisation ultérieure. D’ailleurs, il est fort probable que dans les 5 à 10 prochaines années, la plupart des maisons équipées de panneaux solaires disposeront d’un tel système de stockage.

Le fonctionnement de la batterie domestique est simple : des panneaux solaires (ou des éoliennes) captent de l’énergie à partir du soleil ou du vent pendant la journée afin de l’utiliser ultérieurement. En effet, l’éolien et le solaire sont des sources d’énergies intermittentes, et non continues : quand le soleil ne se montre pas ou que le vent ne souffle pas, aucune énergie ne peut être captée par les dispositifs. En France, nous rencontrons constamment cette condition en hiver.

En revanche, lorsque les conditions estivales le permettent, les sources produisent un maximum d’électricité, voire produisent de l’énergie en excès. Le stockage sur batterie constitue donc un élément clé de la rentabilité des énergies renouvelables, permettant d’utiliser ultérieurement l’électricité qui, normalement, serait gaspillée.

L’éolien et le solaire sont des sources d’énergies intermittentes, et non continues.

Pourquoi installer une batterie à la maison ?

L’achat d’une batterie domestique représente un véritable investissement dont la rentabilité dépend du contexte d’utilisation, selon qu’on utilise des éoliennes, des panneaux photovoltaïques ou encore aucune source d’énergie.

Utiliser une batterie domestique sans panneau solaire ni éolienne

Effectivement, il est tout à fait possible d’installer une batterie chez vous sans que vous ayez un dispositif permettant de capter une énergie renouvelable. Dans ce cas, la batterie servira à stocker l’électricité seulement lorsqu’elle est la moins chère (pendant les heures creuses). Vous pouvez ensuite utiliser cette énergie dans la journée ou encore le soir, lorsque le tarif de l’électricité est plus cher. Cependant, il faut savoir que les économies réalisées dans ce cas ne seront pas vraiment perceptibles sur une année. D’autant que la réglementation en France n’autorise pas encore cette méthode, même si celle-ci est pratiquée en Europe.

Utiliser des batteries domestiques avec une éolienne ou un panneau solaire

Par contre, une pratique de plus en plus courante dans l’Hexagone consiste à associer des panneaux solaires ou des éoliennes avec une ou plusieurs batteries. En effet, l’énergie renouvelable produite en excès dans la journée est souvent gaspillée faute de pouvoir être utilisée, ce qui vous oblige à vous contenter de l’électricité payante durant la nuit.

Une batterie domestique permet donc de stocker l’énergie produite afin de la réutiliser lorsque l’électricité est plus chère. Que ce soit pour favoriser l’autoconsommation ou pour réaliser des économies substantielles sur la facture d’électricité, une batterie peut assurer jusqu’à 100% de l’alimentation dans certaines régions.

Comment choisir ses batteries domestiques ?

L’installation d’une batterie domestique apporte bien des avantages pour l’alimentation en électricité d’une maison. Mais encore faut-il bien choisir la batterie solaire ou éolienne pour tirer pleinement parti de ses capacités. Pour ce faire, vous devez considérer certaines caractéristiques techniques, comme la durée de vie de la batterie ou la quantité d’énergie qu’elle peut fournir.

Une des préoccupations les plus courantes pour ceux qui envisagent d’acheter une batterie solaire est la sécurité. Les batteries solaires sont généralement très fiables, mais, tout comme la batterie de votre voiture (électrique ou thermique), il est indispensable de respecter le manuel d’utilisation et de suivre les conseils de votre installateur solaire.

Par ailleurs, il faut savoir que les batteries domestiques se déclinent dans différentes tailles et compositions chimiques, chacune possédant ses propres avantages et inconvénients. C’est pourquoi il faut absolument que vous preniez en compte vos besoins, la production d’électricité dont votre ménage a besoin. C’est seulement après que vous pourriez comparer tous les modèles existants en fonction de vos critères de choix.

La technologie de la batterie domestique

Si la batterie Lithium-ion est actuellement l’incontournable du stockage d’électricité par batterie, d’autres technologies de composition chimique existent également. Certes, la plupart de ces technologies anciennes ont été abandonnées pour leur efficacité relative, mais d’autres compositions chimiques émergent également. Tour d’horizon sur les principales technologies de batterie domestique.

Les batteries domestiques se déclinent dans différentes tailles et compositions chimiques, chacune possédant ses propres avantages et inconvénients.

La batterie au plomb-acide

Les batteries au plomb sont une technologie utilisée dans les systèmes énergétiques hors réseau depuis des décennies. Bien que sa durée de vie soit relativement courte et sa profondeur de charge largement inférieure à celle des autres types de batteries, la technologie au plomb-acide constitue l’une des alternatives les moins chères sur le marché du stockage d’électricité domestique. Que ce soit pour favoriser l’autoconsommation ou réduire sa facture d’électricité, la batterie domestique au plomb-acide constitue un très bon choix.

La batterie au Lithium-ion

La majorité des nouvelles technologies de stockage d’énergie domestique tirent aujourd’hui parti de la composition chimique au Lithium-ion. En effet, les batteries au Lithium-ion sont plus légères et plus compactes que les batteries au plomb. Elles possèdent également une durée de vie plus longue et une capacité de charge supérieure à celles des batteries au plomb. Cependant, un inconvénient majeur des batteries au Lithium-ion est qu’elles sont plus chères que leurs équivalentes au plomb-acide.

La batterie à l’eau salée

La batterie à l’eau salée est un nouveau venu dans le secteur du stockage d’énergie domestique. Contrairement aux autres solutions de stockage d’énergie domestique, les batteries à l’eau salée ne contiennent pas de métaux lourds, mais utilisent plutôt des électrolytes au sodium. Alors que les batteries en fin de vie qui utilisent des métaux lourds, notamment les batteries au plomb-acide et les batteries lithium-ion, doivent être détruites à l’aide de procédés spéciaux, une batterie à l’eau salée peut être facilement recyclée. Cependant, cette nouvelle technologie n’a pas encore totalement prouvé ses mérites, la seule entreprise qui l’a exploitée dans l’usage domestique (Aquion) s’étant déclarée en faillite en 2017.

La capacité et la puissance de la batterie

La capacité est la quantité totale d’électricité qu’une batterie solaire peut stocker, mesurée en kilowattheures (kWh). La plupart des batteries solaires domestiques sont conçues pour être assemblées, vous permettant d’utiliser plusieurs batteries dans votre système de stockage solaire pour gagner davantage de capacité.

La capacité vous indique la taille de votre batterie, mais elle ne vous dit pas combien d’électricité peut fournir une batterie à un moment donné. Pour vous donner une idée de l’efficacité de la batterie, vous devez également prendre en compte sa puissance. Dans le contexte des batteries solaires, une puissance correspond à la quantité d’électricité qu’une batterie peut fournir à la fois. Elle est mesurée en kilowatts (kW).

Une batterie de grande capacité et de faible puissance délivrerait une faible quantité d’électricité (suffisamment pour faire fonctionner quelques appareils électroniques) pendant une longue période. En revanche, une batterie de faible capacité et de haute puissance pourrait alimenter toute votre maison, mais seulement pendant quelques heures.

Stockage de l'électricité : quelles batteries domestiques choisir ?
Stockage de l’électricité : quelles batteries domestiques choisir ?

La profondeur de décharge des batteries domestiques

La plupart des batteries solaires doivent conserver une charge constante en raison de leur composition chimique. Si vous utilisez 100% de la charge d’une batterie, sa durée de vie utile en sera grandement réduite.

La profondeur de décharge d’une batterie correspond à la quantité de capacité de la batterie utilisée. La plupart des fabricants miseront sur une profondeur de décharge maximum pour assurer des performances optimales. Par exemple, si une batterie de 10 kWh possède une profondeur de décharge de 90%, vous ne devriez pas utiliser plus de 9 kWh de la batterie avant de la recharger. De manière générale, une profondeur de décharge plus élevée vous permet d’utiliser davantage de la capacité de votre batterie.

L’efficacité énergétique aller-retour

L’efficacité énergétique aller-retour d’une batterie représente la quantité d’énergie pouvant être utilisée comme le pourcentage de la quantité d’énergie nécessaire pour la stocker. Par exemple, si vous alimentez votre batterie avec 5 kWh d’électricité et que vous ne pouvez récupérer que 4 kWh d’électricité utile, l’efficacité énergétique aller-retour de la batterie est de 80% (4 kWh/5 kWh = 80%). En règle générale, une efficacité énergétique aller-retour plus élevée vous permet de tirer meilleur parti de votre batterie.

La durée de vie et la garantie de la batterie

Pour la plupart des contextes d’utilisation de stockage d’énergie domestique, votre batterie sera censée se recharger et se décharger chaque jour. Or, il faut savoir que la capacité de la batterie à tenir une charge diminuera progressivement à mesure que vous l’utiliserez. En effet, les batteries domestiques ressemblent en cela à celles de votre smartphone : vous chargez votre téléphone chaque nuit pour l’utiliser pendant la journée et, à mesure que votre téléphone vieillit, vous commencez à vous rendre compte que la batterie ne tient plus autant une charge comme elle l’a fait quand il était neuf.

La capacité de la batterie à tenir une charge diminuera progressivement à mesure que vous l’utiliserez.

C’est exactement pour cette raison que votre batterie domestique aura une garantie qui assurera un certain nombre de cycles ou d’années de vie utile. Les performances de la batterie se dégradant naturellement avec le temps, la plupart des fabricants garantissent également que la batterie conserve une certaine partie de sa capacité tout au long de la période de garantie. Ainsi, le critère de la durée de vie de votre batterie domestique dépend grandement de la marque de batterie que vous achetez et de la capacité qu’elle perdra avec le temps. Par exemple, une batterie peut être garantie 5 000 cycles ou 10 ans à 70% de sa capacité d’origine. Ainsi, à la fin de la garantie, la batterie n’aura pas perdu plus de 30% de sa capacité initiale à stocker de l’énergie.

Les marques et fabricants de batteries domestiques

De nombreuses firmes développent et fabriquent des batteries solaires, allant des constructeurs automobiles aux startups technologiques. Il se peut qu’un grand groupe automobile, par exemple, qui s’investit sur le marché du stockage de l’énergie partage une longue histoire dans le domaine du stockage de l’électricité. Mais il se peut que cette organisation ne propose pas la technologie la plus révolutionnaire. En revanche, une start-up technologique peut disposer d’une toute nouvelle technologie hautement performante, mais malheureusement moins performante pour prouver la fonctionnalité à long terme de la batterie. Et c’est bien là toute la problématique des marques de batteries domestiques.

Le choix de la marque de votre batterie dépend donc de vos besoins, que vous optiez pour un matériel conçu par une startup hautement technologique ou par un constructeur historique dans le domaine. L’évaluation des garanties associées à chaque produit peut vous aider à peser le pour et le contre au moment de votre achat.

Les constructeurs automobiles et le stockage d’électricité

La technologie de stockage d’électricité domestique et les véhicules électriques se ressemblent beaucoup : ils utilisent tous deux des batteries de pointe pour créer des produits plus efficaces et durables capables de réduire les émissions de CO2.

Et à mesure que les véhicules électriques gagnent du terrain sur le marché automobile, de plus en plus d’entreprises consacrent d’importants fonds de R&D au développement de batteries pour améliorer la technologie du stockage d’énergie. Tesla en est l’exemple typique avec ses batteries Powerwall, tandis que Mercedes-Benz et BMW le rejoignent en commercialisant, eux aussi, des batteries autonomes depuis 2017.

Zoom sur la durée de vie des batteries domestiques

Au fait, il existe deux manières de connaître la durée de vie de votre batterie domestique. La première consiste à déterminer la durée pendant laquelle la batterie peut alimenter votre maison. Dans la plupart des cas, une batterie chargée à 100% peut faire fonctionner votre maison pendant la nuit lorsque vos panneaux solaires ne produisent pas d’énergie. Pour réaliser un calcul plus précis, vous devez connaître quelques variables, notamment la quantité d’énergie consommée par votre ménage au cours d’une journée donnée, la capacité et la puissance de votre batterie solaire et le fait que vous soyez connecté ou non au réseau électrique d’EDF.

En fin de compte, si vous associez votre batterie à un générateur photovoltaïque ou éolien, une ou deux batteries peuvent fournir une alimentation suffisante pendant la nuit lorsque vos sources d’énergie n’arrivent pas à capter. Cependant, sans solution d’énergie renouvelable, vous aurez peut-être besoin de 3 ou plusieurs batteries pour alimenter toute votre maison pendant 24 heures. De plus, si vous installez un dispositif de stockage d’énergie domestique pour vous déconnecter du réseau électrique, vous devez installer une alimentation de secours pour prendre en compte les journées hivernales.

Zoom sur les solutions de stockage de l’électricité chez Tesla et EDF

L’arrivée en Europe de la Powerwall de Tesla a bouleversé le marché du stockage d’énergie et lui a permis de connaître quelques rebondissements. Après s’être concentrée sur les véhicules électriques, la firme technologique américaine propose désormais sa solution de stockage d’électricité à domicile dans plusieurs pays européens, dont en France. Une Powerwall coûte aussi cher que la batterie d’une voiture électrique (7 000 à 8 000 euros selon la puissance), mais le prix comprend non seulement l’unité de stockage (batterie), mais aussi l’unité de contrôle (l’onduleur) ainsi que l’installation des kits solaires chez les particuliers.

Certes, à ce prix-là, la batterie Tesla Powerwall peut coûter très cher, mais elle est pourtant bien positionnée sur le marché. À capacité utile égale, le kit de Tesla propose un tarif équivalent à celui d’une batterie à plomb, soit largement inférieur à celui des batteries au Lithium-ion. De plus, chaque batterie Powerwall est fournie avec une garantie de 10 ans.

Depuis l’automne 2018, des rumeurs circulent concernant une solution prévue par EDF pour permettre le stockage d’électricité dans le monde entier, à l’horizon 2035. Sur un fonds d’investissement de 8 milliards d’euros, le projet est prévu fournir jusqu’à 10 GW de solutions de stockage d’énergie de différentes natures. Ainsi, si Tesla se concentre pour le moment sur les batteries comme solution de stockage, EDF mise sur plusieurs technologies telles que l’hydroélectricité et le Vehicle-to-Grid. Selon les observateurs du marché, l’objectif d’EDF est de transformer progressivement le modèle énergétique actuel à l’aide de nombreuses technologies.

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