Les batteries solaires stockent l'énergie produite par les panneaux photovoltaïques afin d’assurer l'alimentation électrique en toutes circonstances (jour ou nuit, ciel dégagé ou couvert).
Une batterie utilisée avec des panneaux solaires ou une éolienne est une batterie à décharge lente (appelée aussi batterie solaire). Ces batteries sont spécifiquement conçues pour les applications solaires ou éoliennes. Elles n'ont pas les mêmes caractéristiques qu'une batterie de voiture par exemple, elles se déchargent plus progressivement et supportent mieux les décharges fréquentes peu profondes.
Vous pouvez brancher une batterie solaire directement sur un panneau solaire, mais vous risquez d'endommager la batterie si son niveau de charge dépasse les 90%. C'est pour cela qu'il est vivement recommandé d'installer un régulateur solaire entre le panneau solaire photovoltaïque et la/les batteries solaires.
Le rôle du régulateur dans une installation solaire est très important car le niveau de charge des batteries solaires ne doit être ni trop bas (pas en dessous de 40%) ni trop haut (ne pas dépasser 95%). Des charges trop faibles ou trop importantes non régulées détériorent les batteries et limitent leur durée de vie.
Nous vous recommandons de bien vérifier que le cyclage (nombre de cycles complets de charge - décharge de la batterie) est clairement indiqué par le fabricant. Le cyclage indique la durée de vie de la batterie solaire. Les batteries solaires de qualité ont une durée de vie de plus de 500 cycles, soit de 7 ans jusqu'à 15 ans.
Les principales utilisations d'une batterie solaire sont : installation solaire en site isolé, camping car, caravaning, nautisme.
La première question à se poser est la question de la capacité de stockage d'énergie solaire ou éolienne, dont vous avez besoin.
La capacité d'une batterie solaire est exprimée en Ampères Heure (Ah) ce qui désigne le débit totale d'énergie de la batterie dans des conditions données (10 heures, 20 heures, ...)
Avec un régulateur solaire (qui se branche entre les panneaux solaires et la batterie – voir la fiche conseil spécifique), vous régulez la charge de la batterie, qui ne doit pas dépasser 90%, ni ne doit descendre sous les 40%, car une surcharge comme une décharge trop profonde endommage ces batteries et diminue leur durée de vie.
Donc, si nous reprenons notre exemple, une batterie 100 Ah – 12V, pourra se décharger au mieux de 60Ah (60% x 100Ah). Cela représente par rapport à votre besoin quotidien en énergie 60 Ah x 12V = 720 Wh
Ensuite, il faut déterminer la tension de stockage de l'énergie solaire : 12V, 24V ou 48V.
La règle pour cela est assez simple : plus vous utilisez d'énergie, plus vous devez utiliser une tension élevée, afin de diminuer les déperditions d'énergie, qui surviennent quand l'énergie est transportée ou stockée.
On peut conseiller les trois cas de figures suivants :
| Puissance de l'installation photovoltaïque | Tension recommandée |
| De 0 à 800 Wc | 12V |
| De 800 à 1600 Wc | 24V |
| Au dessus de 1600 Wc | 48V |
Le montage des batteries se fait en série ou en parallèle pour augmenter la tension ou la capacité :
- Le montage en parallèle (qui consiste à relier les bornes "+" aux bornes "+" et les bornes "-" aux bornes "-") permet d'additionner les capacités de stockage (en Ah) tout en conservant la même tension (en Volts).
- Le montage en série permet d'additionner la tension des batteries, en revanche la capacité en Ah reste celle d'une seule batterie.
Dernière question, il vous reste à déterminer l'autonomie dont vous avez besoin.
Pour cela, vous devez fixer le nombre de jour d'autonomie de votre installation photovoltaïque, c'est-à-dire le nombre de jours pendant lesquels vos batterie n'ont pas besoin d'être rechargées tout en conservant une consommation d'énergie normale. En général, cela représente le nombre de jours consécutifs sans soleil auquel vous pouvez faire face.
En France, l'autonomie moyenne des installations en site isolé est de 3 à 5 jours.
En continuant avec notre exemple, si vous avez un besoin d'énergie de 900 Wh par jour et que vous choisissez une autonomie de 3 jours, votre besoin de stockage sera de 3 x 900 Wh = 2700 Wh (pour simplifier, car il faudrait ajouter à cela une déperdition de charge de 15% à 30% à cause du cablage, de l'onduleur ...). Soit en 12V, une capacité de 2700 Wh / 12V = 225 Ah.
Comme indiqué plus haut il est recommandé de ne pas décharger sa batterie au delà de 50%, donc il faut prévoir le double en capacité de batterie, soit 450 Ah.
Donc vous pourriez choisir avec une bonne marge de sécurité 4 batteries de 150 Ah – 12V qui vous donneront une capacité cumulée de 600 Ah.
Le régulateur solaire (appelé aussi régulateur de charge ou contrôleur de charge), régule le niveau d'énergie stockée par les batteries afin d’éviter les surcharges ou les décharges trop profondes des batteries :
- il limite, voir stoppe, la charge de la batterie solaire par le module solaire quand la batterie est complètement chargée
- il ralentit la décharge par délestage de l'utilisation, voir même l’arrêt total, afin d’éviter les décharges profondes risquant d'endommager les batteries.
Le régulateur solaire affiche en permanence l'état de fonctionnement du module photovoltaique et l'état de charge de la batterie solaire. Cette affichage se fait soit via des LEDs, soit via un écran digital.
C'est un appareil complètement autonome, qui réalise toutes les opérations de mesure et correction de la charge de manière automatique.
Les fonctionnalités classiques des régulateurs solaires sont :
- affichage du niveau de charge
- affichage des incidents (surcharge, décharge profonde, court-circuit)
- protection contre la surcharge
- protection contre la décharge profonde
- protection contre les courts-circuits
- protection des panneaux solaires photovoltaiques (contre les retours de charges électriques)
- protection thermique (sonde des batteries)
Certains régulateurs solaires plus performants proposent des "fonctions avancées" intégrées ou en option :
- Compensation de la température ambiante pour mesurer la charge de la batterie
- Ecran d'information digital (à la place de leds de signalisation)
- Connexion par fil ou à distance (WIFI par exemple) à un PC ou un réseau informatique
- Déclenchement d'alarmes programmées de façon automatique (signal sonor, e-mail, SMS)
- Enregistrement pour analyse de données issues du régulateur
- Possibilité de plusieurs modes de charges : charge rapide, état de veille, etc ...
- Déclenchement automatique de sources d'énergie complémentaires aux panneaux solaires photovoltaiques (groupe électrogène ou réseau électrique EDF notamment)
Enfin, une nouvelle génération de régulateurs vient d'apparaître : les régulateurs solaires MPPT (pour Maximum Power Point Tracking, ce qui signifie recherche du point de puissance maximum). Cette nouvelle technologie permet de tirer les meilleures performances des panneaux solaires photovoltaiques : de 10% à 25% d'énergie en plus.
Un régulateur solaire MPPT a une fonction de balayage, qui parcourt la tension du panneau solaire toutes les deux heures pour trouver le point de sortie de puissance maximum : ainsi il peut adapter la tension délivrée par le panneau à celle que les batteries solaires peuvent absorber.
Ces régulateurs permettent non seulement d'augmenter la production d'énergie d'une installation photovoltaique, mais en optimisant le charge des batteries, ils prolongent aussi significativement la durée de vie de ces batteries.
Pour choisir votre régulateur solaire, il faut prendre en considération 2 éléments principaux :
- la tension entre les panneaux et les batteries : le régulateur doit pouvoir accepter cette tension (en général 12V, 24V ou 48V). Les régulateurs acceptent des plages de tension plus ou moins larges ;
- l'intensité maximale du régulateur : l'intensité du régulateur (exprimée en ampères) doit être supérieure à l'intensité de court circuit du ou des panneaux solaire auquel il est relié. Cette donnée est indiquée sur la notice de chaque panneau. Nous vous recommandons de prendre en plus une marge de sécurité de 10% à 20%.
Il est possible de connecter une éolienne et des panneaux solaires photovoltaiques avec un seul regulateur. Dans ce cas là, il faut utiliser un régulateur spécifique appelé régulateur hybride solaire - éolien.
