Choix de batteries pour onduleurs (UPS) : Plomb-acide vs Lithium-ion pour les entreprises

Alors que les demandes en énergie continuent de croître, les entreprises sont confrontées à une décision cruciale dans le choix des batteries pour onduleurs (UPS) : la technologie traditionnelle au plomb-acide ou la technologie émergente au lithium-ion. Mitsubishi Electric analyse les forces et les limites des deux options pour aider les entreprises à faire des choix éclairés.

En tant que choix conventionnel pour les systèmes d'onduleurs, les batteries au plomb-acide se sont développées en plusieurs variantes au fil des décennies :

• Batteries au plomb-acide régulées par soupape (VRLA) : Incluant les batteries à feutre de verre absorbant (AGM) et les batteries gel, ces options sans entretien dominent le marché. L'AGM offre une puissance de sortie élevée tandis que le gel offre une durée de vie en cyclage et une résistance à la chaleur supérieures.
• Batteries inondées (VLA) : Ces systèmes à électrolyte liquide nécessitent une maintenance trimestrielle et occupent beaucoup d'espace, ce qui entraîne une adoption en déclin.
• Batteries au plomb pur : Dotées de conceptions de grille avancées et de technologies catalytiques, celles-ci offrent une densité de puissance plus élevée que les VRLA traditionnelles, bien qu'elles soient encore à la traîne des alternatives au lithium-ion.

Depuis 2018, la technologie lithium-ion a connu une adoption rapide dans les applications d'alimentation critique. Cinq variantes principales répondent aux besoins des onduleurs :

• Oxyde de manganèse et de lithium (LMO) : Puissance de sortie élevée avec une stabilité thermique modérée
• Phosphate de fer et de lithium (LFP) : L'option préférée pour les onduleurs en raison de sa sécurité et de sa longévité exceptionnelles
• Nickel manganèse cobalt (NMC) : Densité énergétique/puissance et durée de vie en cyclage équilibrées
• Titanate de lithium (LTO) : Durée de vie ultra-longue avec une charge rapide, bien qu'à un coût plus élevé
• Nickel cobalt aluminium (NCA) : Densité énergétique maximale nécessitant une gestion rigoureuse

Les batteries lithium-ion offrent une densité énergétique 3 à 5 fois supérieure à celle des équivalents VRLA, ce qui permet des installations plus compactes.

Les systèmes lithium-ion ne nécessitent que des inspections visuelles annuelles contre une maintenance trimestrielle pour les VLA et des contrôles semestriels pour les batteries VRLA.

Alors que les batteries au plomb-acide typiques doivent être remplacées tous les 3 à 7 ans, les unités lithium-ion peuvent fonctionner pendant 15 à 20 ans avant d'atteindre 60 à 70 % de leur capacité.

La durée de vie prolongée, la maintenance minimale et l'efficacité de l'espace du lithium-ion réduisent les coûts du système d'onduleurs de plus de 65 % par rapport aux alternatives au plomb-acide.

Les deux technologies nécessitent une gestion appropriée, mais les systèmes lithium-ion intègrent des systèmes de gestion de batterie (BMS) spécialisés pour un contrôle précis de la charge/décharge, tandis que le plomb-acide repose sur des plateformes de surveillance génériques.

Le secteur de l'alimentation critique adopte de plus en plus la technologie lithium-ion en raison de ses avantages opérationnels et de ses coûts de durée de vie inférieurs. À l'approche des cycles de mise à niveau des batteries, les organisations doivent évaluer attentivement leurs exigences spécifiques en matière d'alimentation par rapport aux capacités évolutives des deux technologies de batteries.