Limitations des batteries au Plomb

1/ Durée de vie et capacité “utilisable” limitée

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 de la batterie et une durée de vie fortement limitée.
Si, ne serait-ce qu'occasionnellement, vous déchargez les piles au-delà de cette limite, leur durée de vie sera considérablement réduite.
En pratique, cela signifie par exemple qu’une batterie au Plomb ayant une capacité réelle de 600Ah aura une capacité utile de 300Ah.

2/ Nombre de cycles

Même si elles ne sont jamais trop sollicitées, les meilleures batteries au plomb ne durent que 500 à 1000 cycles. Si vous utilisez fréquemment votre batterie, il se peut qu'elle doive être remplacée après moins de deux ans d'utilisation.

2/ Processus de charge lent et inefficace

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

Just like a software development project, the final 20% of the work can end up taking 80% of the time.

Cependant, 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 alimentée par panneaux solaires peut ne pas être chargée totalement. Celà peut être du à une activité solaire insuffisante durant une journée. Ou encore l’utilisation d’un véhicule sans « attendre » que la charge soit terminée engendrera des cycles incomplets.

Or, les cycles de charges incomplets engendrent une diminution prématurée de la durée de vie de la batterie.

3/ Efficacité et rendement des batteries Plomb

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 ou de décharge. 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.

4/ Les pertes de Peukert

Plus vous déchargez rapidement une batterie en technologie plomb, moins vous pouvez en tirer d'énergie. Cet effet peut être calculé en appliquant Loi de Peukert. Dans la pratique, cela signifie que les gros consommateurs tel qu'un climatiseur, un four à micro-ondes ou une table de cuisson peuvent engendrer qu'un parc de batteries au plomb ne puisse en réalité fournir que 60% de sa capacité nominale. Il s'agit d'une perte de capacité considérable au moment où vous en avez le plus besoin...

L'exemple ci-dessus présente les spécifications d'une batterie AGM: ces dernières indiquent que la batterie peut fournir 100% de sa capacité nominale si elle est déchargée en 20 heures (C/20). Si elle est déchargée en une heure (C/1), la batterie ne fournira que 60% de la capacité nominale.. Il s'agit d'un effet direct des pertes de Peukert.

En fin de compte, une batterie AGM d'une capacité de 100Ah à C/20 fournira une capacité utilisable de 30Ah lorsqu'elle sera déchargée en une heure. L’énergie résiduelle est calculée ainsi : 30Ah = 100Ah x 50% (profondeur de décharge) x 60% (Pertes de Peukert).

5/ Questions relatives au placement

Les batteries plomb dégagent des gaz acides nocifs lorsqu'elles sont en charge et doivent être placées dans un coffre à batterie hermétiquement fermé et ventilé vers l'extérieur. Elles doivent également être stockées en position verticale, afin d'éviter les déversements d'acide de batterie.

Les batteries AGM n'ont pas ces contraintes et peuvent être placées dans des zones non ventilées, même à l'intérieur de votre espace de vie. C'est l'une des raisons pour lesquelles les batteries AGM sont devenues si populaires auprès des marins.

6/ Maintenance

Les batteries au plomb à électrolyte liquide doivent être régulièrement remplies d'eau distillée, ce qui peut s'avérer une tâche d'entretien fastidieuse si vos compartiments de batteries sont difficiles d'accès.

Les batteries AGM et à électrolyte gélifié sont toutefois véritablement sans entretien. Mais cette absence d'entretien présente un inconvénient : une batterie à électrolyte liquide qui a été accidentellement surchargée peut souvent être sauvée en remplaçant l'eau qui s'est évaporée. Une batterie à électrolyte gélifié ou AGM qui a été surchargée est souvent irrémédiablement endommagée.

7/ Chute de tension et résistance interne

Une batterie au plomb de 12 volts entièrement chargée commence à une tension d'environ 12,8 volts, mais au fur et à mesure qu'elle se vide, la tension baisse régulièrement. La tension tombe en dessous de 12 volts lorsque la batterie a encore 35% de sa capacité totale, mais certains appareils électroniques peuvent ne pas fonctionner avec une tension inférieure à 12 volts. Cet effet d'affaissement peut également entraîner un affaiblissement de l'éclairage.

Cette chute de tension est directement liée à la résistance interne élevée de la technologie Plomb. Pour résumer : plus la batterie délivre un courant important et plus la chute de tension sera significative.

8/ Poids et densité d’énergie du Lithium Fer Phosphate (LiFePO4) comparé au plomb

Pour prendre un exemple concret la batterie 8D-AGM de Trojan pèse 167lbs et mesure 20,5″ x 10,5″ x 9,5″. Cette batterie fournit seulement 230 ampères-heures de capacité totale - ce qui vous laisse 115 ampères-heures réellement utilisables, et seulement 70 pour les applications à décharge élevée !

Si vous prévoyez de faire beaucoup de camping ou d'équiper votre bateau électrique, il vous faudra au moins quatre batteries 8D, voire jusqu’à huit. Cela représente un poids considérable à transporter pour une efficacité énergétique très faible.

De plus, si l’espace disponible pour les batteries sur votre véhicule est limité, la taille même des batteries limitera votre capacité.