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ENCYCLOPÉDIE DE LA RADIOÉLECTRONIQUE ET DU GÉNIE ÉLECTRIQUE La procédure de calcul du système photovoltaïque. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique
Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Sources d'énergie alternatives Le calcul d'un système photovoltaïque peut être divisé en plusieurs étapes :
Après avoir terminé l'étape 4, si le coût du système est trop élevé, vous pouvez envisager les options suivantes pour réduire le coût d'un système d'alimentation électrique autonome : réduire la consommation d'énergie en remplaçant la charge existante par des appareils économes en énergie, ainsi qu'en éliminant charges thermiques, "fantômes" et optionnelles (par exemple, vous pouvez utiliser des réfrigérateurs, des climatiseurs, etc., fonctionnant au gaz):
1. Détermination de la consommation d'énergie Faites une liste des appareils consommateurs d'énergie que vous allez alimenter à partir de la centrale solaire. Déterminer la consommation d'énergie pendant leur fonctionnement. La plupart des appareils sont étiquetés avec leur consommation électrique nominale en watts ou en kilowatts. Si la consommation de courant est indiquée, vous devez multiplier ce courant par la tension nominale (généralement 220 V). Calculez la charge AC. Si vous n'avez pas une telle charge, vous pouvez ignorer cette étape et procéder au calcul de la charge CC. 1.1. Indiquez la charge CA complète, sa puissance nominale et le nombre d'heures de fonctionnement par semaine. Multipliez la puissance par le nombre d'heures de fonctionnement de chaque appareil. Additionnez les valeurs résultantes pour déterminer la consommation totale de courant alternatif par semaine. Voici une méthode simple étape par étape pour calculer un système photovoltaïque (PVS). Cette méthode aidera à déterminer les exigences du système et à sélectionner les composants nécessaires du système d'alimentation. 1.2. Ensuite, vous devez calculer la quantité de courant continu nécessaire. Pour ce faire, multipliez la valeur résultante par un facteur de 1,2, qui tient compte des pertes dans l'onduleur. 1.3. Déterminez la valeur de la tension d'entrée de l'onduleur en fonction des caractéristiques de l'onduleur sélectionné. Il s'agit généralement de 12 ou 24 V. 1.4. Divisez la valeur du poste 1.2 par la valeur du poste 1.3. Vous recevrez le nombre d'ampères-heures par semaine requis pour couvrir votre charge AC. Calculez la charge CC. 1.5. Enregistrez les données de charge CC. 1.6. Déterminez la tension dans le système CC. Il s'agit généralement de 12 ou 24 V. (Comme au paragraphe 1.3) 1.7. Déterminez le Ah requis par semaine pour la charge CC (divisez la valeur en 1.5 par la valeur en 1.6). 1.8. Ajouter la valeur du paragraphe 1.4 et du paragraphe 1.7 pour déterminer la capacité totale requise de la batterie. Ce sera le nombre d'Ah consommés par semaine. 1.9. Divisez la valeur du paragraphe 1.8 par 7 jours ; vous obtiendrez la valeur quotidienne des Ah consommés. 2. Optimisez la charge A ce stade, il est important d'analyser la charge et d'essayer de réduire la consommation électrique. C'est important pour tout système, mais c'est particulièrement important pour le système d'alimentation électrique d'un immeuble résidentiel, car les économies peuvent être très importantes. Identifiez d'abord les charges importantes et fluctuantes (par exemple, les pompes à eau, l'éclairage extérieur, les réfrigérateurs à courant alternatif, la machine à laver, les radiateurs électriques, etc.) et essayez de les éliminer de votre système ou de les remplacer par d'autres modèles similaires alimentés au gaz ou à courant continu. Le coût initial des appareils à courant continu est généralement plus élevé (car ils ne sont pas produits en si grande quantité) que les mêmes appareils à courant alternatif, mais vous éviterez les pertes dans l'onduleur. De plus, les appareils à courant continu sont souvent plus efficaces que les appareils à courant alternatif (dans de nombreux appareils électroménagers, notamment électroniques, le courant alternatif est converti en courant continu, ce qui entraîne des pertes d'énergie dans les alimentations des appareils). Remplacez les ampoules à incandescence par des ampoules fluorescentes dans la mesure du possible. Les lampes fluorescentes fournissent le même niveau d'éclairement tout en consommant 4 à 5 fois moins d'électricité et leur durée de vie est également environ 8 fois plus longue. Si vous avez une charge que vous ne pouvez pas éliminer, envisagez de l'allumer uniquement pendant les périodes ensoleillées ou uniquement en été. Passez en revue la liste de votre charge et recalculez les données. 3. Déterminer les paramètres de la batterie (AB) Sélectionnez le type de batterie que vous utiliserez. Nous vous recommandons d'utiliser des batteries plomb-acide thermiques sans entretien, qui offrent les meilleures performances et économies. Ensuite, vous devez déterminer la quantité d'énergie dont vous avez besoin pour obtenir de la batterie. Souvent, cela est déterminé par le nombre de jours pendant lesquels la batterie alimentera la charge par elle-même sans recharge. En plus de ce paramètre, vous devez tenir compte de la nature du système d'alimentation. Par exemple, si vous installez un système pour votre maison de vacances que vous ne visitez que le week-end, vous feriez mieux d'avoir une batterie plus grande car elle peut se charger toute la semaine et ne fournir de l'électricité que le week-end. D'autre part, si vous ajoutez des modules photovoltaïques à un système d'alimentation de générateur diesel ou essence existant, votre batterie peut avoir une capacité inférieure à celle conçue, car ce générateur peut être allumé pour recharger la batterie à tout moment. Après avoir déterminé la capacité de batterie requise. vous pouvez procéder à la prise en compte des paramètres très importants suivants. 3.1. Déterminez le nombre maximal de "jours sans soleil" consécutifs (c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas assez d'énergie solaire pour charger la batterie et faire fonctionner la charge en raison du mauvais temps ou de la nébulosité). Vous pouvez également prendre comme paramètre le nombre de cous que vous avez choisi, pendant lesquels la batterie alimentera la charge toute seule sans se recharger. 3.2. Multiplier la consommation journalière en Ah (voir paragraphe 1.9 du calcul de la consommation énergétique ci-dessus) par le nombre de jours déterminé au paragraphe précédent 3.3. Réglez la valeur de la profondeur de décharge AB admissible. Gardez à l'esprit que plus la profondeur de décharge est grande, plus vos batteries tomberont en panne rapidement. Nous recommandons une profondeur de décharge de 20 % (pas plus de 30 %), ce qui signifie que vous pouvez utiliser 20 % de la capacité nominale de votre batterie. Utilisez des coefficients (ou 0,3). La décharge de la batterie ne doit en aucun cas dépasser 80 % ! 3.4. Divisez le point 3.2 par le point 3.3. 3.5. Sélectionnez un coefficient dans le tableau ci-dessous qui tient compte de la température ambiante de la pièce où les batteries sont installées. Il s'agit généralement de la température moyenne en hiver. Ce coefficient tient compte de la diminution de la capacité de la batterie avec la diminution de la température. Coefficient de température pour batterie :
3.6. Multipliez la valeur de l'item 3.4 par le coefficient de l'item 3.5. Vous obtiendrez la capacité totale de la batterie requise. 3.7. Divisez cette valeur par la capacité nominale de la batterie que vous avez sélectionnée. Arrondissez la valeur obtenue à l'entier supérieur le plus proche. Ce sera le nombre de batteries qui seront connectées en parallèle. 3.8. Divisez la tension CC nominale du système (12 V, 24 V ou 48 V) par la tension nominale de la batterie sélectionnée (généralement 2 V, 6 V ou 12 V). Arrondissez la valeur obtenue à l'entier supérieur le plus proche. Vous obtiendrez la valeur des batteries connectées en série. 3.9. Multipliez la valeur de l'élément 3.7 par la valeur de l'élément 3.8. afin de calculer le nombre de batteries nécessaires. 4. Déterminez le nombre d'heures d'ensoleillement maximal. Plusieurs facteurs affectent la quantité d'énergie solaire que votre panneau solaire recevra :
Pour déterminer l'arrivée mensuelle moyenne du rayonnement solaire, vous pouvez utiliser le tableau. La production d'électricité par un générateur solaire photovoltaïque (PV) dépend de l'angle d'incidence des rayons du soleil sur le PV. Le maximum se produit à un angle de 90 degrés. En s'écartant de cet angle, un nombre croissant de rayons sont réfléchis plutôt qu'absorbés par le SB. En hiver, l'arrivée de rayonnement est beaucoup moins importante du fait que les jours sont plus courts, il y a plus de jours nuageux, le Soleil est plus bas dans le ciel. Si vous n'utilisez votre système qu'en été, utilisez les valeurs d'été, si toute l'année, utilisez les valeurs d'hiver. Pour une alimentation électrique fiable, choisissez la plus petite des valeurs mensuelles moyennes pour la période pendant laquelle la centrale solaire sera utilisée. La moyenne mensuelle sélectionnée pour le pire mois doit être divisée par le nombre de jours du mois. Vous recevrez un nombre mensuel moyen d'heures de pointe d'ensoleillement qui sera utilisé pour calculer votre SAT. 5. Calcul de la batterie solaire Vous devez déterminer le nombre total de modules requis pour votre système. Le courant au point de puissance maximum Impp peut être déterminé à partir des spécifications des modules. Vous pouvez également déterminer Impp en divisant la puissance nominale du module par la tension au point de puissance maximum Umpp (généralement 17 - 17,5 V pour un module 12 V). 5.1. Multiplier la valeur de la clause 1.9 par un facteur de 1.2 pour tenir compte des pertes par charge-décharge de la batterie. 5.2. Divisez cette valeur par le nombre moyen d'heures de pointe d'ensoleillement dans votre région. Vous recevrez le courant que le SB doit générer. 5.3. Divisez la valeur de 5.2 par Impp d'un module pour déterminer le nombre de modules connectés en parallèle. Arrondissez le nombre obtenu à l'entier supérieur le plus proche. 5.4. Divisez la tension CC du système (généralement 12 V, 24 V, 48 V) par la tension nominale du module (généralement 12 V ou 24 V) pour déterminer le nombre de modules connectés en série. 5.5. Le nombre total de modules photovoltaïques requis est égal au produit des valeurs du paragraphe 5.3 et du paragraphe 5.4. 6. Calcul du coût du système Pour calculer le coût d'un système d'alimentation photovoltaïque, il faut additionner les coûts de SB, AB, onduleur, régulateur de charge AB et raccords (câbles, interrupteurs, fusibles, etc.) Le coût de SB est égal au produit de la valeur de la clause 5.5 par le coût d'un module. Le coût de la batterie est égal au produit de la valeur de la clause 3.9 par le coût d'une batterie. Le coût de l'onduleur dépend de sa puissance et de son type. Le coût des raccords de connexion peut être pris approximativement égal à 0,1-1% du coût du système.
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