Définitions (en attente)
azerty
Les effets dus à la température :
La batterie étant un composant électrochimique, la température a des effets importants sur son fonctionnement interne : taux de réactions électrochimiques, tension de gazéification, tension limite de charge, tension limite de décharge, perte d'électrolyte ainsi que ses performances : capacité, auto-décharge et durée de vie.
La stratification :
La stratification est le mélange non homogène de l'électrolyte. Elle a pour effet de réduire la durée de vie des batteries si elle est prolongée. L'acide a tendance à se concentrer en bas en laissant de l'eau ayant une densité plus faible en haut : il existe alors des risques de congélation, d'oxydation et de corrosion de part et d'autre du plan de séparation. On y remédie par une charge d'égalisation (régénération) qui a pour effet de brasser l'électrolyte liquide.
La sulfatation :
La sulfatation est une réaction électrochimique normale qui a lieu dans les batteries qui ont été fréquemment partiellement déchargées ou exposées à de hautes températures. Elle a pour effet de diminuer la capacité nominale et d'élever la résistance interne de la batterie. De même que pour la stratification, on peut y remédier partiellement par une charge d'égalisation (régénération) périodique qui a pour effet de forcer la réaction électrochimique inverse.
Tension de gazéification :
Lors de la charge d'une batterie, sa tension s'élève. Lorsque l'on atteint une tension suffisamment élevée, les réactions électrochimiques deviennent très rapides et donnent lieu à un dégagement de gaz (oxygène et hydrogène) à l'intérieur de la batterie. C'est la tension de gazéification. On définit donc une tension de charge maximum qui doit toujours être inférieure à la tension de gazéification.
Cette tension (de charge maximum) peut être dépassée pendant un temps court à la fin de la charge, car une légère gazéification peut s'avérer utile pour remédier à la stratification et à la sulfatation.
Il vaut mieux toujours sur-dimensionner son parc batterie pour ne pas provoquer d'usure prématurée.
Plus on vide vite et fort une batterie, plus elle vieillit vite, sans compter qu'après il faut de la puissance pour une recharge quasi complète. Avec plus de batteries, vous êtes plus tranquille, moins d'intensité à fournir, durée de vie préservée et plus d'autonomie.
La capacité d'une batterie, ne se présente pas de la même façon que la capacité d'un réservoir hydraulique. Bien que la notion de capacité soit parfaitement comparable, elle diffère sur un point particulier. En effet, outre la capacité de la batterie (Nombre d'Ah ou ampères heure, que peut débiter la batterie) vient se greffer une notion de rendement (ou de pertes).
Plus la rapidité de la décharge est importante, plus la capacité réelle de la batterie sera faible. Ainsi une batterie de 250Ah C/100 aura réellement une capacité théorique de 250Ah en 100 heures, 230Ah en 20 heures et seulement 180Ah en 5 heures. TRADUCTION: si on décharge cette batterie à la cadence de 18A la décharge ne durera que 10 heures (10 x 18 = 180) cette même décharge durera 20 heures à la cadence de 11.5A (11.5 x 20 = 230Ah) et enfin 100 heures à la cadence de 2.5 Ah (2.5 x100 = 250Ah).
Les limites d'utilisation d'une batterie :
La limite d'utilisation d'une batterie est inversement proportionnelle à sa durée de vie. Moins elle sera sollicitée, plus sa durée de vie sera importante (elle ne s'use que si l'on sert !!!) A titre d'exemple utilisée au 1/10 de sa capacité ( on prend 1/10 des Ah de la batterie donc 25Ah, à la cadence de 2.5A pour obtenir environ 1800 cycles de charge et décharge, à la condition de recharger la batterie aussitôt après l'utilisation. soit environ 5-6 ans de durée de vie. Celui qui effectuera des cycles de 100% (éventuellement batterie déchargée à zéro tous les jours, sans recharge complète) se retrouvera devant des durées de vie de l'ordre de 3 mois, voire moins !!! Cet état parfaitement identifiable n'est évidemment pas couvert par la garantie constructeur.
Watts, Watts/heures (Wh), Ampères et Ampères/heures (Ah) Quelles sont les relations entre ces données? Deux paramètres caractérisent une batterie: sa tension 6-12-24V etc... en Volts et sa capacité en ampères /heures (Ah). Les volts pourraient être comparés à une pression. La puissance (Watts) serait l'effet de la pression multiplié par le débit. (Watts = Volts x A ou Ah). Une puissance n'a rien à voir avec une consommation (Pour ceux qui voudraient rentrer plus en détail dans cette étude, Pas plus qu'un véhicule de 10 Cv donne une idée de sa consommation quotidienne d'essence (bien que liée à la puissance, la consommation d'essence est aussi liée à la distance parcourue ou au temps de fonctionnement du moteur!) En électricité c'est exactement pareil, la confusion venant du fait que la puissance s'exprime en Watts et la consommation en Watts/heure. Quelle est la différence? Un watt ne représente quasiment rien si l'on ne lui accole pas une unité de temps (Tout comme un litre??) et oui, un litre d'eau est-il est-il suffisant pour étancher votre soif? oui, c'est évident, ! mais en êtes-vous en êtes certain?
Réponse: NON! si vous n'avez qu'un litre d'eau à boire durant toute l'année prochaine, vous commencerez sérieusement à me croire! En effet ,c'est évidemment et de loin insuffisant, par contre, si je vous donne toujours un litre, mais cette fois toutes les secondes, vous allez périr noyés! Tiens donc un litre n'a plus de signification et pourtant il en a une! Seul le contexte à changé. Quand vous achetez de l'eau, vous n'achetez pas un litre qui est une unité de mesure, mais bien un volume qui correspond à vos besoins. En électricité c'est pareil.
Un ampère n'a pas plus de signification qu'un litre, mais un ampère/heure, c'est bien l'effet d'un ampère pendant une heure! (Ou de deux ampères pendant une demie-heure, ou encore de 1/2 ampère pendant 2 heures, etc.. La notion de puissance apparaît maintenant pleinement (1 watt/heure = l'effet d'un watt pendant 1 heure)
La puissance disponible dans une batterie apparaît maintenant plus clairement. 250 Ah x 12 volts = 3000 Watts/HEURES.
3000 Watts/heures (Wh) représentent 3000/100= 30 heures de fonctionnement d'un appareil de 100 Watts! Ce qui mathématiquement est très juste, mais archi-faux en ce qui concerne notre batterie, puisque ce serait ignorer la notion de C/XX et décharger cette batterie (250ah en C/100) à la cadence de 11.5A soit C/20 ne représenterait qu'environ 230 Ah soit 230(Ah)/11.5(A) = 20 heures (En fait j'ai simplifié, car c'est encore moins!!!)
Si l'on se réfère à la loi du 1/10 par jour, ce serait donc seulement 25Ah qui seraient disponibles, soit une puissance quotidienne de 25(Ah) x 12(V) = 300 Wh représentant en gros 1 jour de fonctionnement d'un petit frigo, C'est tout!!!
En utilisation batterie de service, une batterie est en moyenne 10 à 20 fois plus sollicitée qu'en démarrage! Si on l'utilise dans sa limite normale de fonctionnement! Généralement on va bien au-delà, d'où les mauvaises surprises et les batteries qui ne durent pas.
En résumé plus la capacité de vos batteries sera importante, plus la durée de leur vie le sera, A consommation égale, c'est évident!
(document Comptoir Eolien/Groupe Madaule)
Lorsque vous achetez une batterie, il faut tenir compte de nombreuses caractéristiques dont certaines ne sont en général pas mentionnées clairement sur la batterie.
Capacité de la batterie
Une batterie stocke de l'énergie pour la restituer lorsque vous en avait besoin. L'énergie stockée s'exprime en Watt-heure. Cependant les fabricants indiquent souvent la capacité des batteries en Ampère-heure, pour obtenir une équivalence avec le besoin que vous avez calculé en Watt-heure, il faut multiplier la capacité par la tension aux bornes de la batterie :
Une batterie non-utilisée se décharge d'elle même. Pour une batterie au plomb, le taux d'auto-décharge est en générale limité (de l'ordre de 5% par mois) mais il peut augmenter rapidement avec la température.
(document Energie & Développement)
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Aperçu des différents types de batteries au plomb
Les batteries au plomb sont les plus répandues pour le stockage de grande quantité d'énergie. Mais au moment de choisir votre batterie vous trouverez une multitude d’appellation : gel, AGM, VLRA, sèche, ouverte, étanche... Cet article vous aidera à comprendre ces différents types de batteries et à choisir la mieux adaptée à votre projet.
Les batteries en fonction de leur usage
Batterie de démarrage
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) et n'est pas adaptée pour une autre utilisation. Une batterie de ce type se dégradera très rapidement si elle est utilisée pour alimenter un appareil électrique.
Les batteries de démarrage sont parfois appelées "batterie de voiture", "batterie de camion" ou "batterie à plaques minces".
Batterie de traction
Le nom de ces batteries vient de leur première utilisation : l'alimentation du moteur de véhicules électriques comme les chariots élévateurs. Ces batteries possèdent donc généralement un bon rapport capacité/poids et capacité/volume. Elles sont conçues pour se recharger rapidement et résister à des décharges assez profondes.
Batterie stationnaire
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, elle ne sont donc prévues que pour un nombre réduit de cycles. La profondeur de décharge autorisées peut varier fortement d'un fabricant à l'autre.
Batterie solaire
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.
Les batteries en fonction de leur technologie
Batterie à électrolyte liquide
Une batterie à électrolyte liquide est une batterie contenant de l'acide à l'état liquide. Ces batteries ne peuvent fonctionner correctement que si elles sont posées à plat, elles sont par exemple mal adaptées pour un bateau soumis au roulis. En cas de casse, l'acide peut s'échapper ce qui représente un danger pour l'homme et l'environnement.
Les performances des batteries à électrolyte liquide varient très fortement d'un modèle à l'autre. Les batteries à électrolyte liquide craignent particulièrement le froid : si l'électrolyte gèle, la batterie ne pourra plus être utilisée.
Batterie ouverte
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.
Une batterie ouverte peut être soit :
- Sèche, une batterie sèche ne contient pas encore de liquide, il faudra la remplir d'acide sulfurique avant de pouvoir l'utiliser. Les batteries sèches présentent l'avantage de pouvoir être transportée sans danger. En particulier les batteries sèches sont acceptées dans les avions.
- Humide, une batterie humide contient déjà le liquide. On trouve rarement des batteries humides dans le commerce parce qu'elles sont dangereuses à transporter et ne peuvent pas être stockées longtemps.
Batterie étanche
Une batterie étanche est une batterie à électrolyte liquide ou non dotée d'un système permettant d’empêcher l'évaporation. Ces batteries n'ont pas besoin d'être remplies avant utilisation et ne nécessitent pas de maintenance. Elles sont acceptées dans les transports aérien mais présente quand même un risque en cas de casse (fuite d'acide).
Ces batteries sont aussi appelées batteries scellées, batteries à valve, batteries à recombinaison de gaz, batteries VLRA, batteries "zéro maintenance" ou "maintenance free".
A noter : en anglais on distingue deux types de batteries étanches "non-spillable battery" qui sont acceptées dans les avions et "sealed battery" qui ne le sont pas.
Batterie AGM
Les batteries AGM sont un type de batterie étanche. Dans une batterie AGM, l'électrolyte est liquide mais maintenu en place par des fibres. Il n'y a donc pas de risque de fuite et la batterie peut fonctionner sans être parfaitement à plat.
Les batteries AGM peuvent en général supporter un grand nombre de cycle et des profondeur de décharge élevées. Elles ont une bonne résistance au froid.
Batterie gel
Les batteries gel sont un type de batterie étanche. Dans une batterie gel, l'électrolyte est gélifié. Cela permet d'éliminer le risque de fuite d'acide en cas de casse et de faire fonctionner la batterie dans toutes les positions.
Les batteries gel peuvent en général supporter un grand nombre de cycle et des profondeur de décharge élevées. Elles résistent mieux au froid que les batteries classiques mais moins bien que les batteries AGM, elles ont souvent une bonne tenue à la chaleur et un taux d’auto-décharge faible.
(document Energie & Développement)