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Autoconsommation, mobilité électrique : le point sur les batteries

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Les batteries sont présentes dans une multitude d’appareils que nous utilisons chaque jour : téléphones, ordinateurs portables, tablettes… Mais aussi dans les véhicules électriques, et éventuellement dans les installations des habitations alimentées par énergie solaire en autoconsommation. Mais savez-vous de quoi est faite une batterie et comment la choisir ? ENGIE fait le point sur cet équipement devenu si courant dans notre quotidien.

Comment fonctionne une batterie ?

Si vous roulez en véhicule électrique, ou que votre logement est pourvu de panneaux photovoltaïques et que vous êtes en autoconsommation, peut-être êtes-vous équipés d’une batterie pour stocker l’énergie. En principe, une batterie stocke des électrons, soit de l’énergie qu’elle va transmettre à un appareil ou un système pour le faire fonctionner. Quant à une batterie rechargeable, elle peut aussi bien fournir de l’énergie qu’en recevoir lors de la recharge. Concrètement, ce sont des réactions chimiques qui permettent à la batterie de transmettre des électrons à votre véhicule ou votre téléphone, et d’en accumuler lorsqu’elle est branchée pour être rechargée.

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Lors de l’acquisition d’une voiture ou d’un scooter électrique, ou lors de l’installation de panneaux photovoltaïques en vue de produire votre propre électricité, vous avez potentiellement besoin de choisir une batterie pour stocker de l’énergie. Voici les critères à prendre en compte :

  • Les performances (dont la robustesse),
  • le dimensionnement par rapport à vos besoins,
  • la disponibilité sur le marché,
  • la garantie fournisseur (sur les performances, le recyclage et la maintenance),
  • l’empreinte écologique.

Sachez qu’il existe, pour le résidentiel, différentes sortes de batteries, et leurs caractéristiques influent notamment sur leurs performances :

 

 

Densité énergétique

(Par masse de matière active dans la batterie)

Rendement

(DC – sans onduleur)

Nombre de cycles

(variable en fonction de l’utilisation*)

Garantie

Empreinte

Avantages

Inconvénients

Lithium-ion

80-260 Wh/kg

90-99 %

500-10000
(en fonction de la sous-chimie)

5-10 ans (jusqu’à 15 ans)

110-150 g C02/Wh

-Haute densité d’énergie
-Faible encombrement
-Peu de maintenance
-Large profondeur de décharge
-Efficacité élevée
-Grand nombre de cycles

-Gestion complexe de la sécurité de la technologie
-Investissement de départ élevé

Plomb-acide

60 Wh/kg

60-80 %

500-1000

5-7 ans

50-60 g C02/Wh

-Faible coût
-Recyclage maîtrisé
-Technologie mature
-Robustesse

-Faible densité d’énergie
-Encombrement
-Peu de cycles
-Maintenance
-Risque de surchauffe
-Faible profondeur de décharge
-Toxicité en cas de déversement d’acide

NiMH

55-75 Wh/kg

65-75 %

500-700

5 ans

140 g C02/Wh

-Investissement moyen
-Large profondeur de décharge
-Robustesse
-Recyclabilité
-Composants non toxiques pour l’environnement
-Basse maintenance

-Encombrement > Li-ion
-Nombre de cycles < Li-ion
-Durée de vie < Pb-Acide
-Rendement < Li-ion
-Risque en cas de surcharge

Actuellement, les batteries Lithium-ion (Li-ion) et Plomb-Acide (Pb-Acide) représentent la majorité de l’offre commerciale. Étant donné que les véhicules électriques fonctionnant avec des batteries Lithium-ion connaissent un essor important, il y a fort à parier que cette technologie est amenée à se développer encore davantage et que le prix deviendra de plus en plus abordable. En effet, selon leur taille, les fournisseurs et la technologie, le coût à l’achat devrait ainsi diminuer jusqu’à 40 % d’ici 5 ans. D’autres technologies sont également à l’étude telles que les batteries :

  • Lithium-Soufre
  • Sodium-ion
  • Magnésium-ion
  • Aluminium-ion
  • Li-ion « avancé »
  • Métal-air.

L’impact environnemental des batteries

Dans le cadre d’une démarche éco-responsable, le recyclage et l’empreinte carbone de votre batterie sont à prendre en considération. Comme évoqué dans le tableau ci-dessus, les batteries Li-ion ont une empreinte au sol faible et une garantie plus longue, c’est pourquoi elles sont très plébiscitées. Toutefois, les batteries Pb-Acide sont les plus faibles émettrices de CO2 par Wh par capacité de stockage produite – bien qu’il soit souvent nécessaire de les surdimensionner par rapport aux besoins réels.

Sachez aussi que la durée de vie de votre batterie dépend de l’usage que vous en faites. Par exemple, si vous avez besoin d’effectuer fréquemment des recharges complètes, une batterie Li-ion sera sans doute mieux adaptée, ce qui entraînera finalement des émissions de CO2 moindres à l’usage par rapport à ses concurrentes.

En ce qui concerne le recyclage, les réseaux de collecte sont très bien organisés pour les batteries Li-ion qui se retrouvent dans beaucoup d’appareils du quotidien. Toutefois, tous les composants ne sont malheureusement pas réutilisables pour produire de nouvelles batteries et il convient donc d’envisager d’autres usages pour les valoriser. Par exemple, le lithium peut être utilisé en première vie pour une batterie de véhicule électrique, puis cette batterie peut continuer à fonctionner en stationnaire pour sa 2è vie, et enfin le lithium récupéré après recyclage peut intervenir dans la fabrication de lubrifiants, verres, céramiques…

* Plus on recharge rapidement, ou on utilise toute la capacité de la batterie, ou bien encore si elle est placée la batterie dans un environnement chaud, plus on diminuera le nombre de cycles maximal.

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