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Choix de batteries mis à jour pour les besoins énergétiques d'aujourd'hui

Décrivez une installation solaire hors réseau, et il y a 20 ans, quelqu'un imaginerait une cabane isolée dans les bois, avec des batteries au plomb-acide et des générateurs diesel utilisés comme alimentation de secours. Mais dans les années 2020, les maisons hors réseau pourraient être plus proches que vous ne le pensez – comme, juste à côté. De nombreux quartiers, soit en raison de leur géographie ou des restrictions sur la grille existante, inversent le script et utilisent la grille uniquement comme sauvegarde d'urgence.

«La dernière nouveauté est la défection du réseau», a déclaré David Norman, directeur du développement des produits solaires et des affaires chez Discover Battery, fournisseur de batteries au plomb et au lithium.

Par exemple, à Hawaï, où les prix des services publics sont en moyenne de plus de 30 cents / kWh et où aucune nouvelle énergie solaire ne peut être ajoutée au réseau, les gens prennent leur électricité en main. Souvent appelés autoconsommation totale ou énergie à exportation nulle, les ménages hawaïens travaillent essentiellement comme des maisons hors réseau avec le réseau en secours.

En Californie, où les événements de «coupure de courant pour la sécurité publique» ont limité la puissance des services publics au cours des dernières années, les propriétaires planifient à l'avance des pannes prolongées. Dans le meilleur des cas, les maisons devraient désormais être conçues pour fonctionner hors réseau pendant au moins un mois, tandis que les 11 autres mois, elles peuvent utiliser le réseau.

Les bunkers de la fin du monde ne sont présents dans aucune de ces situations – des configurations hors réseau existent déjà dans de nombreux quartiers urbains. Les besoins en énergie d’aujourd’hui nécessitent des technologies de batteries pour suivre le rythme.

Plomb vs lithium hors réseau

Une batterie électrique, par définition, est un appareil qui stocke de l'énergie qui peut être convertie en énergie électrique. En ce sens, tous les types de batteries sont équipés pour répondre aux besoins de stockage hors réseau, mais certaines sont meilleures que d’autres pour satisfaire la demande d’électricité et les horaires de cyclage actuels.

«Le hors réseau concerne moins la batterie que le cas d'utilisation», a déclaré Norman. «Si vous ne faites que de l’alimentation de secours, le plomb-acide fonctionne. Il ne fait pas de vélo régulièrement, et il est principalement assis en réserve pour une panne de courant ou une panne de courant. Mais pour les applications de charge à la demande, toute batterie au lithium est meilleure. »

Batteries plomb-acide Trojan AGM

Les batteries au plomb fonctionnent bien pour les besoins de sauvegarde occasionnels à court terme. Mais si quelqu'un veut changer de source d'alimentation pour profiter des tarifs d'utilisation des services publics ou éviter le réseau pendant une période prolongée, des cycles plus fréquents et plus profonds sont nécessaires que ce que le plomb-acide peut fournir.

«Le lithium évolue hors réseau», a déclaré Norman. «Vous pouvez toujours vivre hors réseau avec du plomb-acide, mais le lithium est plus efficace.»

Tout cela se résume au nombre de cycles d'une batterie et à sa profondeur de décharge – combien de fois la batterie peut être déchargée et combien d'énergie peut réellement être utilisée. KiloVault propose également des batteries au plomb et au lithium, et le vice-président des ventes et du marketing Jay Galasso explique souvent les spécifications de charge des deux types de chimie.

«Les applications solaires hors réseau nécessitent des batteries qui peuvent être déchargées et chargées tous les jours», a déclaré Galasso. «Un cycle peut être de charger les batteries pendant la journée, puis de décharger l'énergie stockée pour l'utiliser le soir. Plus une batterie est déchargée, plus le cycle est «profond». »

Les batteries au plomb se dégradent davantage à chaque cycle. Lorsqu'une batterie au lithium peut être livrée avec une garantie de 10 000 cycles, une batterie au plomb-acide peut culminer à 2 500 cycles lorsqu'elle est déchargée à 50%. Les batteries au lithium peuvent être déchargées presque à zéro, ou fondamentalement, tout le jus d'une batterie au lithium peut être utilisé en un seul cycle, où une batterie au plomb ne peut utiliser que la moitié de son jus avant de se dégrader encore plus rapidement.

Une configuration hors réseau moderne utilisant des batteries au lithium de Discover

«Les batteries au plomb coûtent moins cher pour la même tension et la même capacité, mais ne durent pas plusieurs cycles», a déclaré Galasso. "[Lithium-based] les conceptions peuvent utiliser moins de batteries pour une application donnée en raison des taux de charge / décharge plus élevés, ce qui se traduit par des coûts initiaux plus faibles. »

SimpliPhi Power a été fondée au début des années 2000 et a toujours été un fournisseur de batteries au lithium. La société connaît la valeur des batteries au lithium dans les applications hors réseau, car son marché d'origine était les scénarios d'énergie à distance.

«Le plomb-acide est un produit hérité utilisé en mode hors réseau. C’est là que l’industrie solaire est née. Vous ne pouviez pas avoir un système PV sans batteries au plomb à ces débuts », a déclaré Sequoya Cross, directeur des ventes mondiales et du développement commercial de SimpliPhi. «Pourquoi nous voyons plus de gens passer au lithium: vous avez plus de capacité utilisable dans un espace plus petit, vous pouvez les amener à une profondeur de décharge de 100%.»

L'espace physique est une autre raison pour laquelle le plomb-acide tombe en disgrâce dans les configurations aujourd'hui détachées du réseau dans les environnements urbains.

«La plupart des gens qui construisent hors réseau n'ont pas de salle mécanique séparée de leur maison où les batteries et l'onduleur peuvent aller. La plupart des gens n’ont pas ce genre d’espace », a déclaré Norman. «Afin d'avoir suffisamment de stockage d'énergie pour faire fonctionner votre maison comme une maison hors réseau, rien qu'en volume volumétrique, vous devez utiliser le lithium, car vous ne pourriez jamais mettre autant de plomb dans votre maison.»

Quand quelqu'un veut retirer son foyer actif du réseau aujourd'hui, cela signifie généralement qu'il veut que le réfrigérateur fonctionne, ainsi que les ordinateurs, Internet, les téléviseurs, les lumières et tout le reste, le tout en même temps. Le simple fait de sauvegarder une charge d'urgence ne peut plus la couper, en particulier dans des endroits comme la Californie où la vie doit continuer lorsque le service public coupe l'alimentation. Cela nécessite une plus grande capacité de batterie, des taux de charge plus rapides et une profondeur de décharge plus profonde – des choses que le plomb-acide ne peut tout simplement pas fournir.

«Le plomb est en train de mourir hors réseau. Le plomb-acide peut durer longtemps, mais il nécessite beaucoup d'entretien », a déclaré Norman. «Cela n’a aucun sens de vendre un lead premium alors que je ne peux vendre du lithium que 10% de plus. Le plomb fonctionne toujours sur les marchés automobiles, mais du côté solaire et stationnaire, le plomb est mort. »

La bataille du lithium hors réseau: NMC contre LFP

Les deux types de piles au lithium dominants utilisés dans les applications résidentielles sont le lithium-nickel manganèse oxyde de cobalt (NMC) et le lithium fer phosphate (LFP). Les batteries Tesla Powerwall, Generac PWRcell et LG RESU utilisent toutes la chimie NMC, tandis que de nombreux autres fournisseurs utilisent LFP (y compris Discover, Eguana, Electriq Power, Enphase, KiloVault, SimpliPhi, sonnen). Bien que les deux types de batteries fonctionnent très bien dans les situations d'arbitrage de la demande, LFP a un avantage en matière de hors réseau. C'est peut-être pourquoi de plus en plus d'entreprises proposent la chimie sans cobalt.

«Pour les applications sur réseau où vous ne vous souciez pas nécessairement de la recharge rapide parce que vous avez le réseau là-bas, les batteries NMC sont excellentes», a déclaré Norman de Discover Battery. "La limitation avec eux pour un scénario hors réseau est qu'ils ne peuvent pas gérer la charge ou la décharge à courant élevé de charges hors réseau exigeantes."

Des batteries SimpliPhi LFP ont été utilisées dans une installation solaire sur la résidence privée hors réseau de l'ancien gouverneur de Californie Jerry Brown en 2018

Aric Saunders, vice-président directeur des ventes et du marketing pour le fournisseur de batteries NMC et LFP Electriq Power, a expliqué les taux de charge différents pour les deux chimies du lithium. Les batteries NMC ont un taux de charge de 0,5 ° C tandis que les batteries LFP sont de 1 ° C. Si la charge d'une batterie LFP prend une heure, la batterie NMC prend deux fois plus de temps car elle accepte le courant plus lentement. Les batteries LFP peuvent être chargées en deux fois moins que NMC.

"À cause de [the faster charging rate], Les batteries LFP peuvent fournir une puissance de sortie plus élevée au réseau ou à la maison. Cette fonction permet à la batterie de sauvegarder des charges plus importantes avec une batterie plus petite que ce qui serait nécessaire avec NMC », a déclaré Saunders.

"Le temps, c'est de l'argent. Si je charge à l'énergie solaire et que je n'ai qu'une journée solaire de six heures, je veux utiliser autant que possible ces batteries », a déclaré Norman. Un système solaire + stockage hors réseau bénéficierait le plus des propriétés de charge rapide du LFP.

Bien que «hors réseau» puisse être un terme vague pour décrire l'utilisation du réseau électrique principal comme source de secours au lieu d'une source d'énergie principale, cela peut être un mode de vie essentiel pour beaucoup plus de personnes dans un avenir proche. Les propriétaires devraient alors choisir la bonne chimie de batterie pour leur situation.

«Le hors réseau est autour de nous tout le temps. Ce ne sont plus seulement les gens dans les bois », a déclaré SimpliPhi’s Cross. "Il n'est pas nécessairement possible de déconnecter ou de retirer complètement votre compteur, mais il est possible de concevoir autour d'un mode de vie hors réseau."

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