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 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 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 (installation solaire, traction de véhicules), il sera nécessaire de procéder au remplacement des batteries au bout d’1 à 2 ans.

2/ Charge des batteries Plomb

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.

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/ Chute de tension

4/ 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. 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). En déchargeant 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).

5/ Poids et densité d’énergie du Lithium Fer Phosphate (LiFePO4) vs plomb

Une batterie au plomb de 12 volts entièrement chargée a 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 est aussi très présent lorsque la batterie délivre un courant élevé.