Dans le domaine des onduleurs industriels, le choix des batteries est un facteur clé pour garantir une alimentation de secours fiable en cas de coupure de courant. Les deux types de batteries les plus couramment utilisés sont les batteries plomb-étanche (VRLA - Valve Regulated Lead Acid) et les batteries lithium-ion (Li-ion).
Chacune présente des caractéristiques spécifiques en termes de fabrication, de performance et de coût.
Cet article vous aide à mieux comprendre leurs différences et à justifier pourquoi les onduleurs industriels utilisent principalement des batteries plomb-étanche.
1. Constitution et fabrication
Batteries plomb-étanche (VRLA)
Les batteries plomb-étanche sont constituées de plaques de plomb immergées dans un électrolyte gélifié ou absorbé dans des séparateurs en fibre de verre. Elles sont dites "étanches" car elles ne nécessitent pas d'entretien et ne dégagent pratiquement pas de gaz lors de leur fonctionnement. Il existe deux technologies principales :
AGM (Absorbent Glass Mat) : l’électrolyte est absorbé dans un séparateur en fibre de verre.
Gel : l’électrolyte est sous forme de gel de silice, offrant une meilleure résistance aux températures élevées.
La fabrication des batteries VRLA est bien maîtrisée et repose sur des procédés industriels éprouvés, avec des matériaux peu coûteux et recyclables.
Batteries lithium-ion (Li-ion)
Les batteries lithium-ion reposent sur un électrolyte liquide ou polymère dans lequel des ions lithium se déplacent entre une cathode (souvent en oxyde de lithium-cobalt, lithium-fer-phosphate, ou autres composés) et une anode en graphite. Leur conception comprend :
Un circuit de gestion électronique (BMS - Battery Management System) qui protège la batterie contre la surcharge, la surchauffe et la décharge excessive.
Des cellules de petite taille assemblées en modules et packs pour répondre aux besoins en tension et en puissance.
La fabrication des batteries Li-ion est plus complexe et coûteuse, nécessitant des matières premières rares comme le cobalt et le nickel, dont l'extraction pose des enjeux écologiques et géopolitiques.
2. Avantages et inconvénients
Batteries plomb-étanche
Points forts :
Coût d’achat relativement bas.
Technologie éprouvée et stable, peu sensible aux chocs thermiques.
Recyclabilité élevée (plus de 95% des composants peuvent être réutilisés).
Facilité d'intégration dans les systèmes d'onduleurs existants.
Points faibles :
Poids élevé et encombrement important.
Durée de vie limitée (3 à 10 ans selon les conditions d’utilisation).
Moins performantes en termes de densité énergétique par rapport au lithium-ion.
Temps de charge relativement long.
Batteries lithium-ion
Points forts :
Densité énergétique élevée (plus d’énergie stockée pour un même volume).
Durée de vie plus longue (8 à 15 ans en moyenne).
Temps de recharge plus rapide.
Faible taux d’auto-décharge et grande efficacité énergétique.
Points faibles :
Coût d’achat élevé (jusqu'à 3 à 5 fois plus cher que le plomb).
Risques de surchauffe et d’incendie si la gestion électronique est défaillante.
Recyclabilité encore limitée et impact environnemental de l’extraction des métaux.
Sensibilité aux températures extrêmes.
3. Pourquoi les onduleurs industriels utilisent-ils principalement des batteries plomb-étanche ?
Le choix entre ces technologies repose sur un compromis entre coût initial, durée de vie et exigences spécifiques en matière de performance et de sécurité.
Malgré les avantages des batteries lithium-ion, les onduleurs industriels s’appuient majoritairement sur des batteries plomb-étanche pour plusieurs raisons :
Coût d’acquisition et disponibilité : Le coût moindre des batteries VRLA en fait une solution économiquement viable pour la majorité des installations industrielles.
Fiabilité et maturité technologique : Les batteries plomb-étanche sont bien maîtrisées, offrent une stabilité éprouvée et s’intègrent facilement dans les infrastructures existantes.
Facilité de maintenance et recyclabilité : Contrairement aux batteries lithium-ion, leur recyclage est mieux organisé et plus rentable.
Moins de risques pour la sécurité : Et c’est ici la plus importante raison : les batteries VRLA ne présentent pas de risque de combustion spontanée, contrairement aux batteries Li-ion, qui nécessitent un système de gestion complexe pour éviter les incidents. Or en milieu industriel, la sécurité est primordiale. Les onduleurs sont parfois placés dans des TGBT, et un départ de feu potentiel dans un TGBT ne peut être envisagé.
En conclusion, si les batteries lithium-ion ont un fort potentiel d’évolution pour les onduleurs du futur, les batteries plomb-étanche restent actuellement la solution privilégiée pour des raisons économiques, sécuritaires et pratiques. Les onduleurs vont protéger vos installations sensibles, il est donc dans la priorité des constructeurs d'onduleurs de proposer des produits le plus fiable possible.
Pour toutes questions sur les batteries de vos onduleurs, contactez l’équipe de GENERGIE Onduleurs !
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