Le devis annonçait 100Ah. Le site en a tiré 55 — voici où est passé le reste

Le devis annonçait 100Ah. Le site en a tiré 55.

Un distributeur d'Asie du Sud-Est nous a envoyé une feuille de dimensionnement le mois dernier : huit blocs AGM 12 V 100 Ah, montés en 48 V, alimentant un onduleur de 3 kW pour un petit site télécom. Sur le papier, 9,6 kWh — il avait pris les ampères-heures, multiplié par la tension, puis ajouté 20 % de marge « au cas où ».

Le site a tenu deux heures avant que l'onduleur ne décroche.

Rien n'était en panne. Les batteries étaient bonnes, l'onduleur était bon, c'est l'arithmétique qui ne l'était pas. Un bloc plomb-acide de 100 Ah ne délivre pas 100 Ah à 3 kW, et il ne l'a jamais fait. Une batterie lithium 100Ah n'échappe pas à ce calcul non plus : elle en perd simplement moins. L'étiquette est une mesure faite dans un jeu de conditions précis, et presque personne n'imprime ces conditions à côté du prix.

C'est le malentendu le plus coûteux du métier, plus coûteux que n'importe quelle erreur d'achat que je connaisse. Alors reprenons le calcul proprement.

Les ampères-heures ne sont pas de l'énergie, et l'étiquette a une note de bas de page

Une batterie 12 V 100 Ah contient 1,2 kWh nominaux. Cette partie est simple. Ce qui en sort réellement est un autre chiffre, et quatre remises s'appliquent avant que votre charge ne voie quoi que ce soit.

Première remise : le régime de décharge. La capacité plomb-acide est normalement cotée au régime C20, soit 5 A pour un bloc de 100 Ah. Tirez 50 A et la chimie ne suit plus : l'acide dans la plaque ne diffuse pas assez vite, la tension s'effondre tôt, et le bloc rend les armes avant d'avoir libéré sa charge nominale. C'est la loi de Peukert, et pour le plomb son exposant se situe entre 1,15 et 1,30 selon qu'il s'agit d'un ouvert, d'un AGM ou d'un gel.

Pour une cellule lithium-fer-phosphate, l'exposant tourne autour de 1,03. C'est tout l'intérêt de cette chimie en régime élevé : une batterie lithium 100Ah délivre très près de 100 Ah à 0,5 C, et encore plus de 95 % à 1 C.

Deuxième remise : la température. La capacité est cotée à 25 °C. En dessous, le plomb perd à peu près 0,6 à 1 % par degré ; un bloc à −10 °C vaut en pratique 75 à 80 Ah, et à −20 °C plutôt 60 %. Le LiFePO4 perd environ 0,8 % par degré en décharge, et cesse totalement d'accepter la charge à 0 °C.

Troisième remise : la profondeur de décharge. Aucune des deux chimies ne devrait être vidée complètement, mais les règles divergent nettement. Un parc AGM cyclique est généralement bridé à 50 % de DoD pour préserver son nombre de cycles. Le LiFePO4 tourne couramment à 80-90 %. Autrement dit, la moitié de l'étiquette est interdite à l'une et seulement un dixième à l'autre. Dans la même armoire, une batterie lithium 100Ah dépense neuf dixièmes de son étiquette ; l'AGM en dépense la moitié.

Quatrième remise : les pertes système et le seuil de coupure basse tension. L'onduleur rend 85 à 92 %, donc les watts AC ne sont pas les watts DC. Et son seuil de déconnexion est réglé pour protéger la batterie, pas pour garantir votre autonomie : sur un système 12 V il coupe typiquement à 10,5 V, seuil atteint sur un bloc plomb en charge alors qu'il reste encore 20 à 25 % de charge à l'intérieur. Vous avez payé cette charge. Vous ne la verrez pas.

Même 200Ah, deux sites, deux résultats

Prenons un parc 48 V, 200 Ah, onduleur 3 kW, charge continue, 25 °C. Deux chimies, même étiquette, même tension.

Relisez la dernière ligne deux fois. À l'étiquette, le lithium paraît 60 à 100 % plus cher. À l'énergie utilisable, il est souvent moins cher au kWh livré, avant même de compter la durée de vie — et à 50 % de DoD un AGM fait 400 à 600 cycles contre 4 000 à 6 000 pour le pack lithium à 90 %.

Ce n'est pas un procès contre le plomb. C'est le constat qu'on achète souvent du plomb pour de mauvais usages. Pour un UPS qui passe 99 % de sa vie en floating, la pénalité de Peukert ne se déclenche jamais, la limite de DoD n'a aucune importance, et un AGM bien construit est le choix rationnel. Pour du cyclage quotidien derrière un onduleur, on demande au même bloc autre chose que ce pour quoi il a été conçu.

Où la feuille de dimensionnement se trompe

Trois schémas reviennent sans arrêt dans les feuilles qu'on nous demande de vérifier.

Multiplier les Ah par la tension et appeler ça des kWh. L'arithmétique est juste, la réponse est fausse, parce qu'elle suppose les conditions de cotation. Correctif : dimensionner en kWh au régime réel, puis appliquer température et DoD. C'est aussi pourquoi une batterie lithium 100Ah et un bloc AGM de 100 Ah au même prix facturé ne sont pas le même achat.

Dimensionner la batterie en oubliant l'onduleur. Un onduleur de 3 kW sur un parc 48 V tire environ 70 A. Sur un parc plomb de 200 Ah, c'est déjà C/3, bien au-delà de la zone confortable. Soit le parc grossit, soit l'onduleur diminue ; à cette taille, on ne peut pas avoir les deux.

Prendre la coupure basse tension pour un arrêt complet. Elle ne l'est pas. Elle se déclenche tôt sur un parc plomb en charge précisément parce que la tension s'affaisse sous la charge. Un exploitant qui voit l'onduleur s'arrêter « à 20 % restants » conclut que la batterie lâche, alors que la bonne conclusion est que le parc est sous-dimensionné pour cette charge.

Comparer deux devis sans se faire avoir

Demandez quatre chiffres, par écrit, sur le devis lui-même. Un fournisseur capable de les produire fait de l'ingénierie ; un fournisseur incapable de les produire vend une étiquette.

1. La capacité au régime de décharge réel, pas au C20. Si votre charge tire 70 A sur un parc de 200 Ah, demandez la capacité à 0,35 C.
2. La capacité à la température minimale du site, pas à 25 °C.
3. La profondeur de décharge que suppose l'annonce de durée de vie, et le nombre de cycles à ce DoD.
4. Le seuil de déconnexion basse tension recommandé par le fournisseur pour votre onduleur.

Divisez ensuite le prix par les kWh utilisables issus de ces quatre réponses. Faites le calcul pour une batterie lithium 100Ah et pour l'AGM qu'elle remplace : le classement s'inverse généralement. Il s'est inversé pour le distributeur ci-dessus — ses huit blocs AGM sont devenus douze, le site a cessé de tomber à deux heures du matin, et le coût total est resté inférieur à un passage intégral au lithium, parce qu'il avait besoin d'un secours, pas d'un cyclage quotidien.

Ce que l'acheteur d'une batterie lithium 100Ah doit surveiller

Le versant lithium a ses propres pièges, et ils concernent en général la sur-promesse plutôt que la sous-livraison.

Une batterie lithium 100Ah qui annonce 100 Ah à 1 C, c'est crédible. Une batterie lithium 100Ah qui annonce 100 Ah à 2 C est soit un pack bien plus gros, soit une fiche technique imaginative. Demandez la courbe de décharge à votre charge, pas seulement la capacité en gros titre. Demandez si le BMS limite la décharge continue à 100 A ou à 50 A : un pack de 100 Ah avec un BMS de 50 A est un pack de 50 A, quoi que les cellules sachent faire.

Et regardez aussi l'autre extrémité : un pack coté 100 Ah à 25 °C vous donnera environ 88 Ah à 0 °C, et rien du tout vers le chargeur en dessous de zéro.

Les questions que les acheteurs nous envoient vraiment

Une batterie lithium 100Ah fait-elle vraiment 100 Ah ?

À 0,5 C et 25 °C, oui, à quelques pour cent près. À 1 C, comptez 95-97 %. Le chiffre qui décide de votre autonomie n'est pas l'étiquette, c'est ce que le BMS vous laisse tirer en continu.

Pourquoi une batterie lithium 100Ah coûte-t-elle plus cher à l'Ah mais moins au kWh ?

Parce que vous en dépensez 80-90 % à régime élevé au lieu de 50 % à régime faible. Divisez le prix par les kWh utilisables à votre charge, la comparaison change de sens.

Puis-je remplacer un AGM de 100 Ah par une batterie lithium 100Ah dans une installation existante ?

En général oui, et l'autonomie augmente nettement. Vérifiez d'abord le chargeur : le LiFePO4 demande une tension d'absorption différente et pas d'égalisation, et l'ancien chargeur ne propose parfois ni l'une ni l'autre.

Le régime compte-t-il pour une batterie lithium 100Ah à 0,2 C ?

À peine. L'exposant de Peukert est proche de 1,03, donc à faible régime la capacité est celle de l'étiquette. En lithium, ce qui mord, c'est la température, pas le régime.

Le seul chiffre qui compte est celui au niveau de la charge

Chaque batterie est une chimie enveloppée dans un jeu de conditions. L'étiquette décrit celles que l'usine a choisies. Le site en impose d'autres. L'écart entre les deux, c'est exactement d'où viennent les parcs sous-dimensionnés, les litiges de garantie et les acheteurs déçus.

Alors avant de valider un parc, faites une chose : prenez la charge en kW, divisez par le rendement de l'onduleur, appliquez la pénalité de régime, la température, le DoD, et regardez ce qui reste. Si le résultat est inférieur au besoin, vous avez trouvé le problème avant le départ du conteneur plutôt qu'après.

Si vous comparez une batterie lithium 100Ah à un bloc AGM sur le même service, envoyez-nous le profil de charge et la température du site : nous ferons le calcul avec vous. La gamme AGM cyclique publie séparément ses valeurs C10 et C20 précisément pour cette arithmétique, et le guide de choix pour le stockage solaire traite la décision chimique qui se situe au-dessus de ce calcul.