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*Choisir des batteries à électrodes épaisses ou tubulaires.}} | *Choisir des batteries à électrodes épaisses ou tubulaires.}} | ||
− | *'''Asséchement de l'électrolyte:''' Dans une batterie étanche VRLA, en fin de charge, l'augmentation de la tension provoque l'électrolyse de l'eau présente dans l'électrolyte (formation d'oxygène et d'hydrogène). En fonctionnement normal, ces gaz sont recombinés sous forme d'eau à l'intérieur de la batterie. En cas de surcharge, la pression interne des gaz augmente jusqu'à permettre l'ouverture de la soupape : de l'eau s'échappe de manière définitive. | + | *'''Asséchement de l'électrolyte:''' Dans une batterie étanche VRLA, en fin de charge, l'augmentation de la tension provoque l'électrolyse de l'eau présente dans l'électrolyte (formation d'oxygène et d'hydrogène). En fonctionnement normal, ces gaz sont recombinés sous forme d'eau à l'intérieur de la batterie. En cas de surcharge, la pression interne des gaz augmente jusqu'à permettre l'ouverture de la soupape : de l'eau s'échappe de manière définitive. |
{{Idea|Comment l'éviter ? | {{Idea|Comment l'éviter ? | ||
*Éviter les surcharges: vérifier sur les fiches techniques que les courants et durées de charges ne sont pas trop importants | *Éviter les surcharges: vérifier sur les fiches techniques que les courants et durées de charges ne sont pas trop importants | ||
Ligne 292 : | Ligne 292 : | ||
{{Idea|Comment la limiter ? | {{Idea|Comment la limiter ? | ||
*Éviter les sous-charges prolongée: ne jamais stocker une batterie déchargée | *Éviter les sous-charges prolongée: ne jamais stocker une batterie déchargée | ||
− | *Éviter les charges incomplètes: charger vos batteries à 100% au moins 1x/semaine.}} | + | *Éviter les charges incomplètes: charger vos batteries à 100% au moins 1x/semaine.}} |
'''Gel de l'électrolyte:''' Lorsqu'une batterie est déchargée, l'électrolyte est principalement constitué d'eau. Sous de basses températures, celle-ci peut geler et endommager irrémédiablement la batterie. | '''Gel de l'électrolyte:''' Lorsqu'une batterie est déchargée, l'électrolyte est principalement constitué d'eau. Sous de basses températures, celle-ci peut geler et endommager irrémédiablement la batterie. | ||
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*Passer à des batteries AGM ou Gel}} | *Passer à des batteries AGM ou Gel}} | ||
− | *'''Corrosion des bornes de la batterie :''' Suite à des projections d'acide, des vapeurs d'acide, ou simplement à de la corrosion galvanique (2 métaux différents mis en contact), il peut se former des dépôts d'oxyde de plomb sur les bornes de la batterie. Cela peut poser des problèmes de conductivité électrique. | + | *'''Corrosion des bornes de la batterie :''' Suite à des projections d'acide, des vapeurs d'acide, ou simplement à de la corrosion galvanique (2 métaux différents mis en contact), il peut se former des dépôts d'oxyde de plomb sur les bornes de la batterie. Cela peut poser des problèmes de conductivité électrique. |
{{Idea|Comment l'éviter ? | {{Idea|Comment l'éviter ? | ||
*Graisser les connectiques avec de la vaseline ou une graisse anti-corrosion adaptée aux batteries | *Graisser les connectiques avec de la vaseline ou une graisse anti-corrosion adaptée aux batteries | ||
Ligne 328 : | Ligne 328 : | ||
***Paramétrer le seuil de basse tension batterie sur votre onduleur pour les équipements en courant alternatif AC (bien lire la notice). | ***Paramétrer le seuil de basse tension batterie sur votre onduleur pour les équipements en courant alternatif AC (bien lire la notice). | ||
*'''Faire attention à la température''': Ce facteur a une influence très importante sur la durée de vie des batteries ! Il est très important de garder les batteries '''à des températures « fraiches »''' , environ 20°C. | *'''Faire attention à la température''': Ce facteur a une influence très importante sur la durée de vie des batteries ! Il est très important de garder les batteries '''à des températures « fraiches »''' , environ 20°C. | ||
− | **<u>Local technique</u> : Choisissez toujours la pièce ou l’endroit le plus frais. Ne laissez jamais les batteries | + | **<u>Local technique</u> : Choisissez toujours la pièce ou l’endroit le plus frais. Ne laissez jamais les batteries exposées au soleil direct. Si ce lieu est encore trop chaud, il faudra très sérieusement envisager une ventilation rafraichissante du local ou du container batterie. |
**<u>Aération et ventilation</u> : Toujours garder de l’espace entre les batteries (environ 5 cm), ne pas les mettre les unes contre les autres. Si les batteries sont à l’intérieur d’un coffre à batterie ou dans une armoire, il doit y exister une circulation d’air. | **<u>Aération et ventilation</u> : Toujours garder de l’espace entre les batteries (environ 5 cm), ne pas les mettre les unes contre les autres. Si les batteries sont à l’intérieur d’un coffre à batterie ou dans une armoire, il doit y exister une circulation d’air. | ||
**<u>Compensation de température:</u> Lorsque la température dépasse les 30°C ou est inférieure à 10°C durant une longue période, il est nécessaire de modifier la tension de recharge. | **<u>Compensation de température:</u> Lorsque la température dépasse les 30°C ou est inférieure à 10°C durant une longue période, il est nécessaire de modifier la tension de recharge. | ||
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{{Tuto Step | {{Tuto Step | ||
|Step_Title=<translate>Désulfatation / Régénération de batteries au plomb</translate> | |Step_Title=<translate>Désulfatation / Régénération de batteries au plomb</translate> | ||
− | |Step_Content=<translate></translate> | + | |Step_Content=<translate>Durant la décharge, du sulfate de plomb (PbSO4) se forme sur les électrodes positives et négatives. Si la batterie reste déchargée, ce sulfate de plomb cristallise et durcit. Une fois cristallisé, il ne peut plus se transformer en acide sulfurique lors du chargement de la batterie. Cela fait chuter la capacité de la batterie: "elle ne tient plus la charge" |
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+ | La '''régénération de batterie''' est un processus qui consiste à envoyer des impulsions électriques de forte puissance à une fréquence donnée. Elles viennent briser la couche cristalline formée par le sulfate de plomb amorphe et permettent la redilution de celui-ci dans l'acide sulfurique. | ||
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{{Notes | {{Notes |
Tutorial de Scholar Grid Project | Catégories : Habitat, Énergie
Les batteries sont des éléments centraux et chers dans les installations autonomes. Pourtant, leur fonctionnement et leur entretien sont très mal connus par le grand public. Ce tutoriel a donc plusieurs objectifs :
Les batteries sont des éléments centraux et chers dans les installations autonomes. Pourtant, leur fonctionnement et leur entretien sont très mal connus par le grand public. Ce tutoriel a donc plusieurs objectifs :
batterie, plomb, entretien, régénération, batteries, battery, desulfatation
Les batteries sont souvent les constituants les plus chers et les plus fragiles d’un système électrique de conversion. Aussi, il est important d’en prendre soin par une bonne utilisation et une bonne surveillance !
Les batteries au Plomb Acide sont très fragiles. Elles sont sensibles aux surcharges, aux charges partielles, aux décharges profondes, aux charges trop rapides et aux températures au-dessus 20°C. Tous ces facteurs de vieillissement prématuré, adviennent facilement et peuvent se combiner, ceci étant dû au manque de connaissance technique, à des systèmes mal dimensionnés ou à une utilisation erronée de la part de l’utilisateur. Si vous ne maîtrisez pas ces facteurs, les batteries seront rapidement endommagées.
Ces dommages amèneront à une durée de vie des batteries et à une disponibilité moindre et dans certains cas, une détérioration irrémédiable des batteries peut survenir. Les batteries dureront plus longtemps en les utilisant selon les règles de l’art, et donc leur remplacement sera moins fréquent. A long terme, vous ferez de sérieuses économies. Un autre intérêt est que le système de conversion sera bien plus performant si les batteries sont en bon état. Plus les batteries seront en bon état et plus l’installation sera performante !
Pour comprendre les causes de défaillance d'une batterie, il est important de bien comprendre les réactions chimiques à l’œuvre à l'intérieur de celle-ci.
PbO2 sol + Pb sol + 2 HSO4−aq + 2 H+aq ⟶ 2 PbSO4 sol + 2 H2O liq
2PbSO4 sol + 2 H2O liq ⟶ Pb sol + PbO2 sol + 2 HSO4−aq + 2 H+aq.
Les caractéristiques des batteries sont indiquées d'une manière abrégée et il n'est pas toujours facile de bien les déchiffrer. Voici un tableau récapitulatif des unités associées aux batteries :
Caractéristique | Définition | Explication |
---|---|---|
Capacité (Ah) | Quantité de courant que peut stocker ou restituer une batterie généralement spécifiée en Ah pour un régime de décharge donné | Une batterie de 10 Ah : peut débiter 5 A pendant 2 heures |
Tension (V) | Niveau de tension de la batterie. Doit être compatible avec les organes connectées | Les batteries au plomb sont constituées d'éléments délivrant chacun une tension de 2,1 V. Le montage en série de ces éléments permet d'atteindre les voltages usuels souhaités, en général 12 V, soient 6 éléments. Pour réaliser des systèmes en 24 ou 48 V, on monte des batteries 12 V en série. |
Puissance (Wh) | Résulte de la multiplication de la capacité de la tension | Une batterie de 200Ah en 24V aura une puissance de 4800Wh |
Régime de décharge, Cxx | Exprimée en C10, C20 ou C100, elle indique la capacité d'une batterie en fonction de sa vitesse de décharge. | Batterie 50Ah C20 (signifie une capacité de 50Ah avec une décharge en 20h)
Batterie C100 : 90Ah (capacité de 90Ah avec une décharge en 100h) |
Cold Cracks Amps (CCA) | Il s'agit de l'intensité maximale extractible d'une batterie sur une courte période en situation de démarrage de moteur par exemple. | L'indication CCA 420A 5 sec signifie que la batterie peut délivrer 420A pendant 5 sec |
SOC (State of Charge) | état de charge d’une batterie, quantité d’électricité restante, | SOC = 50 % : le réservoir est à moitié plein |
DOD (Depth of Discharge) | Etat de décharge d’une batterie, quantité d’électricité consommée | DOD + SOC = 100% |
Nombre de cycles | Pour une batterie, un cycle représente une décharge suivie d'une charge. Mais attention, le nombre de cycles d'une batterie est fonction de la profondeur de la décharge subie. | Une même batterie peut avoir:
|
Il existe plusieurs types et plusieurs technologies de batteries au plomb. Chacune est adaptée à un usage, un environnement et des contraintes particulières. Comprendre ces différences est essentiel pour choisir et entretenir correctement sa batterie. Cette partie résume les grandes familles de batteries plomb et leurs caractéristiques.
Les combinaisons suivantes sont à proscrire :
Une batterie de démarrage est destinée à fournir un courant élevé pendant une très courte période. Elle est conçue pour démarrer un moteur (par exemple un véhicule ou un groupe électrogène). Les batteries de démarrage sont parfois appelées “batterie de voiture”, “batterie de camion” ou “batterie à plaques minces”. Voir l'intérieur d'une batterie de démarrage.
Le nom de ces batteries vient de leur première utilisation : l’alimentation du moteur de véhicules électriques comme les chariots élévateurs. Elles sont généralement équipées de "plaques épaisses ou tubulaires" qui leur permet de résister à des décharges assez profondes et d'avoir une durée de vie élevée. Elles sont bien adaptées à une utilisation en solaire photovoltaïque. Les batteries OPzS et OPzV présentent à peu près les mêmes caractéristiques que les batteries de traction.
Ces batteries sont celles utilisées dans les alimentations de secours notamment pour des systèmes informatiques ou de télécommunication. Elles sont conçues pour être rechargées en permanence et n’être déchargées que rarement.
Ces batteries sont prévues pour être utilisées dans des installations solaires photovoltaïques. Elles sont conçues pour supporter un nombre élevé de cycle (puisqu’elles seront déchargées toutes les nuits et rechargées tous les matins), leur profondeur de décharge est généralement bonne mais peut varier fortement d’un modèle à l’autre. Les batteries de servitudes présentent à peu près les mêmes caractéristiques que les batteries solaires.
Voir l'intérieur d'une batterie à décharge lente / solaire
Une batterie ouverte est une batterie à électrolyte liquide dotée de bouchons permettant de la remplir. Les batteries ouvertes ne sont pas étanches : le liquide qui est à l'intérieur s'évapore peu à peu, il faut donc contrôler régulièrement son niveau et compléter si nécessaire avec de l'eau distillée.
Avantages | Inconvénients |
---|---|
Réparable | Entretien nécessaire |
Permet les courants forts à froid (CCA) | Risque de non homogénéité de l'électrolyte si peu utilisé = vieillissement prématuré |
Supporte les surcharges et les surchauffes (on peut remettre du liquide si celui-ci s'évapore) | Dégagement d'hydrogène, donc risque d'explotion si milieu non aéré |
Prix faible | N'aime pas le froid, risque de gel de l'électrolyte. |
Forte autodécharge (10-12% par mois) si pas utilisé régulièrement. | |
Fuites possibles si basculée |
Une batterie étanche est une batterie à électrolyte liquide dotée d'un système permettant d’empêcher l'évaporation, par recombinaison des gaz. Ces batteries ne nécessitent pas de maintenance. Ces batteries sont souvent appelées VRLA pour Valve Regulated Lead-Acid.
Avantages | Inconvénients |
---|---|
Réduit la production de gaz explosif, les pertes en eau et les fuites | Ne permet plus l'entretien, ni le contrôle |
Nécessite moins de maintenance | Impose une charge parfaitement régulée en fonction de la température pour éviter les pertes de gaz par surpression |
Les batteries AGM sont un type de batterie étanche / VRLA. Dans une batterie AGM, l'électrolyte est liquide mais maintenu en place dans un buvard en fibre de verre, d'où son nom: Absorbed Glass Material.
Voir l'intérieur d'une batterie AGM
Avantages | Inconvénients |
---|---|
Sans entretien avec un faible dégagement gazeux | Ne supporte pas la chaleur (perte de l'électrolyte sous forme de gaz - effet définitif) |
Bon maintient de l'homogénéité de l'électrolyte | Ne supporte pas les surcharges (perte de l'électrolyte sous forme de gaz - effet définitif) |
Supporte bien le froid car électrolyte homogène | Durée de vie limitée (taux d'acidité obligatoirement élevé) |
Permet de faire passer des courants de crête forts (CCA) | |
Résiste bien aux chocs car tout est bien maintenu à l'intérieur | |
Faible autodécharge (1-3% par mois) |
Les batteries gel sont un type de batterie étanche / VRLA. Dans une batterie gel, l'électrolyte est gélifié par ajout de silicate.
Voir l'intérieur d'une batterie gel
Avantages | Inconvénients |
---|---|
Parfait maintien de l'homogénéité de l'electrolyte | Courant de crête limité |
Faible autodécharge (1-3% par mois) | Charge et décharge lente (courant de charge limité à 5-10% de la capacité) |
Résiste bien aux chocs car tout est bien maintenu à l'intérieur | Ne supporte pas la chaleur (perte de l'électrolyte sous forme de gaz - effet définitif) |
Bonne durée de vie | Ne supporte pas les surcharges (perte de l'électrolyte sous forme de gaz - effet définitif) |
Prix élevé |
Gel de l'électrolyte: Lorsqu'une batterie est déchargée, l'électrolyte est principalement constitué d'eau. Sous de basses températures, celle-ci peut geler et endommager irrémédiablement la batterie.
Durant la décharge, du sulfate de plomb (PbSO4) se forme sur les électrodes positives et négatives. Si la batterie reste déchargée, ce sulfate de plomb cristallise et durcit. Une fois cristallisé, il ne peut plus se transformer en acide sulfurique lors du chargement de la batterie. Cela fait chuter la capacité de la batterie: "elle ne tient plus la charge"
La régénération de batterie est un processus qui consiste à envoyer des impulsions électriques de forte puissance à une fréquence donnée. Elles viennent briser la couche cristalline formée par le sulfate de plomb amorphe et permettent la redilution de celui-ci dans l'acide sulfurique.
Durée: Ce procédé peut durer de quelques heures pour une batterie de démarrage à plusieurs jours pour des batteries de traction.
Document rédigé par Guénolé Conrad avec l'aide de Loup Girier, Wiam Razi et Pascal Criquioche dans le cadre du projet Scholar Grid. Un projet à l'initiative de la Fondation Schneider Electric avec le support technique d'Energie Sans Frontières, Atelier 21 et du Low-tech Lab
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