Overview of different types of batteries used for energy storage

Aperçu des différents types de batteries utilisées pour le stockage de l'énergie

L'industrie des batteries a fait des progrès considérables ces dernières années, ce qui a permis de mettre au point des technologies plus avancées et plus abordables.

Les batteries stockent l'énergie sous forme de courant continu (CC), qui doit être converti en courant alternatif (CA) par un système de stockage ou un onduleur solaire pour une utilisation domestique.

Les différents composants nécessaires pour produire de l'électricité utilisable sont collectivement connus sous le nom d'équilibre du système.

Pour autant que chaque élément soit compatible, les composants individuels d'un système énergétique domestique peuvent être achetés séparément et auprès de différents fabricants.

Cependant, de nombreuses personnes préfèrent les solutions de batteries domestiques tout-en-un, telles que le stockage d'énergie plug-and-play de Moduly Nødz, pour leur facilité d'utilisation et leurs performances accrues.

Il existe plusieurs types de batteries utilisées pour les applications de stockage d'énergie, chacune ayant ses propres avantages et inconvénients. Voici un aperçu des plus courantes :

Batteries plomb-acide

Les batteries plomb-acide sont une technologie mature et rentable, ce qui en fait un choix populaire pour l'alimentation de secours et les systèmes de stockage d'énergie hors réseau.

Cependant, elles ont une densité énergétique plus faible, une durée de vie plus courte (300-500 cycles) et nécessitent plus d'entretien que les batteries Li-ion. 

Avantages :

  • Faible coût initial 
  • Technologie mature et bien établie 
  • Grande recyclabilité

Inconvénients :

  • Faible densité énergétique 
  • Faible durée de vie (300-500 cycles) 
  • Mauvaises performances à haute température 
  • Rendement relativement faible (79-85%) 

Applications appropriées :

  • Systèmes d'alimentation de secours 
  • Stockage d'énergie hors réseau 
  • Applications nécessitant une faible densité de puissance/d'énergie 

 

Batteries lithium-ion

Les batteries lithium-ion (Li-ion) sont actuellement les plus utilisées pour les systèmes de stockage d'énergie, en particulier pour les installations solaires résidentielles et commerciales.

Elles offrent une densité énergétique élevée, une longue durée de vie (2 000 à 5 000 cycles) et des taux d'autodécharge relativement faibles.

Les principaux types de batteries Li-ion utilisées pour le stockage de l'énergie sont les suivants :

  • Phosphate de fer lithié (LFP)
    Considérées comme la meilleure option pour le stockage stationnaire en raison de leur grande sécurité, de leur longue durée de vie et de leur faible coût. Les batteries LFP sont moins sujettes à l'emballement thermique. 
  • Oxydes de lithium, de nickel, de manganèse et de cobalt (NMC)
    Fournit une densité énergétique plus élevée que la LFP, mais à un coût plus élevé et avec une stabilité thermique légèrement inférieure. 
  • Oxyde de titanate de lithium (LTO)
    Ils offrent une densité de puissance et une durée de vie excellentes (plus de 10 000 cycles), mais leur densité énergétique est plus faible, ce qui les rend plus adaptés aux applications nécessitant des chargements/déchargements fréquents. 

Avantages :

  • Densité énergétique et densité de puissance élevées
  • Longue durée de vie (2 000 à 5 000 cycles)
  • Taux d'autodécharge relativement faible
  • Temps de réponse rapide (de quelques secondes à quelques secondes)

Inconvénients :

  • Coût initial élevé
  • Problèmes de sécurité (risque d'emballement thermique)
  • Mauvaise performance à haute température 
  • Actuellement complexe à recycler 

Applications appropriées :

  • Véhicules électriques 
  • Solaire résidentiel/commercial + stockage 
  • Stockage d'énergie à l'échelle du réseau 

 

Piles à écoulement

Les batteries à flux stockent l'énergie dans des solutions d'électrolyte liquide qui s'écoulent à travers une cellule électrochimique pendant les cycles de charge/décharge.

Elles offrent une longue durée de vie, des temps de réponse rapides et conviennent au stockage d'énergie à grande échelle. 

Les principaux types sont les suivants :

  • Batteries à flux redox au vanadium (VRFB)
    Ils peuvent rester complètement déchargés pendant de longues périodes sans se dégrader. Convient au stockage à l'échelle du réseau, mais est relativement coûteux.
  • Batteries à flux de zinc et de brome
    Ils offrent une densité énergétique élevée mais sont confrontés à des problèmes de disponibilité et de coût des matériaux. 

Avantages :

  • Longue durée de vie (jusqu'à 30 ans) 
  • Haute sécurité (électrolytes ininflammables) 
  • Capacité de décharge profonde 

Inconvénients :

  • Faible densité de puissance 
  • Encombrement important (réservoirs de stockage d'électrolyte) 
  • Exigences de maintenance plus élevées 
  • Rendement relativement faible (65-70%) 

Applications appropriées :

  • Stockage d'énergie de longue durée à l'échelle du réseau 
  • Applications nécessitant une faible puissance constante sur de longues périodes 

 

En résumé, les batteries lithium-ion offrent de hautes performances mais à un coût plus élevé, tandis que les batteries plomb-acide sont peu coûteuses mais ont une densité énergétique et une durée de vie plus faibles.

Les batteries à flux sacrifient la densité de puissance au profit d'une longévité et d'une sécurité exceptionnelles, ce qui les rend bien adaptées au stockage d'énergie à grande échelle et de longue durée, malgré leurs coûts initiaux et leurs besoins de maintenance plus élevés.

Le choix optimal dépend des exigences spécifiques de l'application en matière de puissance, de densité énergétique, de coût, de sécurité et de durée de vie.

Pourquoi les batteries LFP nous conviennent-elles mieux ?

  1. Sécurité et stabilité thermique
    Les batteries LFP sont intrinsèquement plus sûres que les batteries lithium-ion traditionnelles, car le matériau de la cathode en phosphate de fer lithié est plus stable et moins sujet à l'emballement thermique.

    Elles sont donc moins susceptibles de surchauffer, de s'enflammer ou d'exploser, même dans des conditions abusives.

     
  2. Longue durée de vie  
    Les batteries LFP peuvent généralement supporter de 2 000 à 7 000 cycles de charge/décharge tout en conservant un pourcentage élevé de leur capacité initiale.

    Cette durée de vie prolongée est cruciale pour les systèmes de stockage d'énergie domestique tels que ceux de Moduly, qui subissent des cycles de charge et de décharge fréquents.

     
  3. Faible taux d'autodécharge
    Les batteries LFP ont un faible taux d'autodécharge, ce qui signifie qu'elles peuvent conserver leur charge pendant une période plus longue sans nécessiter de recharge fréquente.

    C'est un avantage pour les applications d'alimentation de secours, où les batteries peuvent devoir rester chargées pendant de longues périodes avant d'être sollicitées.

     
  4. Respect de l'environnement
    Contrairement à d'autres batteries lithium-ion, les batteries LFP ne contiennent pas de métaux lourds toxiques tels que le cadmium ou le plomb, ce qui les rend plus respectueuses de l'environnement.

     
  5. Haute densité de puissance
    Les batteries LFP peuvent fournir des densités de puissance élevées, ce qui les rend adaptées aux applications qui nécessitent des taux de décharge élevés, comme l'alimentation des appareils ménagers pendant les périodes de pointe ou les pannes.

     

En choisissant les batteries LFP, nous pouvons offrir une solution de stockage d'énergie sûre, durable et respectueuse de l'environnement qui s'inscrit dans notre mission de promotion d'une gestion durable et rentable de l'énergie.

 

Sources:

 

  1. https://www.energy.gov/energysaver/articles/how-lithium-ion-batteries-work
  2. https://ul.org/research/electrochemical-safety/getting-started-electrochemical-safety/what-are-lithium-ion
  3. https://news.mit.edu/2023/flow-batteries-grid-scale-energy-storage-0407
  4. https://www.accessengineeringlibrary.com/content/book/9781260115925

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