Comparaison de coût et prix du Lithium-ion LiFePO4.

Lithium Ion benefits and costs

Nous prendrons pour exemple une installation de stockage électrique permettant d’électrifier un bâtiment autonome (application Off-Grid) par un dispositif solaire ou éolien.

Le besoin est récapitulé dans ce tableau :

Specifications Valeur
Energie stockée 50KWh
Fréquence de cycle 1 cycle de charge/décharge par jour
Température ambiante moyenne 23°C
Durée de vie recherchée de l’installation 3000 Cycles, soit 8 années

Les coûts de  livraison et d’installation sont calculés sur un ratio de volume de 6:1 pour un système Lithium comparé à un système au Plomb. Cette évaluation est basée sur le fait que le Lithium-Ion a une densité d’énergie 3.5 fois supérieure au plomb et un taux de décharge de 100% comparé à 50% pour les batteries AGM.

En se basant sur la durée de vie estimée du système, la solution à base de batterie au plomb devra être remplacé 5 fois après l’installation initiale. La solution Lithium ne sera pas remplacée durant l’exploitation de la solution car elle peut délivrer 3000 cycles sans remplacement.

Le coût par cycle, mesuré en € / KWh, est le chiffre clé pour comprendre le modèle économique. Pour le calculer, nous prenons en compte la somme du coût des batteries, des coûts de transport et d’installation (multiplié par le nombre de fois que la solution est remplacée durant sa durée de vie). La somme de ces coûts est divisée par la capacité nette du système (50 KWh)et par le nombre de cycles (3000). Le résultat est résumé dans le tableau ci-dessous :

Plomb AGM Lithium LiFePO4
Capacité installée 100 KWh 50 KWh
Capacité utile 50 KWh 50 KWh
Durée de vie 500 cycles à 50% de DoD 3000 cycles à 100% de DoD
Nombre d’installations 6 (1 + 5 remplacements) 1
Coût de la batterie 60 000€ (100€/KWh x 100 x 6) 25 000€ (500€/KWh x 50 x 1)
Coût d’installation 12 000€ (2 000€ par installation x 6) 2 000€ (installation unique)
Coût de transport 6 000€ (1 000€ par installation x 6) 1 000€ (installation unique)
COUT TOTAL 78 000€ 28 000€
Coût par Kwh utile / cycle 0.42€ / kWh utile (78000 / 3000 / 50) 0.18€ / kWh utile (28000 / 3000 / 50)

En résumé, le coût total de possession par kWh utilisable est environ 2,33 fois moins élevé pour une solution à base de lithium que pour une solution à base de plomb acide.

On constate que malgré le coût facial plus élevé de la technologie Lithium, le coût du KWh stocké et fourni reste bien plus faible que pour les technologies au Plomb. La raison est liée aux qualités intrinsèques des batteries Lithium-Ion mais aussi à leur durée de vie plus élevée.

Cette étude est valable pour tout autre type d’application utilisant des cycles de charges profonds. La traction de véhicules ou les batteries de systèmes autonomes répondent aux mêmes critères. Par contre pour les systèmes de back-up de type UPS, ce type de calcul ne peut être appliqué du fait que les cycles de décharges sont par définition aléatoires.

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