Comparatif station solaire : une (coûteuse) illusion d'autonomie ?
Démystifions un peu les stations solaires ….
La station solaire, c’est moins cher au kWP ?
Pour l’instant, le coût de 7x stations revient à 5473 € TTC, SANS batteries. Cela nous donne un coût au kWp de 5473 / 2.98 = 1836 € du kWp, ce qui est plutôt correct de prime abord. Toutefois, dans quelle mesure est-ce comparable à une solution « classique », de type kit comprenant un onduleur centralisé d’une grande marque (Sungrow par exemple), de panneaux similaires, et de structures au sol ? Un tel kit 3 kWp avec des composants équivalent en performance et en origine de fabrication (panneaux bi-faciaux DENIM, onduleur asiatique SUNGROW, structure de pose au sol) affiche un prix TTC de 3770 €, soit 1250 € du kWP. Un écart de 48% difficile à justifier !
Le risque de foudre, un facteur négligé :
Il apparaît donc clairement que la solution station solaire est beaucoup plus onéreuse, sans justifications autre qu’une simplification à la mise en oeuvre du système. Cette simplicité se révèle être parfois trompeuse, car un kit solaire standard inclus des protections de type parafoudres notamment, qui peuvent faire la différence entre un onduleur protégé, et un onduleur grillé en cas de foudre. Sur les stations solaires, ce type de protection n’est pas intégrée. Exemple ci-contre d’un coffret de protection avec parafoudre intégré (P1) :
SUNOLOGY explique sur son site toutefois que la présence de parafoudre n’est pas nécessaire, compte tenu de la faible distance entre la prise de branchement et le panneau (et son micro-onduleur). Bien pratique, et une économie à la clef. Par ailleurs, l’intégration d’un parafoudre rendrait impossible le concept même de branchement « plug n play ». L’argument technique est le suivant :
L’argument évoqué est l’absence de phénomène d’induction de boucle (« boucle induite »). Cela est inexact et trompeur. Primo, le câble n’est pas DC (courant continu), mais en courant alternatif AC 230V, puisqu’il y’a un micro-onduleur derrière le panneau qui justement converti le courant continu du panneau solaire en courant alternatif, qui sera injectée dans la prise. De surcroît, une boucle induite se produit sur des circuits de câbles solaires DC, et non pas sur un seul câble AC (celui qui sort de la station solaire). En l’espèce donc, avec SUNOLOGY, impossible d’avoir de boucles induites par définition ! L’argument avancé pour la dispense de parafoudre est donc techniquement non valide, voir dangeureusement trompeur pour l’utilisateur (surtout si l’on prend en compte que les fabriquants de micro-onduleurs tels que HOYMILES refusent les prises sous garantie pour les surtensions induites !).
Enfin, en l’absence d’un parafoudre dans votre tableau divisionnaire électrique principal, l’ensemble des appareils y étant connecté (y compris votre station solaire) seront vulnérables aux surtensions induites (= foudre), peu importe sa distance finale entre la prise (extérieure !) et le panneau. Nous évoquons ici des parafoudres de type AC, c’est à dire capable de protéger les équipements de type micro-onduleurs, ordinateurs, etc … La norme UTE photovoltaïque Francaise préconise l’utilisation de parafoudre coté AC, lorsque la densité de foudroiement est > 2.5 !
Un tarif au kWh trop élevé par module de batterie :
Précisons par ailleurs que chacune de ces stations solaires peuvent accueillir à l’arrière une batterie lithium, mais qu’il faut les commander individuellement. Le pack batterie de 0.7 kWh est affiché à 580 €, ce qui nous fait au kWh brut (sans y retrancher un DOD de 90%) 580 / 0.7 = 828 € du kWh. Ce tarif est d’ores et déjà très élevé, par rapport à n’importe quel type de batterie lithium sur le marché actuel (Pylontech, DEYE). Attention toutefois pour sa défense, le système possède son convertisseur DC/AC, ce qui n’est pas le cas sur les autres batteries, il faudra donc le rajouter pour une vision globale du coût.
Calculé au kWh brut, la batterie revient bien plus chère qu’une batterie lithium DEYE, et est équivalente à une batterie TESVOLT qui aura une durée de vie 2 voir 3x supérieure. Attention toutefois, nous comparons ici le prix BRUT au kWh de chaque type de batterie, sachant que la SUNOLOGY MAX dispose du convertisseur AC/DC, et pas les autres (qui sont des batteries nues auxquelles il faudra y adjoindre un onduleur-chargeur), nous étudierons par la suite le coût global avec l’onduleur-chargeur pour chaque système.
Au final donc, le coût global pour un système SUNOLOGY PLAYMAX 3 kWp avec 5 kWH de stockage, soit 7x stations branchées en parallèle, se décompose comme suit :
– 7x stations SUNOLOGY MAX, d’une puissance crête de 2.98 kWp. Chaque station intégrant un micro-onduleur de la marque HOYMILES, d‘une puissance non communiquée (350 ou 400VA ? )
– 7x batteries PLAYMAX d’une capacité individuelle de 0.7 kWh, soit au total 4.97 kWh.
Soit un total de 9600 € TTC. C’est cette configuration que nous allons retenir comme base de comparaison dans l’étude ci-contre, et que nous allons opposer à un système solaire autonome avec batteries SUNCONNECT 3000, composée des élements suivants :
– Une platine précablé SUNCONNECT 3000, avec un onduleur-chargeur Victron Multiplus-II 48V/3000VA et son chargeur solaire RS 450/100
– Une batterie Pylontech US5000 (ou équivalent)
– 7x panneaux solaires bi-verre DENIM, d’une puissance totale de 3 KWp + supports de pose au sol.
Pour un total d’environ 9400 € TTC.
Une batterie certes, mais bridée et sous exploitée !
En regardant de plus prés les caractéristiques techniques des stations solaires PLAYMAX avec batteries intégrées, nous constatons que cette dernière affiche des performances en retrait, par rapport à la capacité embarquée en kWh. En effet, avec 7x stations PLAYMAX cumulant près de 5 kWh de batterie, nous peinons à trouver plus de 840W de puissance de décharge maximum, et seulement 945W de recharge maximum depuis l’ensemble des panneaux. Cela est peu, et correspond à un facteur de sous-exploitation de près de 6 (en effet, nous disposons de 4900VA potentiellement depuis les 7x micros onduleurs Hoymiles, et les batteries ne sont pas capables d’encaisser plus de 940VA, soit 5.44x moins.
Comment un si bas niveau de performance peut s’expliquer ? La encore, le design en est la cause :
– La miniaturisation des composants à l’arrière des panneaux : pour pouvoir intégrer un régulateur DC/AC & DC/DC (capable de charger la batterie depuis la source solaire) et un convertisseur qui convertira le courant continu de la batterie en 230V vers l’habitation, il faut opter pour des composants compacts, dissipant moins de chaleur, et par conséquent ayant un potentiel de conversion électrique moindre. En outre, la conception IP65 de la station solaire oblige les composants à avoir un refroidissement passif (sans ventilateur). Impossible donc d’avoir 400VA de conversion DC/AC dans un si petit format !
– La conservation de la durée de vie de la batterie : Plus rapidement une batterie est déchargée, plus sa durée de vie sera impactée (résistance interne augmentée = dégradation accélérée). Limiter le courant de décharge est une astuce pour optimiser ce paramètre et limiter la dégradation. En bridant ainsi la puissance de décharge de la batterie, nous obtenons un taux de décharge maximum de 0.27C. En d’autres termes, le calcul est le suivant :
135W (puissance maximum de charge depuis le panneau SUNOLOGY vers la batterie) / 37V (tension nominale batterie) = 3.64A. Comment obtenir le ratio de vitesse de décharge ? On divise 3.64A par la capacité nominale, soit 19.2 Ah. On obtient donc 3.64/19.2 = 0.19C environ.
Comparativement à d’autres batteries lithium, le taux de décharge est donc bien inférieur. En effet, sur des batteries Pylontech, nous avons en continu une capacité de décharge de 0.5C (donc sur une batterie de 100Ah, nous pouvons recharger 50A sous 48V, soit environ 2500W, depuis les panneaux), voir 1C pendant plusieurs minutes. L’avantage ? Une recharge plus rapide, et une mobilisation plus efficience de l’énergie solaire, le tout sans impact sur la duré de vie puisque les batteries ne sont pas concues pour être exposées à des températures extrèmes.
En conclusion, la batterie PLAYMAX affiche les inconvénients suivants :
– Bridage de la puissance de recharge depuis les panneaux solaires vers la batterie, à 0.19C, contre 1C pour des batteries lithium standard.
– Puissance de décharge maximum depuis les batteries vers les consommateurs très limitée, à 945W contre 3000W pour un système SUNCONNECT (chaque module PLAYMAX pouvant débiter 135W seulement pour une batterie de 0.7 kWh).
– Aucune capacité de surcharge (décharge en pic), contrairement à une solution SUNCONNECT.
– Aucune possibilité en natif d’alimenter en direct depuis la batterie des consommateurs AC, sauf si rachat d’un convertisseur externe. Auquel cas la puissance maximale sera de 1470W contre 3000W.
Batterie rime avec autonomie ? Pas si sûr ...
Par ailleurs, les stations SUNOLOGY ne fonctionnent pas en l’absence d’EDF. Autrement dit, en cas de coupure de courant, le système :
– Ne produira plus d’énergie solaire en journée, les batteries ne seront donc plus rechargées.
– N’alimentera plus les charges auquel il est connecté, à travers sa prise de 16 ou 32A vers la maison. Aucune fonction de « backup ».
– Ne sera utilisable qu’en station « portable » d’appoint, via un convertisseur ad hoc à rajouter au montant déjà bien élevé du système (139 €). Pour chaque batterie, il y faudra son convertisseur AC, soit 7x 129 € = 1000 € ! Clairement impensable, notamment en termes de praticité d’utilisation (chaque batterie = chaque convertisseur = puissance non cumulable !).
C’est évidemment un inconvénient majeur, puisque par définition tout bon système solaire avec batterie digne de ce nom devrait pouvoir fonctionner en mode « autarcique », c’est à dire en l’absence du réseau EDF. A quoi bon payer des batteries à un tel tarif pour ne pas pouvoir s’en servir lors d’éventuelles coupures EDF ? Cela n’est mentionné nul part sur les caractéristiques SUNOLOGY, il faut poser la question à un technicien pour obtenir la fâcheuse réponse, qui est la encore mal argumentée techniquement. L’absence de fonctionnement de la station solaire sans EDF est expliquée par la « mise en sécurité du réseau ». Cela est faux, car les systèmes solaires autarciques tels que les systèmes SUNCONNECT se découplent automatiquement du réseau EDF, pour pouvoir recréer un « mini-réseau » et rétablir le courant dans l’habitation. La réalité est que l’électronique embarquée dans les stations SUNOLOGY n’est pas concu intrinsèquement pour fonctionner en autarcie énergétique, comme nous allons le voir à travers ce comparatif station solaire :
C'est l'histoire d'une batterie derrière un panneau solaire... et la loi d'Arrhenius
En 1889, un savant et chimiste Suédois formula une équation que nous employons encore à ce jour pour modéliser la dégradation de batteries ou de processus chimiques, selon la température.
La loi d’Arrhénius a un impact significatif sur la dégradation d’une batterie lithium-ion, en fonction des températures. Selon cette loi, la vitesse des réactions chimiques augmente de manière exponentielle avec l’élévation de la température. Dans le cas des batteries lithium notamment, des températures élevées accélèrent les réactions chimiques indésirables à l’intérieur de la cellule, telles que la décomposition électrolytique et la croissance de dépôts métalliques. Cela conduit à une augmentation de la résistance interne de la batterie, à une diminution de la capacité de stockage d’énergie, et à une réduction de la durée de vie utile de la batterie, au mieux, et au pire un accident thermique (court-circuit interne, formation de dendrites, etc …).
Quand on sait que la batterie se trouve juste à l’arrière du panneau solaire, il nous vient une question. Les températures sont-elles élevées ? Ci-contre, un graphique représentant la variation de température typique à l’arrière d’un panneau solaire.
Quand on sait que les batteries sont situés directement à l’arrière du module solaire, avec peu d’isolation, on imagine aisèment que durant la période estivale notamment, les températures dépassent largement 30-35°C. Cela est absolument critique pour la durée de vie des cellules lithium s’y trouvant, de récentes études ont prouvées qu’une augmentation de la température des batteries lithium à des niveaux proches de 60°C accélérait leur dégradation par un facteur de 3.
Quand on voit le processus d’assemblage, de grande qualité par ailleurs, des stations solaires, on a malgré tout du mal à imaginer qu’un simple déflecteur thermique situé sous le plateau technique qui accueille les composants, permette de maintenir une amplitude thermique optimale pour garantir un fonctionnement de 2500 cycles, soit 10 ans, sans défaillance.
En outre, nous relevons une autre incohérence technique. La fiche technique de la batterie indique qu’elle est IP65 (tropicalisée), ce qui est logique et absolument indispensable pour un fonctionnement en extérieur, mais SUNOLOGY cite par ailleurs un refroidissement « par convection » (ce qui est impossible si le compartiment est étanche / IP65)
La réalite technique est simple. La batterie est obligatoirement IP65, pour pouvoir être placée derrière un panneau solaire et résister à la corrosion lié à l’humidité, les intempéries, etc… durant sa durée de vie. L’argument de la « convection naturelle » sans ventilateur revient donc simplement à dire qu’elle sera refroidie, ou réchauffée … au gré des éléments et des saisons.
Mais est-ce si grave Docteur ? Après tout, la batterie est donnée pour 2500 cycles, soit 10 ans de bons et loyaux services ! Il est en effet délicat de modéliser avec précision l’impact sur la durée de vie d’une batterie lithium (déjà faudrait il connaître la chimie utilisée dans la station solaire, ce qui n’est pas précisé par le fabriquant, LFP, NMC, LCO ?), toutefois, deux tendances se dégagent de manière certaine :
– La batterie sera bien plus vite dégradée dans une conception de ce type, que dans un local technique fermé, à température plus constante.
– Les risques de défaillances thermiques seront majorés de fait de son utilisation en conditions extérieures, et ce de manière directement corrélée aux amplitudes thermiques subies par la batterie (exemple : canicules en été, températures négatives en hiver).
– La batterie subira vraisemblablement une perte de puissance à des températures proches de 0, ce qui n’est pas spécifié dans les fiches techniques de la station solaire. Autrement dit, à -5°C, la batterie ne saura pas se recharger depuis les panneaux solaires, pour préserver sa dégradation (en effet, charger une batterie lithium-ion à des températures négatives peut l’endommager).
Conclusion du comparatif station solaire ?
En faisant abstraction du (très) habile vernis marketing, de la déferlante publicitaire et de l’apparence séduisante du concept de station solaire, lié à sa facilité de mise en oeuvre (malgré des lacunes sécuritaires évidentes), une analyse technique un peu poussée révèle aisèment des lacunes techniques et des caractéristiques opaques. De part son tarif aussi élevé par rapport à une solution solaire autonome réalisée dans les règles de l’art, il devient délicat d’apercevoir la vraie valeur ajoutée de ce type de produit, mise à part sa relative facilité de mise en oeuvre (qui peut aussi source de contrainte faut-il le rappeler). Son absence d’évolutivité technique (pas de back-up possible), une pérénnité des composants douteuses (notamment la durée de vie de la batterie), et des capacités de charge/décharge de batteries bien trop lacunaires en font un produit trop onéreux pour sa valeur technique intrinsèque.
Le seul avantage réel selon nous, à l’issue de ce comparatif station solaire, réside dans l’aspect esthétique et pratique pour sa mise en oeuvre….
