Un système de stockage photovoltaïque (PV) résidentiel se compose principalement de modules photovoltaïques, de batteries de stockage d'énergie, d'onduleurs de stockage, de compteurs et de systèmes de gestion de la surveillance. Son objectif est d'atteindre l'autosuffisance énergétique, de réduire les coûts énergétiques, de diminuer les émissions de carbone et d'améliorer la fiabilité de l'alimentation électrique. La configuration d'un système de stockage photovoltaïque résidentiel est un processus complet qui nécessite une prise en compte rigoureuse de divers facteurs pour garantir un fonctionnement efficace et stable.
I. Aperçu des systèmes de stockage photovoltaïque résidentiels
Avant de commencer la configuration du système, il est essentiel de mesurer la résistance d'isolement 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 supplémentaires de mise à la terre ou d'isolement doivent être prises.
Les principales fonctions des systèmes de stockage photovoltaïque résidentiels comprennent :
- Autoconsommation:Utiliser l’énergie solaire pour répondre aux besoins énergétiques des ménages.
- Écrêtement des pics et comblement des creux:Équilibrer la consommation d’énergie sur différentes périodes pour économiser sur les coûts énergétiques.
- Alimentation de secours:Fournir une énergie fiable en cas de panne.
- Alimentation de secours:Support des charges critiques en cas de panne du réseau.
Le processus de configuration comprend l’analyse des besoins énergétiques des utilisateurs, la conception des systèmes photovoltaïques et de stockage, la sélection des composants, la préparation des plans d’installation et la définition 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 en énergie de divers appareils.
- Consommation quotidienne:Déterminer la consommation moyenne d'électricité pendant la journée et la nuit.
- Tarification de l'électricité: Comprendre les structures tarifaires pour optimiser le système et réaliser des économies de coûts.
Étude de cas
| Tableau 1 Statistiques de charge totale | |||
| équipement | Pouvoir | Quantité | Puissance totale (kW) |
| Climatiseur Inverter | 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 |
| Capuche 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 Inverter | 1.3 | 1 | 1,3 kW |
| Réfrigérateur | 0,6 | 1 | 0,6 kW |
| Chauffe-eau | 1.0 | 1 | 1,0 kW |
| Capuche aléatoire | 0,2 | 1 | 0,2 kW |
| Éclairage, électricité, etc. | 0,5 | 1 | 0,5 kW |
| Total | 3,6 kW | ||
- Profil utilisateur:
- Puissance totale connectée : 8,2 kW
- Charge critique : 3,6 kW
- Consommation d'énergie en journée : 10 kWh
- Consommation énergétique nocturne : 20 kWh
- Plan du système:
- Installer un système hybride photovoltaïque-stockage avec une production photovoltaïque diurne pour répondre aux besoins de charge et un stockage de l'excédent d'énergie dans des batteries pour une utilisation nocturne. Le réseau électrique sert de source d'énergie complémentaire 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 d'une charge de 8,2 kW et d'une consommation quotidienne de 30 kWh, un parc photovoltaïque de 12 kW est recommandé. Ce parc peut produire environ 36 kWh par jour pour répondre à la demande.
- Modules PVUtilise 21 modules monocristallins de 580 Wc, pour une puissance installée de 12,18 kWc. Assure 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 44,45 Courant de fonctionnement optimal Imp [A] 13h15 13.22 13.29 13.36 13.43 13,50 Tension en circuit ouvert Voc [V] 52.30 52,50 52,70 52,90 53.10 53.30 Courant de court-circuit Isc [A] 13,89 13,95 14.01 14.07 14.13 14.19 Efficacité du module [%] 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 1000 W/m², température de la batterie 25 ℃, qualité de l'air 1,5 2. Système de stockage d'énergie
- Capacité de la batterieConfigurez un système de batteries lithium-fer-phosphate (LiFePO4) de 25,6 kWh. Cette capacité assure une autonomie 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 IP65 pour les installations intérieures et extérieures. Chaque module a une capacité de 2,56 kWh, et 10 modules constituent le système complet.
3. Sélection de l'onduleur
- Onduleur hybride:Utilisez un onduleur hybride de 10 kW avec gestion intégrée du stockage et des installations photovoltaïques. Ses principales caractéristiques sont les suivantes :
- Puissance photovoltaïque maximale : 15 kW
- Puissance de sortie : 10 kW pour un fonctionnement en 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 coffret de raccordement. Ils doivent résister aux températures élevées, à l'exposition aux UV et aux conditions extérieures.
- EN 50618 H1Z2Z2-K:
- Monoconducteur, 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 PV UL 4703:
- Double isolation, idéal pour les systèmes sur toit et au sol.
- Câble solaire flottant AD8:
- Submersible et étanche, adapté aux environnements humides ou aquatiques.
- Câble solaire à âme 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 supporter des courants élevés, assurer la stabilité thermique et préserver l'intégrité électrique.
- Câbles UL10269 et UL11627:
- Paroi mince isolée, ignifuge et compacte.
- Câbles isolés XLPE:
- Haute tension (jusqu'à 1500V DC) et résistance thermique.
- Câbles CC haute tension:
- Conçu pour l'interconnexion de modules de batterie et de 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 PV UL 4703 Installations sur 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 humides ou sujets à l'eau.
IV. Intégration du système
Intégrez des modules PV, un stockage d'énergie et des onduleurs dans un système complet :
- Système PV: 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 maintenance
Installation:
- Évaluation du site:Inspectez les toits ou les zones au sol pour vérifier la compatibilité structurelle et l'exposition au soleil.
- Installation de l'équipement:Montez en toute sécurité les modules PV, les batteries et les onduleurs.
- Tests système:Vérifier les connexions électriques et effectuer des tests fonctionnels.
Entretien:
- Inspections de routine: Vérifiez que les câbles, les modules et les onduleurs ne sont pas usés ou endommagés.
- Nettoyage:Nettoyez régulièrement les modules PV 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 énergétique optimale. La sélection rigoureuse 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. Une planification rigoureuse permet
Grâce aux protocoles d’installation et d’entretien, les propriétaires peuvent maximiser les avantages de leur investissement.
Date de publication : 24 décembre 2024