Limitations des batteries au Plomb

1/ Capacité utile et durée de vie d’une batterie Plomb AGM

Les batteries Plomb AGM ne sont pas conçues pour être déchargées profondément. On considère que la capacité utile d’une batterie au plomb est comprise entre 30% et 50% de sa capacité réelle. Si les cycles sont plus profonds, il en résulte une dégradation rapide de la batterie et une durée de vie fortement limitée.

En pratique, cela signifie par exemple qu’une batterie au Plomb ayant une capacité réelle de 600Ah aura une capacité utile de 300Ah.

Si la batterie est maintenue correctement, sans décharges profondes au delà de 50%, la durée de vie d’une batterie au Plomb sera d’environ 500 cycles (300 cycles pour des décharges à 70%).

Cela signifie que pour certaines utilisations comme une installation solaire ou encore la traction de véhicules utilisés régulièrement, il sera nécessaire de procéder au remplacement des batteries au bout d’1 à 2 ans.

2/ Charge et perte d’énergie

Une batterie au Plomb doit être chargée régulièrement à 100% pour ne pas diminuer prématurément sa durée de vie. Le problème principal est que la charge d’une batterie au Plomb doit être effectuée lentement sur la fin du cycle (les 20 derniers pour-cent) afin que la batterie « absorbe » les derniers ampères sans faire chauffer les éléments chimiques internes.

Ce n’est pas un problème si la batterie est connectée toute une nuit sur un chargeur. Mais pour certaines applications, une charge complète peut être délicate à effectuer : par exemple une batterie autonome alimentée par panneaux solaires peut ne pas être chargée totalement si l’activité solaire n’est pas suffisante durant une journée. Ou encore l’utilisation d’un véhicule sans « attendre » que la charge soit terminée engendrera des cycles incomplets.

Il résulte de ces cycles de charges incomplets une diminution prématurée de la durée de vie de la batterie de l’ordre de 30 à 40%.

D’un autre côté, les batteries au Plomb souffrent d’une autre limitation d’ordre technique : entre 15 et 20% de l’énergie de charge est perdue durant l’opération de charge. Si le chargeur fournit 100 ampères, la batterie n’absorbera que 80A en une heure. Cette caractéristique est particulièrement pénalisante dans les applications solaires où l’on recherchera à optimiser l’installation pour capter le maximum d’énergie durant la période d’ensoleillement.

Enfin une troisième limitation concerne les pertes liées à une décharge rapide. Plus la batterie est sollicitée, moins elle fournira d’énergie. Ce phénomène est lié à la loi de Peukert qui en pratique signifie que les courants de décharge élevés (traction de véhicules, alimentation d’un climatiseur, d’un four, etc.) engendrent une perte de capacité de la batterie au Plomb. Dans ce cas de figure, la batterie ne pourra délivrer qu’environ 60% de sa capacité utile.

L’exemple ci dessus détaille les spécification d’une batterie au plomb : On voit que la batterie pourra délivrer 100% de sa capacité si elle est déchargée en 20 heures (C/20). Si on décharge la batterie en 1 heure (C/1), la batterie pourra seulement délivrer 60% de sa capacité. Les 40% d’énergie perdue est dissipée sous forme de chaleur (échauffement de la batterie en décharge).

Au final, Une batterie Plomb-acide d’une capacité brute de 100Ah à C/20 pourra réellement délivrer 30Ah si elle est déchargée en 1 heure (C/1). L’énergie résiduelle est calculée ainsi : 30Ah = 100Ah x 50% DoD x 60% (Pertes de Peukert).

3/ Poids et densité d’énergie du Lithium Fer Phosphate vs plomb

Les batteries au plomb ont la densité d’énergie massique (quantité d’énergie par Kg) la plus faible de toutes les technologies de batteries existantes. Il en est de même pour la densité d’énergie volumique (quantité d’énergie par litre). Pour les applications nécessitant une grande autonomie, les batteries au Plomb deviennent très limitées à l’usage du fait du poids important et de l’encombrement de la solution.

De même, pour l’installation de batteries pour les applications « perchées » (Feu de circulation, antenne de radio télécommunication, caméras de sécurité, candélabres, etc), il est nécessaire de positionner la batterie au sol, du fait de son poids, ce qui engendre des pertes liées à la longueur de fil nécessaire pour alimenter l’équipement.

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