vendredi 2 octobre 2015

Faut il acheter des batteries au lithium ?














Quelques camping caristes adoptent la batterie lithium comme batterie de service ; c'est encore la batterie lithium qui alimente tous nos appareils nomades : téléphone, tablette, ordinateur... ainsi que les voitures électriques.
Alors pourquoi ? et quelles précautions prendre ?

Voir aussi mes articles :




Les avantages de la batterie lithium


Attention au type de batterie lithium ; aujourd'hui c'est la technologie Lithium-Fer-Phosphate qui est la plus sûre, donc c'est uniquement de celle-ci dont je vais parler.

Contrairement aux autres technologies de batterie, la batterie lithium présente de nombreux avantages :
  • nombre de cycles charge/décharge élevé : 1500 à 2500 (voir aussi sur ce sujet mon article choisir et faire durer sa batterie cellule)
  • décharge profonde possible à 80 % sans impact sur le nombre de cycles
  • pas besoin de recharger à 100% entre 2 décharges pour garantir d'atteindre le nombre de cycles prévus par le constructeurs : c'est un VRAI progrès !
  • auto décharge faible de 3% par mois (pas mieux que les autres technos) : une batterie bien chargée peut tenir un an, mais il est conseillé de faire une décharge/recharge tous les 6 mois
  • la recharge peut être très rapide car la batterie lithium accepte un courant de charge très élevé : jusqu'à 50% de la capacité batterie ; ainsi une batterie de 100 Ah peut être rechargée au maxi avec du 50A, alors que c'est 25A pour une batterie Gel ou l'Agm.
  • A énergie équivalente (Ah), elle pèse moitié moins lourd qu'une batterie traditionnelle, et elle prend moitié moins de place ; donc à la place de deux batteries traditionnelles de 100 Ah (Gel ou Agm), on peut en mettre une seule de 200Ah qui aura le même poids et le même volume qu'une seule batterie traditionnelle.
  • courbe de charge plus simple (2 états suffisent) que pour les autres technos (4 états au moins sont nécessaires).
  • décharge soutenue possible avec des courants forts (50A et +) sans incidence sur la capacité batterie, contrairement aux autres technologies soumises à la loi de Peukert.

Si on fait un calcul simple pour un parc batterie de 200Ah (l'idéal pour la plupart des campings caristes energivores) :
  • avec une batterie Agm ou Gel, comme il est conseillé de ne pas dépasser 50% de décharge, si la batterie est chargée à 100% on dispose de 100 Ah d'énergie utilisable
  • avec une batterie lithium, comme il est conseillé de ne pas dépasser 80% de décharge, la batterie chargée à 100% on dispose de 160 Ah d'énergie utilisable
Conclusion :
Si on est en camping sauvage et que l'on consomme 45 Ah/jour (consommation moyenne d'un camping cariste l'été), avec 200 Ah d'Agm ou de Gel on tient 2 jours, avec le Lithium on tient presque 4 jours ; sans compter une alimentation éventuelle par panneau solaire.
Vous pouvez aussi remplacer un parc Agm ou gel de 200 Ah par une batterie Lithium de 130 Ah, vous aurez le même service qu'avant, et vous aurez gagné pas loin de 40 kg de charge utile.

Si on modifie son installation pour une recharge rapide :
Alors, chaque fois qu'on roule 3 H, la batterie lithium est rechargée, alors que pour les autres technos c'est plutôt 6 H ; et encore !
Je vous rappelle aussi qu'il est impossible de charger une batterie à 100% avec un courant d'alternateur, seuls le 220V, le panneau solaire, ou un booster le permettent. Or la batterie lithium n'a pas besoin d'une recharge à 100% (contrairement aux autres technos).

Moralité :
L'été, avec 200 Ah de batterie lithium si on roule 3 heures tous les 4 jours on est autonome électriquement, si on a modifié son installation électrique pour une recharge rapide.





Les inconvénients de la batterie lithium


Elle ne supporte pas DU TOUT les surcharges électriques ; pour un camping car elle nécessite donc une centrale électrique intelligente (en Anglais BMS ou Battery Management Service) ; cette dernière gère tous les courants reçus quel que soit son origine : alternateur, 220V, solaire, autre générateur.
A ne pas confondre avec le BMS intégré dans la batterie qui a pour but d'éviter une explosion. Cette dénomination BMS porte à confusion, car on a 1 BMS intégré + 1 BMS externe (ce que j'appelle la centrale intelligente).

Autant dire que pratiquement aucun camping car du marché ne supporte nativement ce type de batterie pour le moment.
En plus du coût d'acquisition de la batterie, il faut donc y ajouter un coût d'installation non négligeable.

Si vous voulez passer au lithium et surtout bénéficier de la recharge rapide, il vous faut modifier légèrement votre installation électrique ; il faut à minima : changer le câble entre batterie et coupleur/séparateur par du 10 mm2 de section mini (à calculer selon la longueur), car il devra supporter un courant de charge jusqu'à 50A (voir plus selon votre alternateur qui devra délivrer au moins 150A)). Et il faudra aussi changer votre coupleur/séparateur pour supporter cette intensité. Je vous conseille le BMS 12/200 de chez Victron (on règle la valeur du courant de sortie par un simple fusible dont la valeur est celle du courant souhaité).

Il faudra aussi contrôler la charge avec un limiteur intelligent comme le VE.bus BMS de chez Victron.

Pour ceux qui ont un panneau solaire, les nouveaux régulateurs hauts de gamme (dont les Victron) ont un réglage spécifique ; sinon, régler le régulateur  en tenant compte des paramètres suivants :
  • régler la tension de floating (maintien) à 13,5V
  • choisir un programme de charge ne dépassant pas 14,2V
Certains régulateurs MPPT de chez Victron sont pilotables par le VE.bus BMS qui agit comme un interrupteur, voir l'article en Anglais avec un schéma très clair.

Enfin en dessous de -30°C les performances de ce type de batterie diminuent fortement (comme pour les autres technos).
Par contre elle résiste mieux au dessus de +40°C.



Quelles solutions pour le lithium ?

Sur le marché on trouve 2 types de solutions pour charger la batterie lithium en dehors de ce que je viens d'écrire : les solutions intégrées (la centrale électrique est dans le boitier batterie), et les solutions non intégrées (la centrale électrique doit être ajoutée).

Les solutions intégrées
Elles sont les plus simples à mettre en oeuvre et non évolutives, donc à vous d'être clair sur vos besoins.
Un constructeur Français  EZA vend justement des batteries lithium avec une centrale intelligente intégrée.

Les solutions non intégrées
Elles sont un peu plus longues à mettre en oeuvre car la centrale électrique (chargeur sans booster car inutile) est séparée.
Quelles sont les marques de batterie Lithium les plus connues pour le camping car ?
Green-vision, DometicVictron
Il vous faut en amont de la batterie une centrale électrique, souvent proposée par le vendeur de batterie ; la plus intelligente est la Redarc (maxi 40A) qui coûte environ 600 €. (Redarc est une société Australienne ; ses produits sont distribués en France Par Euroaccessoires).

Voir aussi la Société Victron dont je vous ai parlé précédemment ; j'aime bien ses produits car ils sont destinés à la marine, donc ils sont conçus pour fonctionner dans des conditions très difficiles (ambiance très humide, entre -20°C et +70°C).

Entre toutes ces solutions quel est le meilleur choix ? 
c'est un calcul économique que vous devez faire.
Notez que pour les solutions non intégrées, la centrale intelligente vous ne le payez qu'une fois dans le temps. Quand vous devez changer de batterie, vous ne changez pas de centrale.
Pour vous donner une idée : 100Ah de solution intégrée c'est en gros 2500€, alors que c'est moitié prix pour la seule batterie non intégrée.



Si vous utilisez votre installation existante :
si vous avez 300W de panneaux solaires reliés directement à la batterie (attention au choix du régulateur ; prenez un MPPT VICTRON), ils produiront 30A en pointe qui s'ajouteront, si vous roulez, aux 20A délivrés par l'alternateur, ce qui fait 50A. Et à l'arrêt le solaire viendra en plus des 16A max délivrés par le 220V (dont une partie alimente le frigo) si vous êtes branchés, ce qui fait 46A.

Cela me fait penser que je dois faire un article sur le thème : charger sa batterie vite et bien. Pourquoi ? parce que les vendeurs vous disent : on remplace la batterie ancienne par une lithium, et tout va bien ; je suis très sceptique, mais surtout on recharge en roulant en 6 heures comme pour l'ancienne batterie !




Les batteries Lithium pour qui ?


Pour les gens aisés qui ne veulent pas se prendre la tête avec les problèmes d'énergie et aussi de technique, sachant que pour le prix d'une batterie au lithium qui durera 12 ans minimum, on peut acheter au moins 5 batteries AGM ordinaires qui dureront 4 à 6 ans chacune (si bien rechargées à 100% entre 2 cycles !). Pourquoi 4 à 6 ans ? parce que selon la série de production, la batterie dure + ou - longtemps.


Pour les voyageurs au long cours. Quand on entreprend un long voyage en passant par de nombreux pays, on peut vouloir disposer de plus d'énergie disponible, ou être complètement autonome en énergie électrique.
Pourquoi ? pour alimenter un climatiseur sans passer par du 220V, ou tout simplement parce qu'on ne fait que du camping sauvage.
Dans ce cas, à volume et poids égal, on remplace un parc de 200 Ah par du 400Ah lithium (ou un parc de 100 Ah par un 200 Ah selon sa consommation quotidienne).

Pour ceux qui ont peu de place mais veulent beaucoup d'énergie. Je pense en particulier aux possesseurs de fourgons.

Pour ceux qui veulent utiliser des courants forts. Pour par exemple faire fonctionner un four à micro ondes, ou un gros convertisseur 12V/230V.

Pour ceux qui sont prêts à acheter un générateur de courant.
Vous voulez acheter une pile EFOY au méthanol ou un générateur à gaz ? avec une batterie lithium et des panneaux solaires vous aurez le même résultat si vous roulez tous les 3 jours, pour un coût équivalent et sans aucun entretien.

Mon souhait : que les camping car hauts de gammes soient équipés en standard d'une batterie lithium (ou aient cette option).
Ce n'est pas le fait de remplacer de l'Agm par du Gel qui profite vraiment à l'utilisateur (l'écart est faible, et de plus le Gel ne supporte pas les décharges de forte intensité), c'est le remplacement de l'Agm et du Gel par du Lithium. Et à ces niveaux de tarif, le surcoût du lithium est faible.




Le futur


Le coût de ces batteries va continuer à baisser dans le temps du fait que la voiture électrique est l'objet d'une vraie bataille au niveau de la recherche. Mais la voiture électrique du futur fonctionnera avec des batteries de 48V et pas forcément avec du lithium ; voir cet article.

La société Canadienne HydroQuebec va installer près de Pau une usine de fabrication de batteries lithium-fer-phosphate ce qui va faire baisser le prix de ce type de batteries ; mais surtout ces nouvelles batteries sont annoncées pour 30.000 cycles et avec un volume encore plus petit !

La société Japonaise Power Japon  met en vente sous licence sa batterie Ryden qui se recharge 20 fois plus vite que les autres, qui est plus légère et encore plus durable.

La Société Espagnole Graphenano révolutionne les batteries dès 2018.

Il ne reste plus aux constructeurs de camping car qu'à travailler pour l'avenir c'est à dire de prévoir des camping car alimentés en 48V avec tous les avantages qui en découlent par rapport au 12V :
  • à puissance identique, section des câbles électriques divisée par 4 pour une même longueur ; ou bien à section égale courant transporté sur une longueur 4 fois plus grande.
  • intensité du courant dans une même longueur de câble 4 fois plus faible ; donc si on a besoin de 60A en 12V, c'est 15A en 48V !
    On peut alors commencer à penser au sèche cheveux de maison en camping sauvage, et bien d'autres utilisations en 220V grâce à un convertisseur 48V/220V de 2000 W.



Voir aussi...

Batterie de la voiture électrique
Les batteries (article en Anglais)
Document de la société Victron sur les batteries lithium
Les batteries domestiques Tesla