Votre batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire n'est pas usée : elle est sulfatée

Le parc qui meurt à dix-huit mois

L'installateur accuse la batterie. Le fournisseur accuse le chargeur. Le client accuse les deux et passe au lithium.

Presque tous les parcs plomb-acide hors réseau ratés que nous examinons sont morts de la même façon, et ce n'est généralement pas une question de qualité de fabrication : ils n'ont jamais fini une charge. Jour après jour, le champ remettait 85 à 90 % de ce que la charge avait consommé, les plaques restaient en état de charge partiel, et une lente évolution chimique faisait le reste.

C'est le chiffre le moins discuté du stockage solaire, et il explique plus de défaillances prématurées que n'importe quel autre facteur.

Le nombre de cycles qui ne survit pas à un toit

Une batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire se vend souvent sur un nombre de cycles : 500 cycles à 50 % de profondeur de décharge, parfois 600, parfois plus. Ces chiffres viennent d'un essai au banc qui fait trois choses que le terrain ne fait jamais.

Il maintient les cellules à 25 °C. Il les recharge complètement après chaque décharge. Et il utilise un profil de charge réglé par quelqu'un qui sait ce que signifie la tension d'absorption.

Une installation réelle casse les trois. La température passe de 0 °C la nuit à 35 °C dans l'armoire à midi. La charge augmente d'un tiers quand le propriétaire ajoute un congélateur. Et le régulateur est un petit MPPT avec une temporisation d'absorption fixe, qui compte à partir de son réveil, pas du moment où la batterie atteint réellement la tension d'absorption.

La même batterie, dans le même bac, cyclée à 70 % d'état de charge pendant deux ans, ne verra pas 500 cycles. Elle en verra plutôt 200, et elle perdra de la capacité assez lentement pour que personne ne s'en aperçoive avant que le réfrigérateur ne coupe à trois heures du matin.

Ce que l'état de charge partiel fait vraiment aux plaques

Dans une batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire, la décharge forme du sulfate de plomb sur les deux plaques. C'est normal et réversible : c'est ainsi que la batterie stocke l'énergie. La recharge le reconvertit en plomb, en dioxyde de plomb et en acide sulfurique.

Laissez ce sulfate en place et il recristallise. Les cristaux grossissent, la surface spécifique s'effondre, la matière devient de plus en plus difficile à reconvertir. C'est la sulfatation dure, et au moment où on la mesure, aucune charge d'égalisation ne récupérera la capacité perdue. On peut la ralentir. On ne peut pas l'annuler.

Trois signaux apparaissent sur le terrain bien avant que le propriétaire admette le problème :

• La tension de repos est bonne, celle en charge ne l'est pas. 12,6 V après une heure de repos, puis 11,4 V dès qu'une charge de 30 A arrive. Résistance interne élevée par plaques sulfatées.
• Les tensions de bloc divergent en charge. Un parc sain converge à moins de 0,05 V par bloc de 12 V en absorption. Un parc sulfaté dérive de 0,3 V ou plus, et le bloc le plus faible entraîne tout le monde.
• Le courant de charge ne diminue jamais. Un VRLA sain en absorption descend vers 0,01–0,02 C en deux heures. Si le chargeur pousse encore presque le courant nominal après quatre heures, soit le parc est très déchargé, soit une partie n'accepte plus rien.

Quatre façons dont un site solaire affame son propre parc

Le champ est dimensionné pour la charge, pas pour la recharge. Erreur classique : 3 kW de panneaux pour une batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire de 10 kWh et une consommation nocturne de 4 kWh. Sur le papier, le champ couvre deux fois la charge. En décembre, avec deux jours couverts et un abattement de 60 %, il couvre la charge et rien de plus. Le parc ne dépasse jamais 80 %, et n'y arrive jamais assez vite.

L'absorption est pilotée par une horloge, pas par la batterie. Deux heures d'absorption semblent généreuses jusqu'à ce qu'on remarque que le régulateur a lancé le compte au lever du jour. La phase bulk finit à 11 h, l'absorption tourne jusqu'à 13 h, un nuage est passé entre-temps, et le courant est retombé sous le seuil où la batterie brasse réellement son électrolyte. La batterie se croit pleine. Son densimètre n'est pas d'accord.

Pas de compensation en température. Une batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire chargée à 2,45 V/élément dans une armoire à 35 °C est en surcharge : perte d'eau et corrosion des grilles. Le même réglage à 0 °C est en sous-charge, exactement la condition qui fabrique du sulfate dur. La correction est d'environ −3 mV par °C et par élément, et beaucoup de petits régulateurs ne l'appliquent tout simplement pas.

Mélanger les âges dans une même série. Ajouter un bloc neuf à une batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire de trois ans est le moyen le plus rapide de tuer le bloc neuf. Les anciens atteignent la tension d'absorption en premier, le chargeur réduit, et le neuf n'obtient jamais la charge supplémentaire dont il aurait besoin. Il se sulfate à côté de blocs déjà sulfatés.

AGM, GEL et plomb-carbone dans le même site solaire

Ces chiffres de cycles sont des valeurs de dimensionnement fournies par les fabricants et varient fortement avec la profondeur de décharge, la température et la qualité de la recharge. À lire comme un classement, pas comme une promesse.

Ce que le plomb-carbone change, et ce qu'il ne change pas

Pour une batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire qui termine rarement sa charge, le plomb-carbone ajoute du carbone à la plaque négative. Le carbone améliore l'acceptation de charge et modifie la structure cristalline du sulfate qui se forme, si bien que la plaque récupère plus facilement quand la batterie reçoit enfin une charge complète. Concrètement, elle supporte un cyclage PSOC qui diviserait par deux la durée de vie d'une AGM.

Ce qu'il ne fait pas, c'est supprimer le besoin d'une recharge complète. Une batterie plomb-carbone à décharge profonde pour solaire qui ne voit jamais la tension d'absorption se sulfate quand même, simplement plus lentement. Cela ne change pas non plus l'exigence de compensation en température, ni ne transforme 50 % de profondeur en 80 %.

Le surcoût est généralement annoncé à 10–20 % au-dessus d'une AGM équivalente. Il s'amortit vite sur un site qui cycle chaque jour et recharge mal, et jamais sur un site dont le champ est généreux et le profil de charge correct.

Les réglages qui décident de la durée de vie d'une batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire

Ce sont ces valeurs qu'il faut discuter avec l'installateur, bien plus que la marque sur le couvercle :

• Coefficient de charge 1,10–1,20. Ah réinjectés divisés par Ah soutirés, mesurés sur une semaine, pas sur une journée. En dessous de 1,10, le parc dérive vers le bas de façon permanente.
• Tension d'absorption à 25 °C. Environ 2,40–2,45 V/élément pour une AGM cyclique (14,4–14,7 V par bloc de 12 V), 2,35–2,40 V/élément pour le GEL. Flottation vers 2,25–2,27 V/élément.
• Fin d'absorption sur le courant, pas sur l'horloge. Couper quand le courant tombe vers 0,01–0,02 C, ou tenir deux à trois heures minimum, au plus long des deux.
• Compensation en température d'environ −3 mV/°C/élément, mesurée sur la batterie et non dans l'armoire du régulateur.
• Une recharge complète au moins une fois par semaine, même si cela impose deux heures de groupe électrogène. Cette habitude vaut plus que d'acheter une batterie plus chère.
• Profondeur de décharge à 50 % maximum, une décharge plus profonde occasionnelle faisant moins de mal qu'un déficit permanent de 20 % sur la recharge.

Ce qu'il faut inscrire au bon de commande

1. Pour une batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire, une durée de vie en cycles annoncée selon IEC 61427-1, la norme écrite pour le stockage renouvelable, et non selon une norme de cyclage générique.
2. La profondeur de décharge, la température et le critère de fin de vie associés à ce nombre de cycles.
3. La capacité initiale et sa tolérance au régime 10 heures, pas seulement à 20 heures.
4. Les tensions d'absorption, de flottation et d'égalisation recommandées à 25 °C, avec la pente de compensation thermique.
5. La mention explicite d'une compatibilité PSOC, et selon quel essai.
6. Les données d'appairage : tension à circuit ouvert et résistance interne par bloc à l'expédition.
7. Les conditions de garantie liées à la profondeur de décharge et à la perte d'eau, en langage clair.

Un site, deux hivers, deux résultats

Un relais au sommet d'une colline, en région chaude et sèche, faisait tourner huit blocs AGM de 12 V 200 Ah comme batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire. Le premier hiver s'est terminé à 71 % de la capacité nominale. La temporisation d'absorption du régulateur était de 90 minutes et le champ était sous-dimensionné de 20 % pour décembre. La correction a coûté peu : 1,2 kW de panneaux en plus, absorption portée à 3 heures avec coupure sur courant, et une recharge complète hebdomadaire. Le deuxième hiver n'a perdu que 3 %. Même modèle de batterie, même installateur.

Les questions que posent vraiment les acheteurs

Une charge d'égalisation peut-elle récupérer une batterie sulfatée ?

Parfois, tant que le sulfate est encore mou. Une égalisation de 2 à 4 heures à la tension du fabricant peut récupérer une partie de la capacité sur un parc ouvert ou GEL sous-chargé pendant des semaines. Une fois les cristaux durcis, c'est de l'électricité perdue. Mesurez la capacité avant et après ; si rien n'a bougé, arrêtez.

50 % de profondeur de décharge, limite réelle ou argument marketing ?

C'est un compromis, pas une falaise. Cyclier à 70 % ne détruit pas la batterie en une semaine, mais consomme la durée de vie plus vite que l'arithmétique ne le suggère, parce que les 20 derniers pour cent concentrent la stratification et les contraintes de plaque.

Une batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire plus grosse règle-t-elle le problème de PSOC ?

Non. À courant de recharge identique, un parc plus grand reste plus longtemps à un état de charge plus bas, ce qui est pire. Corrigez d'abord la charge, puis dimensionnez.

Le scellé est-il moins bon que l'ouvert en solaire ?

Pas par nature, mais il offre moins d'options. Pas de densimètre, pas d'appoint d'eau, pas d'égalisation agressive. C'est pourquoi le profil de charge doit être juste dès le premier jour.

La ligne qui n'entre jamais dans le devis

Personne ne vend une batterie plomb-acide à décharge profonde pour solaire sur la qualité de son profil de charge, parce qu'un profil de charge n'est pas un chiffre comparable dans un tableau. C'est pourtant lui qui décide si le parc atteint sa huitième année ou se remplace en deuxième.

XBATT publie les tensions d'absorption, de flottation et d'égalisation par modèle, ce qui est le minimum attendu ; la gamme plomb-carbone est spécifiée pour le cyclage PSOC, et le guide d'achat du plomb-acide de stockage explique comment contrôler un bac avant de le mettre en série.