Comment construire une batterie pour la maison

Une batterie vous aidera à obtenir l’énergie dont vous avez besoin lorsque le réseau tombe en panne ou dans des conditions météorologiques difficiles. Les batteries sont également idéales pour stocker l’énergie solaire afin qu’elle puisse être utilisée la nuit, les jours nuageux ou en vacances dans votre cabine hors réseau.

Un banc de batteries doit veiller à ce que vos charges critiques continuent de fonctionner pendant au moins un jour ou deux avant que le courant ne revienne ou que la lumière du jour ne vous recharge avec l’énergie solaire. L’achat d’une banque de batteries pré-fabriquées est le moyen le plus rapide et le plus simple, mais les packs pré-fabriqués peuvent être coûteux.

Nous vous montrons les types de banques que vous pouvez créer, les exigences et le processus de construction de votre propre banque de batteries à la maison.

Construction d’un banc de batteries

Un banc de batteries constitué de batteries identiques câblées en série et d’amplis gérés par un commutateur de connexion de batterie qui optimisera la capacité disponible entre toutes les charges attachées. Ces charges ne doivent pas dépasser 80% des amplis disponibles dans la banque.

Les types de batteries

Les batteries au plomb sont les types de batteries les plus courants utilisés dans les banques de batteries car elles ont des coûts initiaux plus faibles et sont facilement disponibles. Ce sont trois types que vous pouvez trouver sur le marché; les batteries peu profondes ou de démarrage, les batteries à cycle profond ou le type hybride marin.

Les batteries à cycle peu profond ne sont pas destinées aux batteries, mais uniquement comme batteries de démarrage qui donnent le coup de pouce initial pour démarrer un moteur. Les batteries à cycle profond sont conçues pour être déchargées à plusieurs reprises jusqu’à 80% de leur capacité, ce qui en fait un bon choix pour les systèmes d’alimentation. Cependant, les batteries au plomb ne doivent être déchargées que jusqu’à 50% de leur capacité..

Les batteries au lithium sont idéales pour les applications solaires, en particulier si vous recherchez un système nécessitant peu d’entretien. Ils sont principalement utilisés en poids léger et ont une performance à haut rendement. Le principal avantage qu’ils ont d’autres batteries au plomb est qu’elles peuvent être déchargées jusqu’à 90% avant que la tension ne chute (mais il est recommandé de monter à 80%).

Ainsi, techniquement, une batterie au lithium de 100 ah peut être utilisée jusqu’à 80 ah, tandis qu’une batterie au plomb de 200 ah ne peut atteindre que 100 ah. Les batteries au lithium et en particulier les batteries LIFEPO4 peuvent être cyclées jusqu’à 2500 fois par rapport aux 500 fois des batteries au plomb. Donc, en termes de coûts, alors que les batteries au plomb sont moins chères au départ, les batteries au lithium rapporteront un bon rapport qualité-prix à long terme.

Composants

Convertisseurs CC à CC

Le banc de batteries le plus simple est une ou plusieurs batteries à cycle profond connectées en parallèle. Cela peut être accompli en utilisant un convertisseur CC à CC pour créer la bonne tension pour les batteries.

Isolateurs

Isolateurs assurez-vous que les connexions entre les cellules ne se court-circuitent pas en empêchant le contact les unes avec les autres. La meilleure isolation utilisée pour les hauts et les bas des piles de cellules est une isolation en tige de fibre de verre dure sans vernis, car elle ne laisse aucune crasse collante sur les bords des cellules lorsque vous décollez une feuille pour envelopper vos piles empileuses mortes.

Un Contrôleur / régulateur de charge

Un contrôleur de charge régule la tension et le courant du panneau solaire et protège la batterie contre les surcharges. Les contrôleurs ont généralement trois étapes de charge; en vrac, absorption et flotteur.

Le volume est l’endroit où la majeure partie du courant du panneau solaire est utilisée pour charger la batterie. Il entre ensuite dans la phase d’absorption où il ralentit les amplis entrant dans la batterie une fois qu’une certaine tension est atteinte. Au stade du flotteur, la batterie est complètement chargée et vient d’être rechargée pour rester pleine.

Ce sont deux types que vous pouvez trouver sur le marché des contrôleurs PWM et MPPT.

Capteur de température

Un capteur de température est fixé sur la batterie pour surveiller la température des batteries. Les batteries au plomb-acide chauffent généralement lorsque l’alimentation est pompée et un capteur de température permet au contrôleur d’en prendre note et d’ajuster le courant allant aux batteries pour éviter la surchauffe. Une surchauffe peut endommager les batteries et entraîner un risque de gaz provenant des batteries au plomb.

Les batteries au lithium ne peuvent pas non plus être déchargées à basse température et vous devrez les déconnecter si les températures descendent en dessous de 5 degrés.

Système de gestion de batterie

Un système de gestion de batterie ou BMS protège la batterie contre la surcharge, la sous-charge et la décharge trop rapide. La plupart des batteries au lithium seront livrées avec un BMS intégré, mais si vous assemblez vous-même des cellules de batterie au lithium, assurez-vous d’en avoir une dans votre système. Vous devez également vous assurer que toutes les bornes de la batterie sont connectées au BMS.

Moniteur de batterie

Un moniteur de batterie est un appareil qui affiche des informations sur la batterie, y compris la tension, le courant et la température. Il vous alertera si la batterie est complètement chargée, le tirage des charges sur la batterie et si les batteries chauffent.

Les moniteurs de batterie modernes peuvent même relayer des informations via Bluetooth et Internet, ce qui vous permet de surveiller les performances de vos batteries à distance.

Shunt de batterie

Un shunt de batterie est un dispositif qui crée un chemin de faible résistance pour un courant électrique. Ceci est utile lorsque vous avez trop de fils dans un circuit et que vous avez un chemin préféré pour le courant, en particulier à travers un moniteur de batterie. Un shunt de batterie doit être connecté du côté négatif du circuit. La plupart des moniteurs de batterie sont livrés avec un shunt de batterie intégré.

Fusible

Vous devez vous assurer d’installer un fusible entre les panneaux solaires et le contrôleur de charge et la batterie et le contrôleur de charge. C’est au cas où il y aurait des pointes dans le système que votre batterie est protégée.

Câblage

Assurez-vous d’utiliser la bonne jauge de câblage dans votre système. L’utilisation de gros câbles réduit la résistance et assure un flux de charge uniforme. Les fils de sous-dimensionnement peuvent présenter un grand risque pour votre système. Cela entraînera une chute de tension dans les fils entraînant une perte de puissance et les fils peuvent chauffer créant un risque d’incendie.

Câblage en série

Dans une connexion en série, les fils connectent la borne négative de la première batterie à la borne positive de la batterie suivante. La connexion des batteries en série ajoute la tension des deux batteries, mais elle conserve le même indice d’ampérage. Par exemple, ces deux batteries de 6 volts d’une puissance nominale de 10 ampères jointes en série produisent désormais une puissance combinée de 12 volts, mais elles ont toujours une capacité totale de 10 ampères.

Lors du raccordement de batteries en série: Ne croisez jamais les bornes positive et négative ouvertes. Cela provoquera un court-circuit qui peut être dangereux pour vos appareils électroniques et pour vous-même!

Assurez-vous également que toutes les batteries que vous connectez en série ont des niveaux de tension compatibles avant de les connecter ensemble, car elles peuvent ne pas se charger correctement si une batterie a plus de capacité qu’une autre. Cela peut également entraîner des problèmes de charge et une durée de vie de la batterie réduite. .

Câblage parallèle

Dans une connexion parallèle, des fils sont utilisés pour connecter le positif aux bornes positives, et un autre fil relie le négatif aux bornes négatives. Une connexion en parallèle augmentera la puissance nominale de l’ampli, mais la tension reste la même.

Si vous avez deux batteries de 12 volts d’une puissance nominale de 350 ampères-heures, par exemple, en connectant la borne positive d’une batterie à la borne positive de l’autre, et la même chose avec la borne négative, vous avez câblé les deux en parallèle ensemble. Dans ce cas, vous avez maintenant une batterie de 12 volts et la puissance nominale de 350 ampères passe à 700 ampères-heures.

Une connexion parallèle vous permettra de connecter une charge à l’une des batteries du circuit, et cela vidangera toutes les batteries de manière égale. Cependant, la meilleure méthode pour s’assurer que les batteries sont égalisées consiste à se connecter au positif à une extrémité de la batterie et au négatif à l’autre extrémité du pack.

Types de systèmes de batterie

Système hors réseau

Ce système est totalement indépendant des lignes de service classiques. Toute l’énergie électrique utilisée passera par le générateur ou sa batterie. Bien que ce système puisse être plus coûteux et nécessite une certaine maintenance, il peut parfois être nécessaire. Cela est particulièrement vrai dans les zones très rurales qui n’ont pas encore de lignes électriques standard en place.

Système de secours

Un système d’alimentation de secours est conçu pour entrer en action en cas de panne de courant. Cela évitera les perturbations car il continuera à alimenter votre maison ou votre bureau en électricité. Dans ce système, la batterie peut être rechargée en utilisant l’électricité du réseau, un générateur ou en utilisant l’énergie des panneaux solaires.

Chargement de votre batterie

Il est généralement préférable de charger votre batterie de manière automatique « intelligente » avec des panneaux solaires qui chargent également l’onduleur principal de votre maison et alimentent le réseau ainsi que les batteries afin que vous puissiez adapter la quantité d’électricité que vous produisez.

Si vous n’avez pas d’énergie solaire, un générateur peut fonctionner s’il y a beaucoup de carburant. Les régulateurs de tension sont fortement recommandés si vous utilisez des sources non solaires pour la charge et ils faciliteront la mise sous tension en cas d’urgence. Un système hors réseau (n’utilisant aucune ligne d’utilité publique) peut utiliser des batteries de plus grande capacité pour stocker l’énergie d’une éolienne ou d’une autre centrale renouvelable.