Présentation de la conception d'un système photovoltaïque hors réseau pour l'éclairage public solaire - centrale de production d'énergie solaire.

01 Données essentielles à connaître avant l'installation. Il est tout d'abord nécessaire de déterminer la phase du réseau électrique de l'utilisateur : monophasé 220 V ou triphasé 380 V. Cela influence les caractéristiques de sortie de l'onduleur. Ensuite, il faut déterminer le type de charge : inductive ou résistive ? Cela détermine la puissance de la charge et la forme d'onde de sortie de l'onduleur. Enfin, il est important de connaître la durée de fonctionnement à pleine charge, c'est-à-dire la consommation électrique moyenne quotidienne. S'il s'agit d'une centrale photovoltaïque raccordée au réseau, en l'absence de stockage d'énergie, il suffit de dimensionner correctement les modules photovoltaïques. En revanche, s'il s'agit d'un système photovoltaïque hors réseau, il est indispensable de calculer la capacité de la batterie, notamment pour les périodes d'absence de production photovoltaïque, comme lors de fortes pluies. Il faut également prendre en compte la réserve de puissance du système. 02 Cas de la production d'énergie photovoltaïque hors réseau. Prenons l'exemple d'une petite centrale photovoltaïque hors réseau exploitée par un agriculteur au bord d'un lac. L'alimentation électrique étant située sur une longue distance, son coût est élevé et les pertes de puissance et de tension sur la ligne de transmission sont importantes. De plus, les typhons entraînent une consommation d'énergie instable et des coupures de courant fréquentes et inattendues, affectant la production et la consommation domestique. C'est pourquoi il est proposé d'utiliser une centrale photovoltaïque hors réseau. L'intensité du rayonnement solaire étant élevée en journée, la centrale photovoltaïque convertit directement l'énergie produite en électricité, alimentant ainsi le réseau et chargeant simultanément la batterie. Cette dernière prend ensuite le relais la nuit. La tension est de 220 V CA, 50 Hz. L'équipement électrique comprend principalement : une pompe à oxygène pour bassin (300 W), 10 téléviseurs avec récepteur satellite (200 W), un cuiseur à riz (750 W), une plaque à induction (2000 W), un réfrigérateur (100 W) et un luminaire (100 W). La pompe à oxygène fonctionne pendant la journée, lorsque le soleil brille, et s'arrête la nuit. La puissance totale des autres appareils électriques est d'environ 3000 W, soit une consommation électrique journalière d'environ 10 %. Compte tenu de l'ensoleillement suffisant du lac, les jours de pluie ne sont pas pris en compte. L'alimentation est autosuffisante. Un onduleur photovoltaïque a été conçu selon les données fournies par l'utilisateur. Un onduleur photovoltaïque hors réseau intégré a été sélectionné. Sa puissance est de 48 V et 6 kVA, son facteur de puissance de 0,9 et son rendement de conversion supérieur à 88 %. La puissance de charge réelle peut atteindre 5 000 W, ce qui répond aux besoins en énergie des équipements électriques de l'utilisateur. Le dispositif de stockage d'énergie utilisé dans ce système de production d'énergie photovoltaïque hors réseau est une batterie au plomb-acide standard, offrant une grande capacité et un excellent rapport qualité-prix. La capacité de réserve de la batterie est de 10 kWh. L'onduleur photovoltaïque étant alimenté par une tension continue de 48 V, la capacité théorique de la batterie est de 10 000 VAh / 48 V = 208 Ah. Conformément aux normes techniques en vigueur, un taux de décharge de 0,5 C² est optimal et économique, garantissant un nombre suffisant de cycles de charge et de décharge et prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie. Grâce à l'ensoleillement suffisant du lac, la production photovoltaïque est directement convertie en énergie durant la journée, évitant ainsi le cycle de décharge répété de la batterie. La nuit, la consommation électrique est faible et la durée de décharge courte. Par conséquent, le taux de décharge de la batterie est porté à 0,6C2 dans ce système. Calcul de la capacité réelle : 208 Ah / 0,6 × 347 Ah. La valeur obtenue est de 400 Ah, soit une capacité totale de : Les batteries au plomb 48 V 400 Ah ont une capacité de 12 V 200 Ah. Le montage est de 4 batteries en série et 4 en parallèle, soit un total de 8 batteries nécessaires. 05 Puissance du module photovoltaïque. Une fois la capacité de la batterie calculée, la puissance du module photovoltaïque est déterminée. La situation géographique du lac bénéficie d'un fort rayonnement solaire et d'une durée d'ensoleillement effective de 6 heures. L'utilisation de modules photovoltaïques en silicium polycristallin permet d'atteindre un rendement de conversion photoélectrique de 16 %, conforme aux normes de l'Agence nationale de l'énergie. La formule de calcul de la production d'énergie photovoltaïque est la suivante : puissance totale du système – puissance du module photovoltaïque × durée d'ensoleillement × coefficient global. Ce coefficient global, qui prend en compte les pertes dues à des facteurs tels que les variations de température, les pertes en ligne et le rendement de conversion du contrôleur (ou de l'onduleur), est généralement compris entre 0,5 et 0,7, et ici de 0,6. Le calcul de la puissance du module photovoltaïque est donc le suivant : 48 V × 400 Ah / (6 h × 0,6) = 5 333 W. Le module présente une puissance de 36 V et une puissance de 275 W, des dimensions de 1 900 × 980 × 45 mm et occupe une surface d'environ 2 m². La méthode de connexion consiste à connecter chaque 2 pièces (72V) en série en groupe, puis 10 chaînes sont connectées en parallèle, un total de 20 modules photovoltaïques sont nécessaires, la puissance totale est de 72V 5500W et la surface du réseau de modules photovoltaïques est de 40 mètres carrés.