Le système de stockage d'énergie photovoltaïque domestique est l'une des principales formes de nouvelles énergies décentralisées. Il consiste principalement à stocker l'excédent d'énergie produit par les panneaux solaires dans des batteries, ce qui permet à la famille de l'utiliser à tout moment. En journée, lorsque l'ensoleillement est normal, les modules photovoltaïques produisent davantage d'énergie, que les batteries peuvent stocker pour assurer l'alimentation électrique la nuit ou par temps nuageux ou pluvieux.
Grâce à la capacité d'optimisation de la consommation d'électricité, la batterie assure le bon fonctionnement de l'ensemble du système domestique. Ce système comprend notamment un système de production d'énergie photovoltaïque, un système de stockage d'énergie, un onduleur photovoltaïque, un contrôleur de charge et de décharge, etc.
1 onduleur photovoltaïque
L'onduleur photovoltaïque est un dispositif de connexion entre le générateur photovoltaïque et le réseau électrique. Il convertit le courant continu produit par le générateur photovoltaïque en courant alternatif. Il dispose généralement de fonctions spécifiques, telles que le suivi du point de puissance maximale et la protection contre l'îlotage. Les onduleurs photovoltaïques se divisent en trois catégories selon la charge de sortie : hors réseau, connectés au réseau et hors réseau.
Les onduleurs hors réseau fonctionnent de manière indépendante et la sortie est directement connectée à l'équipement utilisé ; les onduleurs connectés au réseau se connectent au réseau et fournissent de l'énergie à la charge via le réseau ; les onduleurs hors réseau peuvent changer leur mode de fonctionnement en fonction de la charge de sortie.
Les onduleurs photovoltaïques peuvent également être classés en trois catégories selon le type de connexion des panneaux : centralisés, en chaîne et modulaires. Les onduleurs centralisés, d'une puissance comprise entre 50 et 630 kW, sont principalement des onduleurs haute puissance connectés au réseau et utilisés dans les systèmes de production d'électricité à grande échelle ; les onduleurs en chaîne, d'une puissance comprise entre 1 et 50 kW, sont utilisés dans les réseaux décentralisés et sont principalement destinés à un usage domestique ; les onduleurs modulaires, quant à eux, sont construits en connectant un seul module photovoltaïque à un seul micro-onduleur d'une puissance comprise entre 50 et 500 W, capable de convertir le courant continu d'un seul module photovoltaïque en courant alternatif.
2 Système de production d'énergie photovoltaïque
Chaque cellule photovoltaïque est dotée d'une structure similaire à une jonction PN à diode. Sous l'effet du rayonnement solaire, une tension est générée aux deux extrémités de la structure, permettant ainsi à la cellule photovoltaïque de produire de l'électricité. Compte tenu de la faible production d'énergie des cellules photovoltaïques seules, afin de répondre à la demande réelle, plusieurs cellules photovoltaïques peuvent être constituées de réseaux photovoltaïques, connectés en série et en parallèle. Les cellules photovoltaïques les plus couramment utilisées sont les cellules solaires au silicium.
Le système de production d'énergie photovoltaïque domestique est principalement divisé en deux types : le système de production d'énergie photovoltaïque hors réseau et le système de production d'énergie photovoltaïque connecté au réseau.
2.1 Système de production d'énergie photovoltaïque hors réseau
Un système de production d'électricité photovoltaïque hors réseau, également appelé système de production d'électricité photovoltaïque autonome, se caractérise principalement par son absence de raccordement au réseau et son fonctionnement autonome. Une fois produite par l'onduleur, l'électricité photovoltaïque peut alimenter directement la charge CA du foyer.
2.2 Système de production d'énergie photovoltaïque sur réseau
La figure 1 illustre une structure typique de système de production d'électricité photovoltaïque raccordé au réseau. Il se compose principalement de générateurs photovoltaïques, d'onduleurs photovoltaïques et d'autres liaisons connectées au réseau. L'électricité produite par le générateur photovoltaïque doit être traitée par l'onduleur et le filtre avant d'être injectée dans le réseau. Parallèlement, pour garantir que le générateur photovoltaïque fonctionne toujours à sa puissance de sortie maximale, la commande MPPT (Maximum Power Point Tracking) de la liaison de conversion de puissance est nécessaire. De plus, la commande de l'onduleur est nécessaire pour que le courant de sortie de l'onduleur soit en phase avec le réseau et pour minimiser les harmoniques.
3 Système de stockage d'énergie
La capacité de production d'électricité des systèmes photovoltaïques est extrêmement sensible aux conditions météorologiques et se caractérise par sa volatilité et son caractère aléatoire. Afin de garantir la qualité et la fiabilité de l'énergie électrique produite, un système de stockage d'énergie est nécessaire. De plus, ce système peut servir de réserve de puissance pour assurer une alimentation électrique ininterrompue. Les principales méthodes de stockage d'énergie actuelles sont le stockage électrochimique, le stockage par supercondensateurs et le stockage par volant d'inertie.
Le stockage d'énergie photovoltaïque le plus utilisé est le stockage d'énergie électrochimique, comme les batteries au plomb-acide, les batteries au lithium, etc. La plupart des batteries utilisées dans les systèmes photovoltaïques sont des batteries au plomb-acide, par rapport aux batteries au lithium, elles présentent les avantages d'une énergie spécifique élevée, d'une efficacité de stockage d'énergie élevée, d'une longue durée de vie, etc.
Applications du système de stockage d'énergie.
1. Villages isolés, villas, éleveurs de prairies, habitants du désert où l'électricité est rare
2. Guerre, tremblement de terre, tsunami, typhon, inondation, coulée de boue et autres zones sinistrées
3. Hôpitaux, écoles, banques, fermes, stations de base de communication, ports, quais
4. Construction de bâtiments, zones industrielles et commerciales
5. Tribus éloignées, îles, points de contrôle, postes frontières
6. Forêts, autoroutes, voies ferrées, aéroports, attractions touristiques
7. Parkings, stations-service, bornes de recharge pour véhicules électriques
8. Zones avec tension de réseau instable
9. Lieux où il existe une différence de prix entre les heures de pointe et les heures creuses de consommation d'électricité
Mode de fonctionnement :
Il existe quatre principaux modes de fonctionnement du système de stockage d'énergie domestique photovoltaïque : Premièrement, le photovoltaïque est d'abord stocké pendant la journée lorsqu'il produit de l'électricité, puis libéré la nuit lorsque les utilisateurs en ont besoin ; Deuxièmement, il peut être chargé à la vallée du prix de l'électricité et déchargé au pic, en utilisant la différence entre les prix de pointe et de vallée pour obtenir un revenu maximal ; Troisièmement, si vous ne pouvez pas vendre de l'électricité en ligne, vous pouvez installer un système anti-retour, lorsque la puissance photovoltaïque est supérieure à la puissance de charge, vous pouvez stocker l'excédent d'électricité pour éviter le gaspillage ;
Quatrièmement, en cas de panne de courant, le PV peut continuer à produire de l'électricité, l'onduleur passe en mode de fonctionnement hors réseau, le système continue de fonctionner comme alimentation de secours, le PV et la batterie peuvent alimenter la charge via l'onduleur.
Couplage CC et couplage CA
Actuellement, il existe deux topologies principales : le couplage CC et le couplage CA.
Couplage CC : L'énergie CC du module photovoltaïque est stockée dans le parc de batteries via le contrôleur, et le réseau peut également charger la batterie via le convertisseur CC-CA bidirectionnel. Le point de convergence de l'énergie se situe côté batterie CC.
Couplage CA : Le courant continu du module photovoltaïque est converti en courant alternatif par l'onduleur, qui alimente directement la charge ou le réseau. Le réseau peut également charger la batterie grâce au convertisseur CC-CA bidirectionnel. Le point de convergence de l'énergie se situe à l'extrémité CA.
Le couplage CC et le couplage CA sont des solutions éprouvées, chacune présentant ses avantages et ses inconvénients. La solution la plus adaptée est choisie en fonction des différentes applications. En termes de coût, le couplage CC est légèrement inférieur au couplage CA.
Si la charge est plus importante le jour et plus faible la nuit, il est préférable d'utiliser un couplage CA, car le module photovoltaïque peut alimenter la charge directement via l'onduleur connecté au réseau, avec un rendement pouvant atteindre plus de 96%. Si la charge est plus faible le jour et plus importante la nuit, et que l'énergie photovoltaïque doit être stockée le jour et utilisée la nuit, il est préférable d'utiliser un couplage CC. Le module photovoltaïque stocke l'électricité dans la batterie via le contrôleur, avec un rendement pouvant atteindre plus de 95%.
Qu'entend-on par système photovoltaïque distribué intégré au bâtiment ?
Les systèmes photovoltaïques distribués intégrés au bâtiment constituent actuellement une application importante. Leur technologie progresse rapidement, notamment en termes d'installation et de conception électrique. Selon les différentes méthodes d'installation, on distingue les systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment (BIPV) et les systèmes photovoltaïques intégrés au bâtiment (BAPV).
BIPV : Des modules photovoltaïques spécialement conçus remplacent les matériaux ou composants d'origine lors de l'installation et de l'intégration du bâtiment au système photovoltaïque. Le retrait du module photovoltaïque rend le bâtiment inutilisable. Les modules photovoltaïques doivent non seulement répondre aux exigences fonctionnelles de la production d'électricité photovoltaïque, mais aussi aux exigences fonctionnelles de base du bâtiment, telles que la solidité et la durabilité, l'isolation thermique, l'étanchéité à l'eau et à l'humidité, la résistance et la rigidité adéquates, etc. On trouve couramment des tuiles photovoltaïques, des murs-rideaux photovoltaïques, des auvents photovoltaïques, des fenêtres photovoltaïques et des stores ou pare-soleil photovoltaïques.
BAPV : Système photovoltaïque utilisant des modules photovoltaïques classiques installés sur le bâtiment d'origine, sans remplacer les matériaux ni les composants du bâtiment. Ils sont installés directement sur le toit ou fixés au mur. Le retrait des modules photovoltaïques de ce bâtiment n'affecte pas la fonction de base du bâtiment d'origine.
Quels types de maisons sont adaptés à l’installation de systèmes photovoltaïques domestiques distribués ?
Actuellement, les toitures des bâtiments résidentiels se divisent en toitures inclinées et toitures plates selon leur forme. En principe, tout type de toiture peut accueillir un système photovoltaïque, mais il convient de veiller à la compatibilité de la conception du système avec la structure de la maison et à son intégration à l'environnement. De plus, l'installation de systèmes photovoltaïques décentralisés pour les ménages doit tenir compte de la sécurité architecturale et constructive, de la facilité de raccordement au réseau, de la facilité d'entretien de la toiture et d'autres aspects.
Quels sont les styles courants de systèmes photovoltaïques distribués domestiques combinés à des bâtiments ?
(1) Système photovoltaïque domestique distribué conventionnel à toit en pente
Pour les scénarios de toit en pente conventionnels, en fonction des différences de structure de logement dans différentes zones, des supports en alliage d'aluminium et des supports en acier C sont installés le long du toit, la base est fixée sous la tuile par un crochet, ce qui n'affecte pas le drainage d'origine ; de plus, pour que la région du nord découvre les inconvénients des tuiles et les coutumes locales et autres circonstances particulières, le support suspendu peut être utilisé pour fixer le module, le support ne détruit pas l'étanchéité d'origine et s'applique à une variété de types de tuiles.
(2) Système photovoltaïque domestique distribué à toit plat conventionnel pour le scénario de toit plat conventionnel, il existe différentes solutions selon la toiture coulée sur place et préfabriquée, grâce à une variété d'options de disposition combinées, peut faire face à différentes tailles de toit, améliorer le taux d'utilisation du toit en même temps, maximiser la capacité de production d'énergie de la centrale photovoltaïque.
(3) Les systèmes photovoltaïques distribués pour les maisons à toit plat, installés de manière conventionnelle, ne résolvent pas le problème des fuites. L'étanchéité ultérieure pose également des difficultés, tout comme le déneigement hivernal, source de problèmes et de risques pour la sécurité. La conversion en pente réduit efficacement la corrosion due au vent, au soleil, à la pluie et à la neige, limitant ainsi les pertes de chaleur intérieures. La neige glisse le long de la pente, allégeant ainsi la charge de travail liée au déneigement. Les systèmes photovoltaïques distribués pour maisons à toit plat sont appréciés des utilisateurs ruraux et permettent de créer un espace de stockage en hauteur, donnant à la maison un nouveau look et un style harmonieux.
(4) Cour PV, véranda/abri PV La cour PV, la véranda/abri PV et d'autres systèmes PV atteignent non seulement l'objectif de production d'énergie photovoltaïque et évitent le risque de fuite du toit pour les utilisateurs, mais offrent également un endroit où les utilisateurs peuvent se détendre.
Avantages du système de stockage d'énergie photovoltaïque domestique
1. Réduction des émissions - Réduit la pollution et la demande des réseaux dépendants du charbon et du gaz naturel
2. Sécurité en cas de panne de courant - fournir une alimentation de secours en cas de panne de courant ou d'urgence
3. Réduction des coûts - économisez de l'argent en utilisant moins d'énergie du réseau (peut être ignoré pour les zones du pays connaissant des contraintes énergétiques)
4. Problèmes liés aux coûts : pour les pays étrangers, leurs coûts d'électricité peuvent être 10 fois plus élevés que ceux du pays.
5. Devenez indépendant sur le plan énergétique : stockez l'excédent d'énergie solaire pour réduire l'utilisation du réseau
6. Réduire la demande de pointe - soutenir le réseau pendant les heures de pointe et fournir des services de stabilisation du réseau
Boland Renewable Energy Co., LTD possède une vaste expérience dans le domaine des systèmes de stockage d'énergie photovoltaïque domestique. En tant qu'entreprise intégrée spécialisée dans les nouvelles énergies, nous vous proposons des solutions intégrées de haute qualité pour l'énergie éolienne, l'énergie solaire et les systèmes de stockage d'énergie. Boland est désormais une filiale de CRRC et est responsable du développement international de ses activités éoliennes et solaires. Nous disposons d'une chaîne d'approvisionnement interne et d'un réseau de service après-vente relativement complets, ainsi que d'une excellente qualité de produits et de technologies.
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