Informations utiles sur les batteries

Si vous installez un système à batteries pour la première fois, vous aurez sûrement de nombreuses questions. Et malheureusement les réponses que vous obtiendrez apporteront souvent plus de questions que de solutions... Sans oublier que très souvent, les vendeurs d'équipements électriques répètent des informations, apprise par cœur,  qui peuvent être fausses ou qui induisent en erreur parce que l'interlocuteur ne comprends pas bien les phénomènes électriques qu'il essaye d'expliquer...

Sans vous donner un cours d'électricité, voici quelques bases utiles pour vous aider à choisir votre premier système.

Premièrement il faut connaître la nomenclature afin de bien se comprendre. Le courant qui provient d'une batterie est du Courant Continu (CC) en français et DC en anglais (Direct Current). Le courant de votre maison fournis par le réseau de la province est du Courant Alternatif (CA) en français et AC en anglais (Alternative Current).

Donc lorsqu'on parle de batterie on va parler de 12V CC ou 24V CC etc. Et lorsqu'on parle de réseau électrique résidentiel (en Amérique) on parle de courant 120 V CA @ 60 Hz ou 240 V AC. Le 60 Hz (Hertz) c'est la fréquence du courant. En Amérique nous oscillons le courant 60 fois à la seconde et en Europe ils le font à 50 Hz.

Ceci dit, revenons au batteries :

Ces quelles questions sont souvent demandées :

Q- À Quel voltage de batteries est préférable (12V CC ou 24V CC)  ?

R- C'est important de bien décidé le voltage des batteries. Ça influence les réponses des autres questions. Il y a beaucoup de raisons de choisir 12 V ou 24 V mais selon moi les deux critères les plus important pour sélectionner le voltage sont : a) consommation d'énergie anticipé et b) les installations préexistantes.

a) Consommation : Plus vous anticipé une forte consommation, plus il est préférable de penser à du 24 V. À capacité égale, la réserver d'énergie d'une batterie est proportionnel à son voltage. Par exemple, si vous avez une batterie de 12V de 100 AH, vous avez 12 V * 100 AH = 1200 Watt Heure de réserve. Pour une batterie de 24 V de 100 Ah, c'est 2400 Watts Heure, soit le double. Donc on peut stocker plus d'énergie dans une batterie à voltage élevé et de capacité égale. Remarquez que 2 batteries de 12 V de 100 AH branchées en parallèle donne aussi 2400 Watts Heure. On peut obtenir les mêmes réserves d'énergie en combinant des batteries en dans les divers arrangement série et parallèle. Voir plus bas. Les contrôleurs acceptent deux fois plus de panneaux lorsqu'ils chargent 24 V plutôt que 12 V. Il y a donc une petite économie ici.

b) Installation préexistante : Si vous avez déjà une installation dans l'un ou l'autre des voltages, changer pour un autre implique un coût de remplacement qui n'est pas nécessairement négligeable. Selon l'ampleur de votre système, il est peut-être préférable de s'accommoder du voltage actuel. Ne vous en faites pas, il existe quand même des solutions. Vous pourriez par exemple charger des batteries de 24 V et utiliser un convertisseur 24 V à 12V pour fournir du 12 V à vos appareils à partir de vos batteries de 24V.

 

Quel sera votre usage ?

Bateaux et RV : Tout est déjà en 12 V, alors restez en 12 V afin d'harmoniser l'énergie produite par les différentes sources (alternateurs, éoliennes, panneaux solaires etc.).  Vous pouvez avoir du 120 V CA en utilisant un onduleur qui transforme le courant continu en courant alternatif. La puissance maximum de l'onduleur  dépends de vos réserves d'énergie (capacité des batteries).

Chalet : Contrairement à un bateau, on ne manque pas de place pour installer beaucoup de panneaux, éolienne et même génératrice. Avant de faire des dépenses inutiles et couteuses, il est important de déterminer votre consommation électrique anticipé. Voulez-vous simplement alimenter des radios, quelques lumières et autres appareils électriques de 12 V  commun ou avez-vous l'intention de tout transformer en 120 V AC afin de faire fonctionner les appareils électriques résidentiels auxquels vous êtes devenu si accro ? Ou peut-être avoir les deux, du 12 V  pour les petits appareils à batteries, et un onduleur pour avoir également du 120 V CA ?

Si vous pensez être capable de rester rustique avec une consommation réduite (quelques lumières fluo et DEL, une ou deux radios et autres petits appareils électroniques) vous pouvez facilement envisager un système de batteries de 12V avec petite ou moyenne capacité. Avec une capacité moyenne, il sera possible d'ajouter un onduleur de faible puissance <1000W afin d'avoir du 120 V CA pour faire fonctionner quel que appareil comme télévision et ordinateur résidentiels.

Pour ceux d'entrevous qui regarder plutôt s'installer de façon permanente et d'avoir du 120 V CA à l'aide de gros onduleur de 4000 W et plus, il est préférable de vous installez des batteries de 24 V ou mieux 48 V afin d'augmenter vos réserves d'énergie et facilité la vie à votre contrôleur. En 24 V, les contrôleurs acceptent deux fois plus de panneaux pour le même courant de charge que s'il chargeaient une batteries de 12V et en 48 V c'est 4 fois plus.

Maison : Généralement les installations solaires pour résidence, transforme l'énergie solaire directement en courant alternatif à l'aide de ce qu'on appelle un (Grid tie inverter). Il s'agit d'un onduleur capable de synchroniser sa fréquence à celle du réseau électrique afin d'injecter le courant produit directement dans votre réseau domestique, réduisant ainsi votre consommation d'électricité et facture d'Hydro. On n'utilise pas de batteries dans ce système. Le Grid Tie inverter est brancher directement sur les panneaux solaires.

Q- Faut-il prendre des batteries de 2V, 6V, ou de 12V ?

R- La plupart des vendeurs de batteries vous diront que le voltage à utiliser est celui qu'il vend... C'est un peu curieux non ?. La réalité c'est que ça n'a pas vraiment d'importance. Ce qui compte c'est le voltage final et la capacité total de groupe de batteries. Donc que vous utiliser des batteries de 2V, 6V ou 12V, ce qui compte au final c'est le voltage total et la capacité total. Comparer les différents produit en utilisant tout simplement le calcule du coût de l'ampère heure.

Par exemple, disons que vous voulez un parc de 12V avec 220 Ampères-heure de capacité. Vous pourriez mettre deux batteries de 12V de 110 Amp-h en parallèle ou deux batteries de 6V de 220 Amp-h en série. Le résultat est le même, soit 12V de 220 Amp-h. Voir le paragraphe suivant pour les explications sur le branchement (série, parrallèle).

Par contre le prix vas différer à coup sûr. Prenez le cout total de vos deux batteries de 12V et diviser par 220 pour avoir le coût de l'Amp-h. Faites le même calcule avec les deux batteries de 6V. Vous pourrez ainsi comparer.

Attention, le poids total des batteries devrait être sensiblement la même chose parce que la capacité d'une batteries est directement proportionnel à sa masse. Si ce n'est pas le cas, il est possible que l'un ou l'autre des manufacturiers de batteries exagère ses données. Soyez vigilant !

Utilisez ce fichier : Excel pour comparer le coût des batteries vendu sur le marché.

Q- Faut-il mettre ça en série ou parallèle ou encore série parallèle ?

R- Ça dépends des batteries que vous acheter (2V, 6V, 12V etc.), du voltage final que vous voulez (12 V ou 24 V, etc.) et finalement de la capacité total en Ampère Heure de votre parc de batteries. Si par exemple vous vouliez un parc de batteries de capacité de 400 AH @ 24 V, vous aller avoir de la misère à trouver ça dans les magasins habituels. Il vous faudra acheter soit des batteries industrielles destinées à des Lifts électrique ou encore acheter des batteries ordinaires et les monter en série/parallèle jusqu'à la capacité et voltage désiré. Ce n'est pas vraiment compliquer. Il faut seulement observer des règles de base que voici :

Points importants à retenir lorsqu'on met les batteries en série

a) En série, le voltage de chaque batterie s'additionne. Vous pourriez utiliser des batteries de voltage variée, ça ne cause pas de problème. Par ex.: 2 * 6V + 1 * 12V = 24V

b) En série, chaque batterie doit avoir la même capacité AH. Sinon la plus faible sera rapidement hors service à cause de décharge excessif et recharge insuffisante.

 

Points importants à retenir lorsqu'on met les batteries en parallèle

a) En parallèle,  les batteries doivent avoir le même voltage. Le voltage final du parc est le même que celle d'une seule batterie. Si vous brancher des batteries en parallèle qui ont des voltages différents, les plus fortes vont se décharger dans les plus faibles et tous vont se détruire par décharge excessive ou surcharge excessive...

b) En parallèle, la capacité de chaque batterie s'additionne. Vous pouvez placer des batteries de capacité variée, ça ne cause pas de problème.

c) Le branchement idéal de la charge sur un parc parallèle est comme ceci. On se branche sur le positif de la première batteries et sur le négatif de la dernière. En branchant de cette façon, on force tous les électrons à traverser toutes les batteries également. Ainsi on évite l'usure prématuré de l'une ou l'autre des batteries du parc.:

 

Points importants à retenir lorsqu'on met les batteries en série et parallèle

a) Il faut observer les points précédents pour la portion série et  parallèle du groupe.

b) D'une façon générale, je conseille que vous utilisez toujours les mêmes types de batterie (en voltage et capacité) lorsque vous faites des séries ou des parallèle ou série/parallèle. Ça va vous éviter beaucoup de problèmes et d'erreurs...

 

Un lien intéressant à lire sur la capacité des batteries

Q- Combien de batteries me faut-il ?

R- La réponse à cette question dépend de votre consommation. Il faut faire un bilan électrique (la sommes) en calculant la consommation en Ampère heure de chaque appareil.

Pour des batteries au plombs, votre consommation d'ampère-heure ne doit pas dépasser ± 50% de la réserve total des batteries entre chaque charge.

Par exemple, l'hiver, au Canada, les nuits sont longues (environ 16 heures) et les journées courtes (environ 8 heures). Si vous utiliser seulement des panneaux solaires pour recharger les batteries, il faut calculer la consommation durant les 16 heures de noirceurs. Du même coup, vous saurez combien de panneaux vous aurez besoin pour recharger le tout en 8 heures.

Un appart supplémentaire d'énergie peut être nécessaire. Une éolienne par exemple charge lorsqu'il y a du vent. Hors en hiver, il vente beaucoup... C'est une alternative intéressant à une génératrice.

Utilisez ce fichier : Excel pour établir la consommation anticipée.