De plus en plus d’entreprises succombent à la solution des panneaux solaires pour le système d’électricité de leur entreprise. Mais si vous optez pour l’autoconsommation, vous ne pouvez pas utiliser l’énergie produite à n’importe quel moment sans disposer d’un moyen de stockage. Et pour stocker l’énergie électrique produite en journée, plusieurs solutions existent.
Quelles sont ces solutions de stockage d’énergie solaire ? Permettent-elles de faire des économies ? Où est stocké le surplus d’énergie ? Quel est le prix de ces différents systèmes ? On vous dit tout sur les technologies de stockage d’énergie solaire.
Les différents moyens de stockage d’énergie solaire
La rentabilité des panneaux solaires, notamment en autoconsommation, n’est plus à prouver. Ses différents avantages, de la réduction du prix de votre facture d’électricité à l’indépendance énergétique, en passant par la réduction de l’empreinte carbone, convainquent de nombreuses entreprises.
Chaque kWh autoconsommé permettant d’économiser bien plus que le montant de sa revente, maximiser l’autoconsommation favorise la rentabilité.
Mais pour maximiser cette autoconsommation, le timing des besoins en électricité doit être aligné avec les périodes de production d’énergie solaire. Cette illustration vous montre qu’au pic de production journalière l’installation produit un surplus dont il faut faire quelque chose : le stocker ou le réinjecter.
Pour simplifier l’installation et l’utilisation de l’énergie solaire, le stockage est une solution envisageable, et parfois vraiment rentable. Plusieurs moyens existent, selon vos besoins et votre budget.
Quelles sont les batteries solaires existantes ?
Il existe plusieurs technologies de batterie, dont voici les plus populaires. Notez que des modèles différents et très prometteurs comme les batteries aluminium existent en laboratoire mais elles ne sont pas encore suffisamment matures pour le grand public.
| Technologie | Durée de vie (nombre de cycles) | Rendements | Durée de stockage | Densité énergétique |
| Plomb-acide (Pb-ac) | 300-1500 | 60 à 98% | > 1 mois | 25-45 Wh/kg |
| Lithium-ion (Li-ion) | >1500 | 90 à 100% | Plusieurs mois | 80-150 Wh/kg |
| Nickel-cadmium (Ni-Cd) | 300-1500 | 60 à 80% | < 1 mois | 20-60 |
La batterie plomb ouvertes
Les batteries plomb ouvert sont les batteries les plus accessibles grâce à leur prix attractif. Lors de son fonctionnement, elle a tendance à dégager beaucoup de chaleur, ce qui cause l’évaporation de l’électrolyte.
Pour compenser ça, nous vous conseillons de veiller régulièrement au niveau du liquide.
De plus, ce type de batterie n’est pas étanche, elle doit donc être installée en plein air mais protégée de la météo et du froid. Nous recommandons les batteries à plomb ouvert plutôt pour une utilisation occasionnelle, pour une maison secondaire par exemple. Pour une entreprise, elles ne sont pas forcément les plus adaptées.
La batterie AGM
La batterie AGM, est également une batterie au plomb mais est beaucoup plus adaptée à un usage quotidien ; elle est étanche et ne dégage pas de chaleur pendant son fonctionnement.
La batterie GEL
Il s’agit encore d’une batterie au plomb, mais beaucoup plus résistante et efficace. Elle ne nécessite pas d’entretien et a une durée de vie beaucoup plus intéressante car elles peuvent connaître plusieurs cycles. Elle est tout à fait adaptée pour une utilisation longue et quotidienne.
La batterie au lithium
La batterie au lithium c’est le type de batterie qui présente le plus d’avantages. Modèle haut de gamme, elle a un excellent rendement, ne nécessite aucun entretien, et a une durée de vie imbattable par rapport aux autres modèles présentés jusqu’à maintenant.
L’inconvénient principal est son prix, qui est le plus élevé du marché, et un impact sur l’environnement plus important du fait de l’énergie nécessaire à l’extraction du lithium et des difficultés de recyclage. Nous recommandons la batterie au lithium pour une utilisation quotidienne et puissante.
Quels sont les avantages du stockage de l’énergie solaire en batterie ?
Les batteries solaires présentent plusieurs avantages. D’abord, elles ont pour objectif d’optimiser l’utilisation de l’énergie solaire produite.
En effet, avec les panneaux solaires, l’électricité est produite en fonction du soleil. À certains moments de la journée, vous produirez donc plus d’électricité que vous en consommerez.
C’est en vous permettant de le stocker que la batterie vient rentabiliser ce surplus de production. Vous pouvez donc utiliser cette énergie plus tard, lorsque vos bâtiments en ont besoin. Les batteries solaires vous permettent donc d’utiliser pleinement les capacités de production de vos panneaux photovoltaïques. Pour les mêmes raisons, l’utilisation des batteries a pour avantage les économies sur votre facture d’électricité.
Enfin, puisque la batterie solaire vous apporte une indépendance particulièrement intéressante. Vos besoins en consommation n’ont plus à dépendre de l’ensoleillement, puisque l’énergie est stockée pour couvrir les besoins de vos bâtiments même lorsque les panneaux solaires ne peuvent fonctionner.
Sous réserve d’un bon dimensionnement, vous assurez donc une couverture de vos besoins électrique à n’importe quel moment et pouvez même éviter les black-out.
Les batteries solaires sont-elles rentables ?
Les batteries solaires coûtent encore cher. C’est l’un de leurs principaux inconvénients.
Voici quelques ordres de grandeur :
- Une batterie Powerwall de Tesla de 7 kWh coûte entre 8 000 et 10 000 CHF ;
- Une batterie domestique Samsung de 3,6 kWh vous coûtera environ 6 500 CHF ;
- Une batterie solaire Solarwatt « My reserve » de 2,4 kWh coûte environ 1 900 CHF par module ;
- La batterie LG Chem RESU10 de 9,8 kWh est à 9800 CHF ;
La rentabilité d’une batterie dépend en fait du niveau d’autoconsommation actuelle et de la quantité de surplus généré.
Par exemple, si vous êtes déjà à 90% d’autoconsommation payer une batterie pour vous faire passer à 100% n’est pas forcément une idée rentable.
Voici ce que cela donne en exemple pour une installation dans le canton de Vaud. Une installation avec 90% d’autoconsommation sans batterie est rentable en 6 ans.
En revanche, ajouter 8000 CHF de batterie pour atteindre 100% d’autoconsommation fait reculer d’une année le temps de retour sur investissement sans changer radicalement le cumul des économies à 30 ans.
Par contre, si l’installation n’est qu’à 20% d’autoconsommation, la différence avec l’option comprenant une batterie est sans appel. L’achat d’une batterie permet non seulement d’augmenter la vitesse de retour sur investissement de 24 mois, mais elle fait plus que doubler les revenus cumulés à 30 ans !
L’alternative aux batteries solaires classiques
Une solution élégante pour stocker son énergie sans faire l’acquisition d’un système de stockage est l’installation de bornes de recharge couplées aux modules solaires.
C’est un choix malin pour vos véhicules de fonction ou ceux de vos employés par exemple. Sans parler des économies face aux prix de l’essence ou l’image de marque de l’entreprise, vous augmentez ainsi votre taux d’autoconsommation en stockant l’électricité dans des batteries qui auraient de toute façon dû être rechargées.
L’impact carbone des batteries solaires
Quelles sont les matières premières utilisées dans les batteries solaires et ces ressources sont-elles limitées ?
La question environnementale est légitime lorsque l’on parle d’installation solaire. En effet, on peut se demander quel est l’impact carbone des panneaux solaires et des batteries.
La fabrication d’une batterie nécessite différentes matières premières comme le nickel, le cuivre, le cobalt, le lithium, le manganèse ou encore le graphite.
C’est la Chine qui assure plus de la moitié du raffinement du lithium et du cobalt. Pour cette raison, la production des batteries n’est pas neutre d’un point de vue environnemental ou sociétal.
Pour autant, leur durée de vie étant intéressante pour la plupart des modèles, et leur utilisation favorisant l’utilisation de l’énergie solaire, leur impact sur la planète reste positif, comptabilisé dans l’installation solaire globale.
Attention néanmoins, une installation solaire ne sera jamais plus écologique avec des batteries que sans. Le niveau d’autoconsommation n’a aucun impact sur le bilan carbone de l’installation.
Quel est l’impact carbone d’une batterie solaire ?
Selon l’institut de recherche environnemental suédois IVL, l’empreinte carbone d’une batterie électrique émet 150 à 200 kg d’équivalent CO2 par kwh de stockage. C’est l’équivalent de :
- 1,96 tonnes de CO2 pour une batterie LG Chem ;
- 1,4 tonnes de CO2 pour une batterie Powerwall de Tesla ;
- 720 kg de CO2 pour une batterie domestique Samsung de 3,6 kWh ;
- 480 kg de CO2 pour une batterie Solarwatt « My reserve ».
Quelle est la durée de vie des batteries solaires ?
Selon le modèle, les batteries solaires n’ont pas toutes la même durée. Les batteries plomb ouvert et AGM ont une durée de vie de 10 ans en moyenne, contre 12 ans pour les batteries GEL.
Les batteries en lithium, quant à elles, ont une durée de vie de 10 ans minimum et peuvent aller jusqu’à 20 ans, ce qui explique notamment leur prix plus élevé.
La durée de vie d’une batterie dépend de plusieurs facteurs, tels que la qualité de la batterie, les conditions de chargement et de déchargement, et l’utilisation de la batterie. Par exemple, une batterie qui est constamment rechargée à 100 % ou déchargée à 0 % peut se dégrader plus rapidement qu’une batterie qui est rechargée et déchargée à des niveaux plus modérés.
En général, une batterie lithium-ion peut être rechargée et déchargée environ 500 à 1 000 fois avant de perdre environ 30 % de sa capacité initiale. Une batterie au plomb-acide peut être rechargée et déchargée environ 200 à 400 fois avant de perdre environ 30 % de sa capacité initiale.
Que deviennent les batteries solaires à la fin de leur durée de vie ?
Lorsque votre batterie ne fonctionne plus, vous devez la déposer à un point de collecte municipal, qui se chargera de l’envoyer à un centre de recyclage.
Les différentes pièces électroniques seront récupérées, ainsi que les différents métaux contenus.
Le recyclage des batteries est une étape essentielle pour limiter leur impact sur la planète. Selon le type de batterie, le taux de recyclage diffère ; c’est donc un point important lorsque vous choisissez votre batterie solaire.
Les batteries au plomb sont les plus difficiles à recycler. Celles au lithium, au contraire, ont un taux de recyclage de 70 %. Le recyclage des panneaux solaires concerne donc aussi les batteries.
Quel est le coût des batteries solaires et donnent-elles droit à une subvention ?
Tout comme leur durée de vie et leur rentabilité, le prix d’une batterie solaire dépend du modèle. Le coût peut varier de 150 à 15000 francs.
Il évolue en grande partie en fonction du type de technologie, mais également de la marque et de ses performances.
Pour vous donner une moyenne, on retrouve les batteries solaires domestiques au prix de :
- Entre 200 et 450 francs pour les batteries solaires plomb ouvertes ;
- Entre 300 et 550 francs pour les batteries solaires AGM ;
- Entre 300 et 600 francs pour les batteries solaires GEL ;
- Entre 600 et 15000 francs pour les batteries solaires Lithium.
Pour une entreprise, le prix dépend trop des besoins pour donner une liste cohérente.
Aujourd’hui nous n’avons pas connaissance de cantons et communes proposant des subventions pour les systèmes de batterie. Cela a pu exister en 2017 par exemple dans le cadre de l’opération 100 millions pour le renouvelable avec une aide de CHF 2’000 + 400 CHF/kWh de capacité totale des batteries installées.
Comment stocker l’électricité sans batterie ?
Il est possible de stocker votre production électrique solaire sans batterie solaire.
Parmi les différentes technologies existantes, on retrouve :
Le VOSS
Le volant de stockage solaire récupère le surplus d’énergie solaire et se met en rotation continuellement afin de permettre de générer un courant électrique utilisable a tout moment, même lorsqu’il n’y a pas de soleil.
En effet, composé d’un moteur, de l’enroulement sous tension et du volant en béton, le VOSS va permettre d’accumuler l’énergie cinétique. Quand l’énergie solaire est en excès, et qu’elle doit donc être stockée, le moteur électrique va faire tourner le volant très rapidement pour accumuler l’énergie.
Lorsqu’on souhaite récupérer l’énergie, le système est inversé ; c’est au tour du volant d’entraîner le moteur. Cette nouvelle technologie encourage le développement des énergies renouvelables et permet également de faire baisser les coûts de stockage.
Les avantages du VOSS
La technologie du volant pour stocker l’énergie solaire présente plusieurs avantages. Elle permet de surmonter le problème des horaires de production d’énergie solaire mais surtout, le béton est un matériau peu cher, plutôt facile à trouver.
Contrairement aux batteries dont le matériau pose problème par rapport à sa rareté et son empreinte carbone, le béton est particulièrement rentable, d’un point de vue environnemental également.
Selon le couple inventeur de cette solution, le volant VOSS pourrait réduire jusqu’à dix fois le coût du stockage. Il faut également noter la durée de vie remarquable du matériau. Les tests ont prouvé leur grande résistance : les volants, après 100 000 cycles de rotations, fonctionnaient toujours parfaitement (10x plus qu’une batterie lithium classique).
Cette nouvelle technologie est donc une solution idéale pour stocker l’énergie solaire.
Les Steps
Une STEP, qui signifie “station de transfert d’énergie par pompage” est un moyen de stocker l’électricité en pompant l’eau du bassin inférieur vers le bassin supérieur lorsque la demande électrique est faible, qui peut donc être utilisée lorsque vous en avez besoin.
Lorsqu’il y a un surplus d’énergie, une pompe puise l’eau dans le bassin inférieur pour l’acheminer vers le bassin supérieur. Lorsque la demande de consommation arrive à son maximum, l’eau du bassin supérieur est relâchée vers le bassin inférieur et alimente une turbine qui a pour objectif de produire l’électricité nécessaire.
Les avantages de la STEP
La puissance à laquelle peut répondre la STEP est un de ses principaux avantages ; elle peut délivrer de l’énergie en quelques minutes avec un rendement pouvant atteindre 85%.
Elle a aussi une excellente durée de vie puisque cette technologie peut fonctionner plus de 70 ans. C’est un système simple qui permet l’optimisation de la production d’énergie. Cependant, l’impact potentiel sur le paysage est un élément à prendre en compte.
On distingue deux catégories de STEP :
- Les STEP en circuit fermé sans apport d’eau extérieur ;
- Les STEP alimentées par un cours d’eau. Les deux réservoirs sont alors situés sur le cours d’eau et délimités par un barrage.
Lorsque le réseau connaît un déficit de production électrique, la circulation de l’eau est inversée. C’est au tour de la pompe de devenir turbine pour mettre en circuit l’énergie stockée précédemment. On parle d’une perte entre 15% à 30%, mais cela permet de stocker l’énergie inutilisée.
Le CAES : stockage à air comprimé
De l’anglais Compressed Air Energy Storage, le CAES est un mode de stockage d’énergie par air comprimé. Le fonctionnement est simple : l’air est comprimé grâce à un compresseur à très haute pression. Il va ensuite être stocké dans une cavité, avant d’être extrait du réservoir.
Enfin, il est injecté avec du gaz et passe par une turbine avec un alternateur pour produire l’électricité. En ce qui concerne la technologie du CAES, le rendement apporté par cette technologie est de 50%, ce qui est moindre par rapport à celui du STEP. C’est la dissipation de la chaleur du gaz qui cause cette perte importante.
Les recherches pour remédier à ça sont plus que jamais d’actualité. Certaines variantes sont déjà testées, et permettraient de conserver aussi l’énergie thermique provenant de la réaction compression/détente. L’objectif est de réduire au maximum la perte d’énergie pour améliorer le rendement.
Les avantages du CAES
Les principaux avantages du CAES résident comme pour le VOSS et les STEPS dans l’absence de rejet de CO2 à l’utilisation et les grandes capacités permises par cette technologie.
Cependant, comme évoqué au-dessus, le rendement n’est pas particulièrement intéressant car les pertes sont nombreuses. De plus, le CAES nécessite une géologie spécifique, dont elle est totalement dépendante. À ce stade d’avancée de la technologie, le CAES présente donc encore de nombreux inconvénients.
Il existe donc plusieurs types de stockage d’énergie solaire, plus ou moins développés et avantageux. Au quotidien, le stockage d’énergie solaire est très pratique puisqu’il permet d’utiliser l’énergie produite lorsque le soleil n’est plus en capacité d’en produire mais que vos bâtiments ont besoin d’électricité.
C’est donc une solution très intéressante, en particulier pour les entreprises qui peuvent avoir des besoins à des horaires spécifiques, en quantité importante. Cependant, il faut savoir qu’en général, l’autoconsommation avec revente de surplus est souvent plus rentable que le stockage de l’énergie photovoltaïque.
