Les batteries lithium présentent certaines caractéristiques qu’il est important de prendre en compte lors de la conception d’installations hors réseau, afin d’éviter tout problème. Certains installateurs ont rencontré des difficultés lors de la mise en service, et dans la plupart des cas, la seule solution a été d’augmenter la capacité de la batterie, avec le coût que cela implique. Veuillez lire attentivement ce document pour éviter ce type de problème.
1 : précharge des condensateurs internes
Afin de garantir des appareils solides et fiables, les onduleurs et régulateurs solaires studer sont équipés de grands condensateurs internes. Lors du démarrage, ces condensateurs demandent un courant de charge très élevé (supérieur à 1000 A) provenant de la batterie pendant un très court laps de temps — seulement quelques millisecondes. Les batteries au plomb supportent aisément ces pics de courant, ce qui n’a jamais posé de problème avec cette technologie ancienne mais fiable.
En revanche, les modules de batteries lithium peuvent ne pas supporter ces pics de courant, ce qui peut empêcher le démarrage du système. Pour résoudre ce problème, il est nécessaire d’augmenter le nombre de modules de batterie afin de répartir le courant entre eux.
C’est pourquoi certains fabricants de batteries au lithium proposent une « liste de configuration minimale ». Celle-ci indique, en fonction du modèle d’onduleur et du nombre d’unités, le nombre minimal de modules de batterie à installer pour garantir un fonctionnement correct. Veuillez vous assurer de disposer de la dernière version de ces documents.
Exemple : BYD BBox Pro 2.5 — Détail du nombre minimum de modules dans une installation hors réseau monophasée.
2 : courants de pointe limités (pompes, moteurs, etc.)
Les batteries lithium présentent d’autres caractéristiques, notamment :
- Courant de charge nominal (A)
- Courant de décharge nominal (A)
- Courant de décharge de pointe par module (A)
Les onduleurs studer sont conçus selon les plus hauts standards de qualité. L’une de leurs caractéristiques uniques est leur capacité à supporter des pointes de puissance jusqu’à trois fois leur puissance nominale.
Exemple : xth 8000-48 Puissance nominale : 7 kVA Puissance de pointe (5 s) : 21 kVA. Cette capacité est particulièrement utile dans les applications industrielles, où l’on trouve souvent des pompes, réfrigérateurs et moteurs. L’avantage de cette fonctionnalité est d’éviter le surdimensionnement inutile de l’onduleur.
Pour exploiter pleinement le potentiel du système, il est essentiel de choisir une batterie lithium capable de délivrer le courant de pointe exigé par la charge.
Exemple : Dans une application industrielle, il y a 2 pompes de 3 kVA. Le courant de pointe total demandé par ces deux pompes est de 20 kVA, et elles fonctionnent environ 2 heures par jour. On sélectionne alors l’onduleur/chargeur xth 8000-48 (puissance nominale : 7 kVA, puissance de pointe : 21 kVA). Il faut ensuite choisir entre deux modèles de batteries, afin de déterminer quelle configuration offrira les meilleures performances.
| Capacité : kWh | Courant de charge nominal | Courant de décharge nominal | Courant de décharge maximal par module : | |
| Batterie A | 5kWh | 110A | 110A | 200A |
| Batterie B | 15kWh | 216A | 216A | 375A |
Solution : Besoins énergétiques quotidiens : 6 kVA × 2 h = 12 kWh. Si l’on décide de décharger la batterie jusqu’à 20 % de SOC, la capacité minimale de la batterie doit être d’au moins 15 kWh.
1x « batterie B » semble être le choix le plus simple, car sa capacité est de 15 kWh. Mais qu’en est-il du courant de pointe ? Ces pompes pourraient nécessiter jusqu’à 20 kVA au démarrage. Une « batterie B » peut-elle fournir ce courant ? Malheureusement, non (courant de pointe = 20 kVA / 48 Vcc = 416 Acc). Cette batterie pourrait se protéger d’elle-même en raison de cette forte demande en courant.
Dans ce cas, la bonne option est 3 « Batterie A ». Vous disposez d’une énergie de 15 kWh (3 × 5 kWh) et pouvez supporter une puissance de crête allant jusqu’à 600 A (3 × 200 A). Une autre option consiste à ajouter 2 « Batterie B ». Non recommandé.
3 : basses températures : courant de charge réduit
Lorsqu’on parle d’une batterie lithium avec communication, le BMS contrôle et définit le courant de charge maximal. Lorsque la température de la batterie descend en dessous de 10 à 15°C (selon le fabricant), le BMS réduit fortement le courant de charge (par exemple : 0,2C). Et si la température chute en dessous de 0°C, il interdit toute charge de la batterie.
Cela signifie que, lorsqu’on tente de recharger une batterie à l’aide d’un générateur, via un xtender (inverter/charger), le générateur pourrait fonctionner pendant des heures sans réellement charger la batterie.
De même, par une journée ensoleillée, le variotrack (régulateur MPPT studer) ne produira pas toute l’énergie qu’il pourrait, en raison des limitations imposées par le BMS.
Quelle est la bonne approche pour éviter ce problème ? La solution la plus simple consiste à placer la batterie dans une pièce ayant une température minimale de 15°C durant les mois froids de l’année.
Cependant, dans une installation en montagne ou dans des environnements très froids, cette condition n’est pas toujours garantie. Dans ces cas, il faut envisager des solutions alternatives, comme des résistances chauffantes, permettant d’élever la température de la batterie avant la charge afin de tirer le meilleur parti du courant disponible.