Les systèmes intelligents de stockage d'énergie solaire pour les maisons se sont largement répandus ces dernières années. L'énergie verte est disponible pour toute la famille, de jour comme de nuit, et grâce à l'énergie solaire, vous n'avez plus à vous soucier des pics de prix de l'électricité. Vous réalisez ainsi des économies sur votre facture d'électricité et assurez à chacun une meilleure qualité de vie.
Durant la journée, le système de stockage d'énergie photovoltaïque domestique capte l'énergie solaire et la stocke automatiquement pour alimenter les appareils la nuit. En cas de coupure de courant, le système bascule rapidement sur une source d'alimentation de secours, garantissant ainsi le bon fonctionnement de l'éclairage, des appareils électroménagers et autres équipements. La batterie du système se recharge automatiquement lorsqu'elle n'est pas utilisée. Elle est ainsi disponible en cas de panne de courant ou de forte demande. Ce dispositif de stockage d'énergie domestique peut servir de source d'alimentation de secours en cas de sinistre. Il permet également d'équilibrer la consommation électrique, réduisant ainsi les factures d'électricité. Fonctionnant comme une petite centrale de stockage d'énergie, un système intelligent domestique n'est pas affecté par les fluctuations du réseau électrique urbain.
Point d'interrogation pour les professionnels ?
De quels composants dispose un système de stockage d'énergie photovoltaïque domestique performant, et de quoi dépend-il pour fonctionner ? Quels types de solutions de stockage d'énergie photovoltaïque domestique existe-t-il ? Pourquoi est-il important de choisir le bon système de stockage d'énergie photovoltaïque domestique ?
Savoir-faire CEM « Secondes »
Qu'est-ce qu'un système de stockage d'énergie photovoltaïque pour une maison ?
Un système de stockage d'énergie photovoltaïque domestique se compose d'un système de conversion solaire photovoltaïque et d'un système de stockage d'énergie. Il permet de stocker l'électricité produite par le soleil. Grâce à cette installation, il est possible de produire de l'électricité pendant la journée et de stocker le surplus pour une utilisation nocturne ou en cas de faible luminosité.
Classer les systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque domestiques en groupes
À l'heure actuelle, il existe deux types de systèmes de stockage d'énergie domestique : ceux qui sont raccordés au réseau et ceux qui ne le sont pas.
Solution de stockage d'énergie raccordée au réseau pour la maison
Ses cinq principaux composants sont des panneaux solaires, des onduleurs raccordés au réseau, un système de gestion de batterie (BMS) et des charges CA. Les panneaux photovoltaïques et un système de stockage d'énergie fonctionnent de concert pour alimenter l'appareil. Lorsque le réseau électrique est disponible, la charge est alimentée conjointement par le système photovoltaïque raccordé au réseau et par le réseau. En cas de coupure de courant, le système photovoltaïque et le système de stockage d'énergie prennent le relais. Le système de stockage d'énergie domestique raccordé au réseau peut fonctionner selon trois modes : Mode 1 : les panneaux photovoltaïques stockent l'énergie et injectent le surplus d'énergie sur Internet ; Mode 2 : les panneaux photovoltaïques stockent l'énergie et contribuent à couvrir une partie des besoins en électricité de l'utilisateur ; et Mode 3 : les panneaux photovoltaïques ne stockent qu'une partie de l'énergie.
Méthode hors réseau pour stocker l'énergie à domicile
L'onduleur photovoltaïque fonctionne indépendamment du réseau électrique et n'a pas besoin d'y être raccordé. De ce fait, le système complet se passe de convertisseur connecté au réseau. Ce système de stockage d'énergie domestique hors réseau propose trois modes de fonctionnement. En mode 1, le système photovoltaïque assure le stockage de l'énergie et fournit de l'électricité à l'utilisateur par temps ensoleillé. En mode 2, le système photovoltaïque et la batterie de stockage fournissent de l'électricité à l'utilisateur par temps nuageux. Enfin, en mode 3, la batterie de stockage fournit de l'électricité à l'utilisateur par temps sombre ou pluvieux.
L'onduleur est en quelque sorte le cerveau et le cœur d'un système de stockage d'énergie domestique. Il est indissociable du système, qu'il soit raccordé au réseau ou non.
Existe-t-il un mot pour cela ?
Un onduleur est un composant courant des systèmes d'alimentation. Il convertit le courant continu (provenant de batteries ou de batteries de secours) en courant alternatif (220 V, 50 Hz, sinusoïdal ou carré). En résumé, un onduleur est un appareil qui transforme le courant continu (CC) en courant alternatif (CA). Il comprend un pont de conversion, une logique de commande et un circuit de filtrage. Les diodes redresseuses et les thyristors sont deux composants courants. La plupart des ordinateurs et des appareils électroménagers intègrent un redresseur (conversion CC/CA) dans leur alimentation. On les appelle des onduleurs.
Pourquoi les transformateurs sont-ils un élément si important du système ?
La transmission en courant alternatif (CA) est plus performante que la transmission en courant continu (CC) et est utilisée pour acheminer l'énergie vers de nombreux points. On peut calculer les pertes de puissance dues au courant transmis dans un câble grâce à l'équation P = I²R, soit « puissance = carré de la résistance ». Pour réduire ces pertes, il faut diminuer soit l'intensité du courant transmis, soit la résistance du câble. Diminuer la résistance des lignes de transmission (comme les câbles en cuivre) est complexe car cela représente un coût important et exige des connaissances scientifiques pointues. Par conséquent, la seule solution efficace consiste à réduire la puissance transmise. La puissance est égale au produit de l'intensité par la tension, ou plus précisément, la puissance efficace est égale à IUcosφ. Pour économiser de l'énergie, on peut réduire l'intensité du courant dans les lignes en convertissant le courant continu en courant alternatif et en augmentant la tension du réseau.
De la même manière, la production d'énergie solaire photovoltaïque utilise des panneaux photovoltaïques pour produire du courant continu (CC). Cependant, de nombreuses charges nécessitent du courant alternatif (CA). Les systèmes d'alimentation en CC présentent certains inconvénients : la modification de la tension est complexe et les charges compatibles sont limitées. Toutes les charges, à l'exception de certaines charges de forte puissance, nécessitent un onduleur pour convertir le courant continu en courant alternatif. Le convertisseur photovoltaïque est l'élément central d'un système d'énergie solaire photovoltaïque. Il transforme le courant continu issu du module photovoltaïque en courant alternatif, lequel est ensuite distribué à une charge ou à la source d'alimentation, tout en protégeant l'électronique de puissance. Un onduleur photovoltaïque est composé de modules de puissance, de cartes de contrôle, de disjoncteurs, de filtres, de réacteurs, de transformateurs, de contacteurs, d'armoires et d'autres composants. Le processus de production comprend le prétraitement des composants électroniques, l'assemblage, les tests, le conditionnement et d'autres étapes. L'évolution de ces étapes repose sur les progrès réalisés dans les domaines de l'électronique de puissance, des semi-conducteurs et des technologies de contrôle modernes.
Différents types d'onduleurs
On peut globalement diviser les onduleurs en trois groupes :
1. Onduleur connecté au réseau
En plus de convertir le courant continu en courant alternatif, un onduleur connecté au réseau peut synchroniser son courant alternatif de sortie avec la fréquence et la phase du réseau électrique. Cela signifie que le courant alternatif de sortie peut être réinjecté dans le réseau. Autrement dit, un onduleur connecté au réseau peut s'y connecter de manière synchrone. Cet onduleur peut ainsi réinjecter dans le réseau l'énergie non consommée sans avoir recours à des batteries, et son circuit d'entrée est compatible avec la technologie MTTP.
2. Onduleurs qui ne nécessitent pas de raccordement au réseau électrique
Les onduleurs hors réseau, généralement associés à des panneaux solaires, des petites éoliennes ou d'autres sources d'alimentation en courant continu, transforment ce courant en courant alternatif utilisable dans une habitation. Ils peuvent également alimenter des appareils grâce à l'énergie du réseau et des batteries. On parle d'onduleur « hors réseau » car il n'est pas raccordé au réseau électrique et ne nécessite aucune source d'énergie externe.
Les onduleurs hors réseau sont les premiers systèmes alimentés par batterie permettant le fonctionnement de micro-réseaux dans des zones spécifiques. Un onduleur hors réseau peut stocker l'énergie et la convertir en d'autres formes. Il dispose d'entrées de courant, d'entrées CC, d'entrées de charge rapide, de sorties CC haute capacité et de sorties CA rapides. Un logiciel de contrôle ajuste les conditions d'entrée et de sortie afin d'optimiser le rendement de sources telles que les panneaux solaires ou les petites éoliennes. Il utilise également un courant de sortie sinusoïdal pur pour améliorer la qualité de l'énergie.
Les batteries pour onduleurs hors réseau sont indispensables aux systèmes solaires hors réseau car elles stockent l'énergie utilisable en cas de coupure de courant. Les onduleurs hors réseau permettent également de réduire la dépendance au réseau électrique principal, source de pannes et autres problèmes que les fournisseurs d'électricité ne peuvent résoudre.
Un onduleur hors réseau avec régulateur de charge solaire intègre un contrôleur solaire PWM ou MPPT permettant de connecter les entrées photovoltaïques à l'onduleur et d'afficher l'état des panneaux sur son écran. L'installation et le contrôle du système s'en trouvent ainsi simplifiés. Les onduleurs hors réseau, utilisés avec des groupes électrogènes et des batteries de secours, effectuent des autotests pour garantir une alimentation stable et optimale. Les modèles de faible puissance alimentent les appareils électroménagers, tandis que ceux de forte puissance sont principalement utilisés pour les projets professionnels et privés.
3. Onduleur hybride
Il existe deux principaux types d'onduleurs hybrides : l'un est un onduleur hors réseau avec un contrôleur de charge solaire intégré, et l'autre est un onduleur connecté au réseau et hors réseau qui peut être utilisé pour les systèmes photovoltaïques connectés au réseau et hors réseau et dont les batteries peuvent être configurées de différentes manières.
Le rôle du transformateur en général
1. Fonctions de démarrage et d'arrêt automatiques
Au fil de la journée, l'angle du soleil s'élève progressivement, et l'intensité de ses rayons augmente également. Le système photovoltaïque peut alors capter davantage d'énergie solaire et, lorsqu'il atteint le niveau de puissance nécessaire au fonctionnement de l'onduleur, il peut se mettre en marche de manière autonome. Il s'arrête et passe en mode veille lorsque la puissance de sortie de l'onduleur connecté au réseau/stockage est nulle ou très proche de zéro. Cela se produit lorsque la puissance de sortie du système photovoltaïque diminue.
2. Fonction de l'effet anti-îlotage
Le processus de production d'énergie photovoltaïque raccordée au réseau, le système de production d'énergie photovoltaïque et le fonctionnement du réseau électrique. En cas de panne ou de dysfonctionnement du réseau électrique public, un phénomène d'îlotage se produit si le système de production d'énergie photovoltaïque ne peut s'arrêter à temps ou s'il est déconnecté du réseau tout en continuant à produire de l'énergie. Ce phénomène d'îlotage est préjudiciable à la fois au système photovoltaïque et à la source d'énergie.
L'onduleur connecté au réseau/avec stockage d'énergie est doté d'un circuit de protection anti-îlotage interne qui détecte intelligemment le réseau en temps réel et analyse notamment la tension, la fréquence et d'autres informations. En cas d'anomalies sur le réseau public, l'onduleur utilise les différentes valeurs mesurées au moment opportun pour couper le courant, interrompre la production et signaler les défauts.
3. Fonction de contrôle pour le suivi du point de puissance maximale
La technologie la plus importante d'un onduleur connecté au réseau ou d'un onduleur de stockage est sa fonction de suivi du point de puissance maximale (MPPT). Cette fonction permet à l'onduleur de trouver et de surveiller en temps réel la puissance de sortie maximale de ses composants.
De nombreux facteurs peuvent modifier la puissance de sortie d'un système photovoltaïque, et il n'est pas toujours possible de la maintenir à sa puissance de sortie optimale annoncée.
La fonction MPPT de l'onduleur connecté au réseau/avec stockage permet de suivre en temps réel la puissance de sortie maximale de chaque composant. Elle ajuste ensuite intelligemment la tension (ou le courant) de fonctionnement du système pour la rapprocher du point de puissance maximale, optimisant ainsi la production d'énergie du système photovoltaïque et garantissant un fonctionnement continu et efficace.
4. Fonction intelligente pour surveiller les cordes
Suite à la première phase de suivi MPPT, l'onduleur connecté au réseau/de stockage d'énergie a déjà implémenté la fonction de détection intelligente des chaînes. Contrairement au suivi MPPT, la détection intelligente des chaînes vérifie avec précision la tension et le courant de chaque chaîne. L'utilisateur peut ainsi visualiser en temps réel les données de fonctionnement de chaque chaîne.
Les systèmes de stockage d'énergie les plus demandés actuellement sont le système de gestion de batterie (BMS), l'onduleur photovoltaïque raccordé au réseau et l'onduleur de stockage d'énergie. Afin de répondre à ces besoins en équipements de stockage d'énergie domestique et d'intégrer les dispositifs d'isolation de sécurité de chaque circuit d'un système photovoltaïque, Huashengchang propose une gamme complète de systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque pour la maison. Ces systèmes sont principalement composés d'onduleurs raccordés au réseau et d'onduleurs hybrides.
