Leçon 10-PV

10.3 Caractéristiques d’une batterie

10.3.1 Capacité d’une batterie :  La capacité d’une batterie est définie par ampères-heures (Ah) noté C . Elle représente la capacité de la batterie à fournir de l’électricité pendant un certain temps pour une intensité demandée.

Exemple: si une batterie a une capacité de 10 000 mAh (soit 10 Ah)

• Une charge demandant 10 ampères pourra être alimentée par cette batterie pendant 1 heure,
• OU une charge demandant 5 A pourra être alimentée pendant 2 heures,
• OU une charge demandant 2 A pourra être alimentée pendant 5 heures, etc.

10.3.2 Cycle de charge – nombre de cycle : Un cycle d’une batterie correspond à une charge ET une décharge. Le terme est employé notamment pour désigner la durée de vie d’une batterie. Le nombre de cycle varie fortement en fonction du type de batteries mais aussi de la profondeur de décharge moyenne appliquée.

10.3.3 Etat de charge – SOC (state of charge) : L’état de charge, exprimé en % est le rapport entre la capacité résiduelle et la capacité nominale de l’accumulateur. C’est-à-dire l’énergie restante dans la batterie.

10.3.4 Profondeur de décharge – DOD (depth of discharge) : La profondeur de décharge, exprimée en % est le rapport entre la capacité déjà déchargée et la capacité nominale de l’accumulateur. C’est la quantité d’énergie qui a été déchargée de la batterie. Une batterie ne doit pas subir de décharges profondes car sa durée de vie diminue rapidement avec la profondeur moyenne de décharge.

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10.4 Influence de la température

La durée de vie de la batterie va également être liée à la température d’exploitation. La règle est que la durée de vie diminue de 50% par tranche de 10°C au-dessus de 20°C.

La température influe aussi sur la capacité nominale d’une batterie. Cependant, les batteries au lithium sont beaucoup plus robustes quant à leur exploitation :

Source: Victron Energy

Exemple de batterie au Lithium

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10.5 Pourquoi ne pas utiliser une batterie de voiture ?

Sa capacité est trop petite pour une charge continue, elle ne résisterait pas longtemps. Et ce malgré un coût peu élevé. Les batteries de voitures se déchargent trop vite (profondeur de décharge faible) et finissent par s’essouffler – cyclage faible et effet de mémoire (lié à la technologie – technologie à base de plomb).

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Cette problématique tend à diminuer avec la généralisation des batteries au Lithium pour les véhicules électriques (VE) et l’augmentation de la capacité de celles-ci (44kWh en moyenne à ce jour). A l’horizon 2030, les VE participeront activement au V2G et nombreuses seront les maisons à avoir des batteries stationnaires de seconde vie issues de VE.

10.6 Branchement de batteries

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L’assemblage de batteries au lithium nécessite l’utilisation d’un BMS (Battery Management System) afin d’équilibrer les charges de chaque cellule. En effet, elles ne s’équilibrent pas automatiquement comme dans une batterie de plomb.

10.7 Choix de la tension de la batterie

Plus l’installation est puissante, plus la tension des batteries (que l’on appellera tension du système) sera élevée. Ceci afin de limiter le courant dans les câbles. En effet, à puissance égale on a par exemple : P_2kW=U ×I=24V×83A =48V×42A=2kW.

On se réfèrera au tableau dans le choix de la tension:

Pourquoi limiter le courant dans les câbles ?

10.8 Les pertes électriques

Les pertes électriques en W dans un conducteur sont : P_pertes= R ×I²,  Avec R la résistance du conducteur et I l’intensité du courant. La résistance du conducteur peut être déterminée par : R=2×ρL/S

• ρ la résistivité du matériau conducteur en Ω.m
• L la longueur du conducteur en m
• 2 le coefficient correspondant au conducteur + et –
• S la section du conducteur en m²

La résistivité est proportionnelle à la température ambiante.

Exemple : 1 câble de cuivre de 10m et de section 6 mm² aura une résistance de : R=(2 ×17.10^-9×10)/(6.10^-6) =57 mΩ