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Configuration, installation et mise en service d'un système de stockage d'énergie solaire domestique

2024-06-06

Qu'est-ce qu'un système de stockage d'énergie solaire domestique (BESS) ?

Installation et configuration d'un système de stockage d'énergie solaire domestique BESS

Le Énergie solaire domestique Le système de stockage d'énergie, également appelé système de stockage d'énergie solaire domestique, est un élément important des ressources énergétiques distribuées (RED). L'approvisionnement énergétique distribué permet de réaliser des économies sur les coûts de transport et de distribution, d'améliorer la qualité de l'énergie et d'accroître l'efficacité énergétique. Pour les ménages, il permet de réduire les factures d'électricité en augmentant le taux d'autoconsommation, en participant aux services auxiliaires et en servant de source d'alimentation de secours en cas de catastrophe majeure ou d'autres facteurs provoquant des coupures de courant, améliorant ainsi la fiabilité de l'alimentation électrique domestique. Pour le réseau, l'augmentation rapide de la part des énergies renouvelables variables (ERV) accentuera l'écart entre la production et la consommation. Le stockage d'énergie permet de décaler la production d'électricité en temps opportun afin d'aider le réseau à équilibrer la capacité de production et la demande.

Le système de stockage d'énergie solaire domestique s'apparente à une mini-station de stockage d'énergie et son fonctionnement n'est pas affecté par les variations du réseau électrique urbain. Pendant les heures creuses, la batterie du système peut être chargée pour une utilisation lors des pics de consommation ou en cas de coupure de courant. Outre son rôle de source d'énergie de secours, le système de stockage domestique permet également d'équilibrer la charge électrique, contribuant ainsi à réduire les factures d'électricité. De plus en plus populaires auprès des particuliers, les systèmes de stockage d'énergie domestique se classent en trois catégories selon leur raccordement au réseau : raccordé au réseau, autonome ou hybride. Nous présenterons ici brièvement le système de stockage d'énergie domestique autonome.

Composants d'un système de stockage d'énergie solaire domestique

Le système de stockage d'énergie domestique se compose principalement de panneaux solaires, de batteries, d'un système de gestion de batteries, d'un régulateur de charge, d'un onduleur et d'un système de gestion de l'énergie. La batterie, élément central du système, permet de stocker et de restituer l'énergie. Le système de gestion de batteries surveille son état et son fonctionnement. Le régulateur de charge convertit le courant alternatif (CA) en courant continu (CC) pour recharger la batterie. L'onduleur convertit le courant continu en courant alternatif pour l'alimentation domestique. Le système de gestion de l'énergie gère et contrôle l'ensemble du système.

panneaux solaires
bloc-batterie
Système de gestion de batterie (BMS)

Onduleur solaire

planifier et configurer un système de stockage d'énergie solaire domestique

Types de systèmes solaires domestiques

Système d'énergie solaire hors réseau

Note:

Les systèmes photovoltaïques, qu'ils soient autonomes ou raccordés au réseau, permettent à ce dernier d'alimenter un logement en électricité. Toutefois, seuls les systèmes raccordés au réseau permettent d'injecter l'énergie solaire produite par le logement dans le réseau (à des fins lucratives). C'est pourquoi les systèmes raccordés au réseau nécessitent un comptage bidirectionnel intelligent.

Système d'énergie solaire raccordé au réseau

À proprement parler, un système solaire raccordé au réseau n'est pas un système de stockage d'énergie domestique. En effet, l'électricité produite par le système photovoltaïque installé sur le toit ou dans la cour est injectée directement dans le réseau électrique, sans que le ménage ait besoin de batteries. Avec un tel système, la quasi-totalité de la consommation électrique du ménage dépend du réseau. Bien sûr, une partie de la production d'électricité solaire est absorbée par le ménage durant la journée ; le surplus est alors injecté dans le réseau. Cependant, la consommation électrique maximale se situe généralement la nuit, tandis que la production d'énergie solaire a principalement lieu le jour. Par conséquent, les ménages équipés d'un système de production d'électricité raccordé au réseau privilégient la revente de leur excédent de production au réseau afin de réaliser un profit, qui constitue une source de revenus et peut compenser leur consommation d'électricité domestique.

Types de systèmes solaires résidentiels raccordés au réseau

Système de stockage d'énergie hors réseau et connecté au réseau

L'ajout d'un module de batterie à un système photovoltaïque sans batterie raccordé au réseau le transforme en un système énergétique à la fois autonome et raccordé au réseau. Ce type de système photovoltaïque offre des modes de fonctionnement très intelligents et flexibles, lui permettant de s'adapter à différentes situations. Par exemple, si une maison dispose d'une grande surface de panneaux photovoltaïques, l'énergie solaire produite quotidiennement peut non seulement couvrir l'ensemble de sa consommation électrique, mais aussi générer un surplus d'électricité à revendre sur le réseau. Lorsque les occupants sont absents pendant leurs vacances et que leur consommation électrique est quasi nulle, l'énergie solaire produite n'est pas perdue et peut continuer à alimenter le réseau.

Voici les trois types de systèmes d'énergie solaire résidentiels. Après avoir compris ces concepts, envisagez-vous de planifier et d'installer un système d'énergie solaire pour votre maison ? Si oui, voici les facteurs à prendre en compte.

Comment planifier et configurer un système de stockage d'énergie solaire domestique

Comprendre la consommation d'électricité du ménage

Si vous disposez d'une facture d'électricité domestique, vous pouvez directement utiliser la consommation mensuelle d'électricité la plus élevée comme référence.

Vous pouvez également calculer manuellement la puissance de charge et la durée d'activité à haute fréquence de l'éclairage et des appareils ménagers, enregistrer la durée de fonctionnement quotidienne de chacun et résumer la consommation électrique quotidienne du ménage en kWh.

Par exemple

Voici un exemple de relevé de consommation électrique pour un foyer. Votre situation peut être différente, mais vous pouvez utiliser ce modèle :

Appareils électroménagers	Puissance de fonctionnement maximale	Heures d'ouverture quotidiennes	Consommation électrique quotidienne
Sèche-cheveux	1,5 kW	0,5h	0,75 kWh
Machine à laver	2 kW	0,5h	1 kWh
Réfrigérateur	0,1 kW	8h (travail par intervalles)	0,8 kWh
Climatiseur	1 kW	4h (travail par intervalles)	4 kWh
four à micro-ondes	1 kW	0,3h	0,3 kWh
TV	0,2 kW	4h	0,8 kWh
Ordinateur	0,1 kW	5h	0,5 kWh
Lumières	0,1 kW	12h	1,2 kWh

La consommation électrique quotidienne de ce ménage est de 9,35 kWh.

et la puissance totale lorsque tous les appareils fonctionnent simultanément est de 4 kW.

En prenant cette maison comme exemple, pour configurer son système photovoltaïque, nous devons effectuer quelques calculs :

Ce foyer a besoin d'un onduleur d'une puissance supérieure à 4 kW en permanence, car les appareils consomment davantage d'énergie au démarrage. Il est donc conseillé de choisir un onduleur 1,5 fois plus puissant. Si le foyer prévoit d'ajouter d'autres appareils ultérieurement, un onduleur encore plus puissant sera nécessaire. Par ailleurs, si le propriétaire opte pour un onduleur de 4 kW ou moins, le foyer devra être raccordé au réseau électrique pour compléter sa consommation.

Considérations relatives à la configuration d'un système de stockage d'énergie solaire domestique

Pour allouer un système d'énergie solaire à ce cas précis, nous devons prendre en compte les aspects suivants :

Estimez la part de la consommation électrique domestique que l'énergie photovoltaïque peut couvrir.
Estimez l'autonomie de la batterie de stockage d'énergie par temps nuageux.
Faut-il autoriser l'alimentation du réseau à recharger la batterie de stockage d'énergie ?
Estimez la surface du toit et/ou de la cour disponible pour les panneaux solaires.
Comprendre la durée d'ensoleillement locale
Que le ménage souhaite vendre son énergie photovoltaïque au réseau électrique de la ville, et cette politique est en place.

Plan de calcul et installation d'un système de stockage d'énergie solaire domestique (BESS)

Méthode de calcul pour la configuration d'un système solaire domestique

Compte tenu de la situation actuelle du marché :

un panneau solaire de 500 W occupe environ 2 mètres carrés ;

La durée d'ensoleillement quotidienne pour un projet spécifique est de 5 heures (veuillez consulter les heures d'ensoleillement de votre région) ;

et dans ce cas, la consommation électrique quotidienne du ménage est de 4 kW.

Surface des panneaux solaires, puissance de sortie et configuration de l'onduleur

Plan de configuration	Modèle et quantité de panneaux solaires	Zone couverte	Production PV totale	1 jour ensoleillé PV Rendement (par défaut 5 heures)	Puissance d'entrée de l'onduleur (Méthode d'étirement)
1	500 W x 4 unités	8 m²	2 kW	10 kW	3 kW
2	500 W x 8 unités	16 m²	4 kW	20 kW	5 kW
3	500 W x 10 unités	20 m²	5 kW	25 kW	6 kW
4	500 W x 12 unités	24 m²	6 kW	30 kW	8 kW
5	500 W x 16 unités	36 m²	9 kW	45 kW	kW

Calcul de l'énergie photovoltaïque, de la consommation d'électricité domestique et de la capacité de stockage des batteries

Plan de configuration	1	2	3	4	5
Chaque jour ensoleillé Production totale PV	2 kW	4 kW	5 kW	6 kW	9 kW
Consommation électrique quotidienne des ménages	4 kW	4 kW	4 kW	4 kW	4 kW
Équilibre quotidien de l'énergie photovoltaïque	-2 kW	0 kW	1 kW	2 kW	5 kW
Configuration de base du stockage des batteries* [1 jour d'alimentation PV]	2 kW (39,22 A / 51 V)	4 kW (78,43 A / 51 V)	5 kW (98,05 A / 51 V)	6 kW (117,65 A / 51 V)	9 kW (176,47 A / 51 V)
Batterie au lithium [2 jours de nourriture]	pas de solde, pas d'augmentation	pas de solde, pas d'augmentation	Balance 1 kW plus PV quotidien 5 kW	Balance 2 kW plus PV journalier 6 kW	Balance 4 kW plus PV journaliers 9 kW
Batterie au lithium [ Alimentation pour N jours] (déduira les jours de sauvegarde PV en solo)	pas de solde, pas d'augmentation	pas de solde, pas d'augmentation	Solde 1 kW plus PV quotidien 5 kW x (N-1)	Solde 2 kW plus PV quotidien 6 kW x (N-1)	Solde 4 kW plus PV quotidien 9 kW x (N-1)

Points à surveiller

Veuillez prendre note du problème du ministère de la Défense

Le taux de décharge (DOD) d'une batterie au lithium correspond à la proportion utilisable de sa capacité. Généralement, le DOD d'une batterie LiFePO4 est de 80 %. La capacité indiquée sur la ligne « Capacité de stockage de base de la batterie » correspond donc à la capacité utilisable requise, divisée par 0,8 pour obtenir la capacité physique de la batterie. Ex. : 39,22 A / 51 V = 49 A ; 78,43 A = 98 A.

Veuillez noter la puissance d'entrée, la puissance de sortie et la puissance de charge de l'onduleur.

Les onduleurs solaires présentent des paramètres différents pour la puissance d'entrée, la puissance de sortie et la puissance de charge. La puissance de sortie est généralement égale ou légèrement inférieure à la puissance d'entrée ; la puissance de charge est généralement inférieure aux deux précédentes.

Veuillez prendre note du problème des jours nuageux

Si vos batteries de stockage d'énergie sont alimentées uniquement par l'énergie photovoltaïque et que votre foyer dépend de ce stockage, il est essentiel de prendre en compte le nombre de jours/nuits nuageux que votre système peut couvrir. Augmentez la capacité de votre installation photovoltaïque et de vos batteries afin qu'une charge réalisée en une journée ensoleillée puisse alimenter votre foyer pendant les jours/nuits nuageux suivants. Ceci est crucial pour les habitations non raccordées au réseau électrique ou sujettes aux coupures de courant.

Veuillez noter l'option de raccordement au réseau.

Si votre région vous autorise à vendre votre électricité photovoltaïque et que vous prévoyez de vendre simultanément le surplus d'électricité produite, vous aurez besoin d'un onduleur raccordé au réseau et d'un compteur intelligent bidirectionnel supplémentaire. Dans ce cas, vous pouvez :

Optez pour un système sans batterie, car vous ne vendez que l'électricité produite par votre centrale photovoltaïque (pour vous protéger contre votre facture d'électricité).
utiliser un système de stockage d'énergie par batterie, prenant en compte des éléments tels que la consommation des véhicules électriques, l'utilisation des téléphones portables et la nécessité d'une alimentation de secours en cas de panne de courant prévue.