Quelle électricité en France pour 2035 AR v6 © Alain RICAUD Nov-Déc 2019 Page 77
Les batteries d’accumulateurs électro-chimiques
L’intérêt des accumulateurs électrochimiques est la disponibilité d’une tension quasi-constante qui fixe le point de fonctionnement sur une droite verticale qui peut être aussi proche que possible de la droite qui définit la charge optimale d’un générateur photovoltaïque.
Les batteries au Li-Ion
La batterie lithium-ion est basée sur l’échange réversible de l’ion lithium entre une électrode positive, le plus souvent un oxyde de métal de transition lithié (dioxyde de cobalt ou manganèse) et une électrode négative en graphite (sphère MCMB). L’emploi d’un électrolyte aprotique (un sel LiPF6 dissous dans un mélange de carbonate d’éthylène, de carbonate de propylène ou de tétrahydrofurane) est obligatoire pour éviter de dégrader les électrodes très réactives.
La tension nominale d’un élément Li-ion est de 3,6 ou 3,7 V (selon la technologie), extrêmement stable, même sous forte décharge.
Les batteries à base de titane nano-structuré offrent un nombre de cycle spectaculaire de 50 000 à 80% de profondeur de décharge, si l’intensité de décharge n’est pas trop grande (0,5 C). 5 000 cycles ramènent le coût du « kWh usage » à 0.06 € /kWh84.
Avantages:
– Energie massique relativement élevée (> 120 Wh /kg)
– Pas d’effet mémoire
– Faible auto-décharge (5 à 10% / mois)
– Grand nombre de cycles à 80% de décharge
– Tension nominale (3,6 V) extrêmement stable
Inconvénients:
– Coût d’investissement encore élevé (~ 250 € /kWh batterie), mais largement compensé par un nombre de cycles important.
– Risques d’incendie ou d’explosions si le contrôle de charge et de température de chaque élément n’est pas correct.
– Disponibilité limitée du Li en Chine, en Bolivie et au Pérou
Ses principaux avantages sont une énergie massique élevée (deux à cinq fois plus que le nickel- hydrure métallique par exemple) ainsi que l’absence d’effet mémoire. L’auto-décharge est relativement faible par rapport à d’autres accumulateurs (5 à 10% /mois). Cependant, le coût reste important et à jusqu’à présent cantonné le lithium aux systèmes de petite taille.
EDF Énergies nouvelles a mis en service un ensemble de batterie Li-Ion de 20 MWh à McHenry (Illinois) destiné à réguler le réseau haute tension pour le compte de l’opérateur PJM Interconnexion.
84 Attention, en matière d’énergie stockée dans des batteries, à ne pas confondre le coût du « kWh batterie » (coût de la batterie en € / tension nominale en V x capacité en Ah / 1000) et le coût du « kWh usage » qui est ce coût divisé par le nombre de cycles.