Un système de stockage photovoltaïque (PV) résidentiel se compose principalement de modules PV, de batteries de stockage d'énergie, d'onduleurs de stockage, de dispositifs de mesure et de systèmes de gestion de surveillance. Son objectif est d’atteindre l’autosuffisance énergétique, de réduire les coûts énergétiques, de réduire les émissions de carbone et d’améliorer la fiabilité de l’énergie. La configuration d'un système de stockage photovoltaïque résidentiel est un processus complet qui nécessite un examen attentif de divers facteurs pour garantir un fonctionnement efficace et stable.
I. Aperçu des systèmes de stockage photovoltaïques résidentiels
Avant de lancer la configuration du système, il est essentiel de mesurer la résistance d'isolation CC entre la borne d'entrée du générateur photovoltaïque et la terre. Si la résistance est inférieure à U…/30 mA (U… représente la tension de sortie maximale du générateur photovoltaïque), des mesures de mise à la terre ou d'isolation supplémentaires doivent être prises.
Les principales fonctions des systèmes de stockage photovoltaïques résidentiels comprennent :
- Autoconsommation: Utiliser l’énergie solaire pour répondre à la demande énergétique des ménages.
- Rasage des pics et remplissage des vallées: Équilibrer la consommation d’énergie sur différentes périodes pour économiser sur les coûts énergétiques.
- Alimentation de secours: Fournir une énergie fiable pendant les pannes.
- Alimentation de secours: Supporter les charges critiques en cas de panne du réseau.
Le processus de configuration comprend l'analyse des besoins énergétiques des utilisateurs, la conception de systèmes photovoltaïques et de stockage, la sélection des composants, la préparation des plans d'installation et la description des mesures d'exploitation et de maintenance.
II. Analyse et planification de la demande
Analyse de la demande énergétique
Une analyse détaillée de la demande énergétique est essentielle, notamment :
- Profilage de charge: Identifier les besoins électriques de divers appareils.
- Consommation quotidienne: Détermination de la consommation moyenne d'électricité de jour et de nuit.
- Tarification de l'électricité: Comprendre les structures tarifaires pour optimiser le système afin de réaliser des économies.
Étude de cas
| Tableau 1 Statistiques de charge totale | |||
| équipement | Pouvoir | Quantité | Puissance totale (kW) |
| Climatiseur inverseur | 1.3 | 3 | 3,9 kW |
| machine à laver | 1.1 | 1 | 1,1 kW |
| Réfrigérateur | 0,6 | 1 | 0,6 kW |
| TV | 0,2 | 1 | 0,2 kW |
| Chauffe-eau | 1.0 | 1 | 1,0 kW |
| Capot aléatoire | 0,2 | 1 | 0,2 kW |
| Autre électricité | 1.2 | 1 | 1,2 kW |
| Total | 8,2 kW | ||
| Tableau 2 Statistiques des charges importantes (alimentation électrique hors réseau) | |||
| équipement | Pouvoir | Quantité | Puissance totale (kW) |
| Climatiseur inverseur | 1.3 | 1 | 1,3 kW |
| Réfrigérateur | 0,6 | 1 | 0,6 kW |
| Chauffe-eau | 1.0 | 1 | 1,0 kW |
| Capot aléatoire | 0,2 | 1 | 0,2 kW |
| Électricité d’éclairage, etc. | 0,5 | 1 | 0,5 kW |
| Total | 3,6 kW | ||
- Profil utilisateur:
- Charge totale connectée : 8,2 kW
- Charge critique : 3,6 kW
- Consommation d'énergie diurne : 10 kWh
- Consommation d'énergie nocturne : 20 kWh
- Plan du système:
- Installez un système hybride de stockage photovoltaïque avec une production photovoltaïque diurne répondant aux demandes de charge et stockant l'énergie excédentaire dans des batteries pour une utilisation nocturne. Le réseau agit comme une source d’énergie supplémentaire lorsque le photovoltaïque et le stockage sont insuffisants.
-
III. Configuration du système et sélection des composants
1. Conception du système photovoltaïque
- Taille du système: Sur la base de la charge de 8,2 kW de l'utilisateur et de sa consommation quotidienne de 30 kWh, un générateur photovoltaïque de 12 kW est recommandé. Ce réseau peut générer environ 36 kWh par jour pour répondre à la demande.
- Modules photovoltaïques: Utilisez 21 modules monocristallins de 580 Wc, atteignant une capacité installée de 12,18 kWc. Assurer une disposition optimale pour une exposition maximale au soleil.
Puissance maximale Pmax [W] 575 580 585 590 595 600 Tension de fonctionnement optimale Vmp [V] 43.73 43,88 44.02 44.17 44.31 44h45 Courant de fonctionnement optimal Imp [A] 13h15 13.22 13.29 13.36 13h43 13h50 Tension en circuit ouvert Voc [V] 52h30 52,50 52,70 52,90 53.10 53h30 Courant de court-circuit Isc [A] 13,89 13.95 14.01 14.07 14.13 14h19 Efficacité des modules [%] 22.3 22,5 22,7 22,8 23,0 23.2 Tolérance de puissance de sortie 0~+3% Coefficient de température de puissance maximale[Pmax] -0,29 %/℃ Coefficient de température de la tension en circuit ouvert [Voc] -0,25%/℃ Coefficient de température du courant de court-circuit [Isc] 0,045 %/℃ Conditions de test standard (STC) : Intensité lumineuse 1 000 W/m², température de la batterie 25 ℃, qualité de l'air 1,5 2. Système de stockage d'énergie
- Capacité de la batterie: Configurez un système de batterie au lithium fer phosphate (LiFePO4) de 25,6 kWh. Cette capacité garantit une sauvegarde suffisante pour les charges critiques (3,6 kW) pendant environ 7 heures en cas de panne.
- Modules de batterie: Utilisez des conceptions modulaires et empilables avec des boîtiers classés IP65 pour les installations intérieures/extérieures. Chaque module a une capacité de 2,56 kWh, avec 10 modules formant le système complet.
3. Sélection de l'onduleur
- Onduleur hybride: Utilisez un onduleur hybride de 10 kW avec des capacités intégrées de gestion photovoltaïque et de stockage. Les principales fonctionnalités incluent :
- Entrée PV maximale : 15 kW
- Puissance : 10 kW pour un fonctionnement connecté au réseau et hors réseau
- Protection : indice de protection IP65 avec temps de commutation réseau-hors-réseau <10 ms
4. Sélection de câbles PV
Les câbles photovoltaïques relient les modules solaires à l'onduleur ou au boîtier de combinaison. Ils doivent supporter des températures élevées, une exposition aux UV et des conditions extérieures.
- EN 50618 H1Z2Z2-K:
- Monocœur, évalué à 1,5 kV CC, avec une excellente résistance aux UV et aux intempéries.
- TÜV PV1-F:
- Flexible, ignifuge, avec une large plage de température (-40°C à +90°C).
- Fil photovoltaïque UL 4703:
- Double isolation, idéal pour les systèmes montés sur le toit et au sol.
- Câble solaire flottant AD8:
- Submersible et étanche, adapté aux milieux humides ou aquatiques.
- Câble solaire à noyau en aluminium:
- Léger et économique, utilisé dans les installations à grande échelle.
5. Sélection de câbles de stockage d'énergie
Les câbles de stockage relient les batteries aux onduleurs. Ils doivent gérer des courants élevés, assurer la stabilité thermique et maintenir l’intégrité électrique.
- Câbles UL10269 et UL11627:
- Isolation à paroi mince, ignifuge et compacte.
- Câbles isolés XLPE:
- Haute tension (jusqu'à 1500 V DC) et résistance thermique.
- Câbles CC haute tension:
- Conçu pour interconnecter les modules de batterie et les bus haute tension.
Spécifications de câble recommandées
Type de câble Modèle recommandé Application Câble PV EN 50618 H1Z2Z2-K Connexion des modules PV à l'onduleur. Câble PV Fil photovoltaïque UL 4703 Installations en toiture nécessitant une isolation élevée. Câble de stockage d'énergie UL 10269, UL 11627 Connexions de batterie compactes. Câble de stockage blindé Câble de batterie blindé EMI Réduire les interférences dans les systèmes sensibles. Câble haute tension Câble isolé XLPE Connexions à courant élevé dans les systèmes de batteries. Câble PV flottant Câble solaire flottant AD8 Environnements sujets à l’eau ou humides.
IV. Intégration du système
Intégrez des modules photovoltaïques, du stockage d'énergie et des onduleurs dans un système complet :
- Système photovoltaïque: Concevoir la disposition des modules et assurer la sécurité structurelle avec des systèmes de montage appropriés.
- Stockage d'énergie: Installez des batteries modulaires avec une intégration BMS (Battery Management System) appropriée pour une surveillance en temps réel.
- Onduleur hybride: Connectez les panneaux photovoltaïques et les batteries à l'onduleur pour une gestion transparente de l'énergie.
V. Installation et entretien
Installation:
- Évaluation du site: Inspectez les toits ou les zones au sol pour vérifier la compatibilité structurelle et l'exposition au soleil.
- Installation d'équipement: Montez solidement les modules photovoltaïques, les batteries et les onduleurs.
- Test du système: Vérifier les connexions électriques et effectuer des tests fonctionnels.
Entretien:
- Inspections de routine: Vérifiez l'usure ou les dommages des câbles, modules et onduleurs.
- Nettoyage: Nettoyez régulièrement les modules photovoltaïques pour maintenir leur efficacité.
- Surveillance à distance: Utilisez des outils logiciels pour suivre les performances du système et optimiser les paramètres.
VI. Conclusion
Un système de stockage photovoltaïque résidentiel bien conçu offre des économies d'énergie, des avantages environnementaux et une fiabilité électrique. La sélection minutieuse des composants tels que les modules photovoltaïques, les batteries de stockage d'énergie, les onduleurs et les câbles garantit l'efficacité et la longévité du système. En suivant une bonne planification,
Grâce aux protocoles d'installation et d'entretien, les propriétaires peuvent maximiser les avantages de leur investissement.
Heure de publication : 24 décembre 2024