Entretien, maintenance et sécurité des batteries solaires : Ne touchez pas aux terminaux !

Entretien, maintenance et sécurité des batteries solaires : Ne touchez pas aux terminaux !

Si vous êtes novice en matière de stockage d'énergie renouvelable et que vous ne savez pas ce que signifient des termes tels que gravité spécifique et sulfatation, vous êtes au bon endroit. Dans notre récent article sur les batteries solaires, nous vous avons présenté les différents types de batteries dont vous pourriez avoir besoin pour votre système d'énergie solaire.

Article connexe : Systèmes de stockage de batteries solaires : Si vous ne pouvez pas distinguer votre AGM de votre gel

Maintenant que vous avez choisi vos piles, vous voudrez certainement en prendre soin pour prolonger leur durée de vie. Prendre soin de vos batteries solaires est l'un des meilleurs moyens d'augmenter leur durée de vie et de réduire le coût de votre système d'électricité solaire hors réseau. Si elles sont mal traitées, les batteries peuvent se détériorer en quelques semaines et vous laisser sans le sou et dans le noir. Cet article sera divisé en deux parties. Tout d'abord, nous aborderons la théorie de base des batteries au plomb afin que vous puissiez comprendre ce qui se passe et, plus important encore, ce qui pourrait mal tourner dans votre système. Ensuite, nous décrirons comment vous pouvez manipuler vos batteries en toute sécurité, qu'elles soient inondées (FLA) ou à régulation par soupape (VRLA). Les batteries à régulation par soupape comprennent les batteries à gel et les batteries AGM.

Comprendre votre batterie solaire - un peu d'électrochimie

Si vos yeux se retournent lorsque vous commencez à penser à la chimie au lycée, vous voudrez peut-être passer à la section suivante, mais pour ceux qui ont besoin d'une amorce sur les piles, alors lisez ce qui suit. Une batterie se compose de trois parties principales : les électrodes, l'électrolyte et le séparateur. Il y a toujours au moins deux électrodes dans une batterie, une borne positive et une borne négative. La borne positive est appelée cathode (vous pouvez vous en souvenir en l'épelant ca+hode). La borne négative est appelée l'anode. L'électrolyte est le liquide dans lequel les électrodes sont placées. Il permet à la charge de circuler entre la cathode et l'anode. Le séparateur empêche l'anode et la cathode d'être directement liées. Cela signifie que les électrons doivent passer à travers le fil afin de compléter la réaction électrochimique.

Les batteries au plomb sont constituées d'une série de plaques de plomb (électrodes) dans une solution d'acide sulfurique diluée (électrolyte). Lors de la décharge, les atomes d'oxygène de l'oxyde de plomb (PbO2) de la plaque positive réagissent avec les atomes d'hydrogène de l'acide sulfurique (H2SO4) de l'électrolyte. Comme vous le devinez probablement, ceux-ci vont produire de l'eau (H2O). Pendant ce temps, du sulfate de plomb (PbSO4) est également produit à la cathode et à l'anode. En général, on peut donc dire que lors de la décharge, les ions de sulfate quittent l'électrolyte et de l'eau est produite. Pendant la charge, la réaction va dans le sens inverse et produit de l'oxyde de plomb à la cathode. De l'hydrogène peut se dégager lors de la surcharge, créant un risque d'explosion car l'hydrogène est inflammable. Il est donc crucial de manipuler et d'entretenir correctement les piles.

La compréhension des différentes normes et des termes utilisés pour décrire les batteries sera cruciale pour l'entretien de votre banque de batteries. Le tableau ci-dessous contient les plus susceptibles d'être rencontrées.

 

Description

Ampères	Mesure de la charge se déplaçant à travers un point d'un circuit par unité de temps
Volts	Différence de potentiel électrique sur un fil. (Comme la différence de pression avec l'eau)
Résistance interne	Résistance causée par la source d'alimentation (batterie)
Densité spécifique	Rapport de la densité de l'électrolyte à la densité de l'eau pure
Ampères de démarrage à froid (CCA)	Ampères qu'une batterie peut produire à 0 F pendant 30 secondes à plus de 7,2 volts
Ampères de démarrage (CA ou MCA)	Ampères qu'une batterie peut produire à 32 F pendant 30 secondes à plus de 7,2 volts
Ampère-heure (AH)	Ampères fournis par une batterie pendant 20 heures
Capacité de réserve (RC)	Minutes une batterie peut décharger 25 ampères à 80 F et rester au-dessus de 10,5 volts

Entretien général : comment tirer le meilleur parti de vos batteries solaires

L'objectif de l'entretien et de la maintenance des batteries est d'améliorer leurs performances et leur durée de vie. La durée de vie d'une batterie est une propriété très variable qui dépend de toutes sortes de facteurs tels que la température de stockage et la profondeur de décharge (DOD).

Environ 80 % des défaillances sont causées par la sulfatation, un processus par lequel des cristaux de soufre se forment sur les plaques de plomb de la batterie et empêchent les réactions chimiques de se produire. La sulfatation se produit lorsque la batterie a une faible charge ou un faible niveau d'électrolyte. En raison des dangers de la sulfatation, il est très important de surveiller, d'entretenir et de contrôler ces deux facteurs dans les batteries inondées. Pour ce faire, vous aurez besoin d'eau distillée, d'un voltmètre numérique, d'un aéromètre à compensation de température et d'un équipement de sécurité adéquat.

N'oubliez pas que vous ne pouvez pas et ne devez pas vérifier le niveau de liquide et la gravité spécifique dans les batteries AGM et à gel. Les deux premières étapes ne s'appliquent donc qu'aux batteries inondées.

COMMENT VÉRIFIER LE NIVEAU DE LIQUIDE
Vous ne le faites que pour les batteries non scellées (FLA), c'est-à-dire les batteries au plomb inondées. Ouvrez le couvercle de votre batterie et regardez à l'intérieur. Ajoutez de l'eau distillée dans les cellules pour qu'aucune surface métallique de plomb ne soit visible. La plupart des batteries ont une "ligne de remplissage" indiquant où se trouve le niveau d'électrolyte. Le niveau maximum de liquide est d'environ 1/2" sous le couvercle. Ne remplissez pas trop vos batteries, vous ne voulez pas qu'elles se renversent !

COMMENT VÉRIFIER LE NIVEAU DE CHARGE
Déterminer l'état de charge ou la profondeur de décharge (DOD) en vérifiant la gravité spécifique et la tension de la batterie. Le tableau de gravité spécifique ci-dessous vous aidera à déterminer l'état de charge de votre batterie. Si vos batteries sont de 6V au lieu de 12V, il vous suffit de diviser les tensions par deux. De même, doublez les valeurs de tension pour un système de 24V.

État de la charge	Gravité spécifique	Tension (12V)
100%	1.26	12.7
75%	1.22	12.4
50%	1.19	12.2
25%	1.15	12.0
0%	1.12	11.9

Si vous ne surveillez pas correctement ces deux facteurs, votre batterie subira une sulfatation importante. Si cela devait se produire, vous pourriez surcharger la batterie, pour minimiser les pertes de rendement. Mais cela n'inverserait pas complètement les dommages.

COMMENT RECHARGER LES BATTERIES
Tous les propriétaires de maisons solaires hors réseau devraient avoir une idée générale du cycle de charge des batteries. Il y a trois phases de charge : flottement, bulk et absorption. Il vous suffit de connaître les bases de ces phases :

La charge flottante, également appelée charge de ruissellement, consiste à charger la batterie au même rythme qu'elle se décharge. Cela permet de maintenir les batteries complètement chargées.
La charge de masse se produit lorsque vous commencez à charger une batterie déchargée. La tension augmente jusqu'au niveau maximum autorisé.
La charge d'absorption suit l'étape de charge en bloc. La tension est maintenue constante au niveau maximum et le courant commence à diminuer jusqu'à ce que la batterie soit complètement chargée.
Si vous installez un contrôleur de charge réglable, vous devrez régler vos tensions de charge de flotteur, de masse et d'absorption. Assurez-vous que celles-ci sont les mêmes que celles recommandées par le fabricant de la batterie. Pour les systèmes d'électricité solaire, le temps de charge des panneaux solaires peut être trop court pour passer par les phases de charge de masse et d'absorption. Si c'est le cas, vous pouvez vous en sortir en réglant les deux phases à la même tension. Pour connaître les tensions de charge spécifiques, veuillez contacter votre fabricant ou vous référer à la fiche technique de votre batterie.

COMMENT NETTOYER LES BATTERIES
Les bornes des batteries doivent être régulièrement nettoyées avec un mélange de bicarbonate de soude et d'eau distillée à l'aide d'une brosse de nettoyage des bornes de batterie. Rincez ensuite les bornes à l'eau, assurez-vous que toutes les connexions sont bien serrées et enduisez les composants métalliques avec un produit d'étanchéité du commerce ou une graisse haute température. Bien sûr, veillez à retirer les pinces (d'abord le négatif) avant de nettoyer.

COMMENT REMPLACER LES BATTERIES
Lorsque vous remplacez des piles usagées, gardez à l'esprit que le mélange des piles peut nuire à leur performance. Lorsque des piles neuves et anciennes sont utilisées ensemble, les nouvelles piles se dégradent rapidement pour retrouver la qualité des anciennes. C'est pourquoi mélanger des piles neuves et des piles usagées est un énorme gaspillage d'argent. Pour éviter cela, entretenez correctement vos piles afin qu'elles aient toutes une bonne durée de vie.

COMMENT UTILISER LES BATTERIES EN TOUTE SÉCURITÉ
Comme mentionné précédemment, les batteries au plomb produisent de l'hydrogène qui est inflammable en présence d'oxygène. En fait, les fusées Saturn V utilisaient l'hydrogène et l'oxygène comme carburant dans leurs étages supérieurs. Pour éviter que le carburant des fusées ne s'accumule dans votre batterie, connectez le boîtier à l'extérieur avec des tuyaux de ventilation et assurez-vous que le système est bien ventilé. Certains systèmes utilisent également des ventilateurs pour aider à évacuer les gaz.

Si vous avez un système de batterie de secours qui se met en marche en cas de panne de courant, vous avez besoin qu'il fonctionne après plusieurs mois, voire plusieurs années, d'inactivité. Pour être sûr qu'il fonctionne, les batteries doivent rester complètement chargées. Si vous laissez votre batterie rester en place, elle perdra lentement sa charge. Le mode de charge qui maintient vos batteries à pleine charge s'appelle la charge d'entretien. Pour disposer d'une batterie de secours, il est donc préférable de se procurer des batteries AGM, dont nous parlons plus loin, car elles ne nécessitent pratiquement aucun entretien, et de les charger au goutte-à-goutte à partir d'un petit panneau solaire ou d'une autre source d'électricité. Si vous utilisez une bonne installation, vos batteries solaires peuvent durer 8 ans.

LES BATTERIES SONT DANGEREUSES
Des mesures de sécurité appropriées doivent être prises chaque fois que vous êtes à proximité de votre banc de batteries. Utilisez des gants épais et des lunettes de protection et retirez tous les objets métalliques. La dernière chose que vous souhaitez est d'être brûlé par un acide ou électrocuté. Juste au cas où il y aurait une fuite d'acide, assurez-vous d'avoir du bicarbonate de soude et de l'eau à proximité des batteries. Ceux-ci peuvent être utilisés pour neutraliser l'acide.

Batteries solaires VRLA et FLA : Différentes exigences en matière d'entretien et de maintenance
Les batteries solaires doivent être entretenues comme nous l'avons décrit ci-dessus, mais il existe également des exigences différentes selon que vous avez une batterie à électrolyte gélifié, une batterie AGM ou une batterie inondée. Dans cette section, nous soulignons certaines de ces différences.

BATTERIES FLA (INONDÉES)
Vous trouverez ci-dessus la plupart de ce que vous devez savoir sur les batteries au plomb non scellées inondées. La différence la plus importante entre le FLA et le VRLA est que les batteries inondées doivent être rechargées. Examinons les directives spécifiques à la prise en charge des batteries plomb-acide inondées.

Chargement des batteries FLA - Les batteries inondées ont la plus grande tolérance de tension de charge des batteries dont nous parlons dans cet article. Pour charger correctement les batteries FLA, il faut acheter un contrôleur de charge approprié et utiliser un programme de charge adéquat.
Recharge des batteries FLA - Ne touchez pas à l'électrolyte et n'utilisez pas d'eau de mer pour recharger les batteries. N'utilisez que de l'eau distillée. Lorsque de l'eau de mer est ajoutée à la cellule, il se produit une réaction chimique qui produit du chlore gazeux. Ce gaz est très dangereux et a été utilisé lors de la guerre chimique de la Première Guerre mondiale. Quant à l'électrolyte, les batteries au plomb contiennent un électrolyte acide concentré qui vous brûlera si vous le touchez.
Orientation des batteries FLA - Les batteries au plomb-acide inondées ne doivent jamais être stockées sur le côté. Contrairement aux batteries VRLA, elles ne sont conçues que pour un fonctionnement en position verticale.
Ventiler les batteries FLA - Ces batteries doivent être stockées dans des endroits très bien ventilés. Si vous avez des inquiétudes quant à la ventilation autour de votre batterie, il n'est pas recommandé d'utiliser des cellules inondées. Voir la section précédente pour des informations complètes sur la ventilation.
VRLA (GEL ET AGM)
Après l'installation, les piles VRLA ne nécessitent pas autant de soins que les piles FLA puisqu'elles n'ont pas besoin d'être rechargées. Vous ne pouvez pas non plus mesurer l'état de charge à l'aide d'un hydromètre. Par conséquent, les deux premiers sujets de la section ci-dessus ne s'appliquent pas à ces batteries. Cependant, il existe d'autres distinctions importantes entre les batteries inondées et les batteries Gel/AGM.

Charge des batteries VRLA - La tension de charge des batteries AGM est très précise et doit être maintenue pour que celles-ci aient une durée de vie décente. Une tension trop élevée et les batteries chaufferont, libéreront de l'hydrogène gazeux et seront endommagées de façon permanente (les fuites d'hydrogène gazeux sont irréversibles dans les cellules non scellées). Cela est particulièrement vrai pour les batteries au gel, dont la sensibilité à la tension de charge est une source de défaillance très courante. Vous devez également être prudent lorsque vous chargez des batteries AGM, bien qu'elles aient une plus grande tolérance. Dans les deux cas, achetez un contrôleur de charge conçu pour votre type de batterie.
Recharger des batteries VRLA - Ce n'est pas possible. Les batteries VRLA sont scellées et il n'est donc pas possible de les remplir avec de l'eau ou de contrôler la gravité spécifique. Mais ne vous inquiétez pas, les batteries sont conçues de telle sorte que ces étapes de maintenance ne sont pas nécessaires.
Orientation des batteries VRLA - Les batteries VRLA sont conçues de manière à pouvoir fonctionner sur le côté. Cela vous donne plus de flexibilité pour stocker vos batteries.
Ventilation des batteries VRLA - Les batteries VRLA sont très polyvalentes. Elles nécessitent moins de ventilation que les batteries inondées car elles ne déchargent les gaz que si elles sont surchargées. Si vous installez des batteries dans une zone où la ventilation est imparfaite, les batteries AGM ou à gel peuvent être la solution la plus sûre. Cela ne signifie pas qu'il ne faut pas prendre de précautions.