Alors que le monde adopte de plus en plus les énergies renouvelables,les solutions intégrées d'énergie solaire, de stockage et de recharge (souvent appelées « recharge de stockage solaire ») sont devenues essentielles pour garantir que l'énergie solaire est efficacement exploitée, stockée et utilisée.. Dans ce blog, nous explorerons les principes qui sous-tendent ces solutions, les composants impliqués et leurs applications typiques, à l'aide d'une étude de cas d'un système intégré d'énergie solaire, de stockage et de charge GREEN POWER.
Applications typiques
L’une des applications les plus courantes d’un système intégré de recharge et de stockage solaire concerne les projets solaires à l’échelle communautaire. Par exemple, dans les initiatives solaires à l’échelle du comté, il est courant de construire des abris solaires dans les zones communes comme les rues ou les places des villages. Ces abris d'auto sont équipés de panneaux solaires, de batteries de stockage et de bornes de recharge pour véhicules électriques (VE).
Imaginez un abri solaire avec 20 places de parking standards, couvrant une superficie d'environ 320 mètres carrés. Le carport lui-même est agrandi à 500 mètres carrés pour accueillir des panneaux solaires. En installant environ 200 unités de panneaux de 550 W (chacune occupant environ 2,5 mètres carrés), la capacité totale de production d'énergie solaire peut atteindre 110 kW.
Lors de la conception d’un tel système, la configuration de la batterie de stockage est cruciale. Compte tenu des contraintes d'espace, une conception d'armoire de stockage distribuée est souvent préférée pour minimiser l'encombrement. Par exemple, un système de stockage de 100 kW/209 kWh pourrait être mis en œuvre, se déchargeant à 0,5 °C, ce qui pourrait fournir 100 kW de puissance pendant environ 1,8 heure à pleine charge. Les batteries au lithium fer phosphate (LiFePO4) sont généralement utilisées à cette fin en raison de leur densité de puissance élevée et de leurs caractéristiques de sécurité.
Les bornes de recharge peuvent être configurées selon une conception à corps divisé, permettant une flexibilité basée sur la puissance de sortie spécifique des transformateurs et des systèmes de stockage. Les bornes de recharge AC et DC sont compatibles, selon les besoins du projet.
Principes et composants du système de charge de stockage solaire
Un système intégré de recharge et de stockage solaire se compose généralement de plusieurs éléments clés :
1. **Panneaux solaires** :Fabriqués à partir de silicium cristallin, ces panneaux convertissent l'énergie solaire en électricité. Ils sont conçus pour résister à diverses conditions météorologiques, notamment la pluie, la grêle et le vent. Les panneaux peuvent être connectés en configurations série et parallèle pour atteindre la puissance de sortie souhaitée.
2. **Onduleur relié au réseau** :Cet appareil convertit le courant continu (DC) produit par les panneaux solaires en courant alternatif (AC) répondant aux besoins du réseau.
3. **Système de stockage d'énergie (ESS)** :Cela inclut les batteries de stockage, qui stockent l’excédent d’électricité généré par les panneaux solaires. Dans notre exemple, un système de batterie LiFePO4 de 209 kWh est utilisé, connu pour sa sécurité et son efficacité.
4. **Système de conversion de puissance (PCS)** :Le PCS contrôle la charge et la décharge des batteries de stockage, en gérant la conversion entre DC et AC. Il communique avec le système de gestion de batterie (BMS) pour garantir que les batteries sont chargées et déchargées en toute sécurité.
5. **Armoire de distribution CA** :Cette armoire connecte l'onduleur et le PCS au réseau, intégrant divers dispositifs de protection tels que des disjoncteurs, des parasurtenseurs et des systèmes de mesure.
6. **Bornes de recharge** :Ces stations servent de charge au système, fournissant de l’énergie aux véhicules électriques. Ils peuvent être adaptés aux besoins spécifiques du projet, avec des options de recharge CA et CC.
7. **Système de surveillance** :Un système de surveillance complet collecte les données des panneaux solaires, de l'ESS et des bornes de recharge, et les télécharge sur une plate-forme de gestion basée sur le cloud. Cela permet une surveillance et un contrôle en temps réel de l’ensemble du système.
Conception et intégration du système
La conception globale d’un système intégré de recharge et de stockage solaire implique plusieurs étapes critiques :
1. **Conception du système d'énergie solaire** :Dans notre exemple, les panneaux solaires sont configurés pour produire 110 kWc, avec la possibilité de les ajuster en fonction de la surface du carport disponible. L'onduleur est dimensionné en conséquence, soit avec une seule unité de 110 kW, soit avec deux unités de 50 kW.
2. **Conception du système de stockage d'énergie** :Le système de stockage utilise une conception distribuée « Tout-en-un », qui est plus flexible et offre une variété d'options de capacité. Par exemple, l'armoire de stockage intelligente ENSE 209KWH-2H1 intègre une batterie de 209 kWh et un PCS de 100 kW dans un seul boîtier.
3. **Configuration de la station de recharge** :Les bornes de recharge sont considérées comme des charges électriques au sein du système. Leur configuration dépend de la capacité disponible du transformateur. Si le système de stockage est entièrement responsable de l’alimentation des bornes de recharge, les PCS doivent être dimensionnés en conséquence. Une solution évolutive pourrait impliquer plusieurs unités PCS de 100 kW fonctionnant en parallèle.
4. **Systèmes de contrôle et de surveillance** :Le système est géré via un contrôleur centralisé qui intègre les systèmes BMS, de sécurité incendie, de CVC, de surveillance et de gestion de l'énergie (EMS). Le système de surveillance garantit que tous les composants, y compris les panneaux solaires, les unités de stockage et les bornes de recharge, fonctionnent de manière optimale.
Logique de fonctionnement du système
Le fonctionnement d’un système intégré de stockage et de recharge solaire est régi par la relation entre la production d’énergie solaire et la charge de la station de recharge :
- **Lorsque la production solaire ≤ Charge de charge** :Toute l’énergie solaire produite est utilisée pour recharger les véhicules, le déficit étant comblé par le réseau.
- **Lorsque la production solaire > la charge de charge** :L’énergie excédentaire est stockée dans les batteries, qui peuvent être déchargées pendant les périodes de pointe des prix de l’électricité afin d’optimiser les coûts.
Répartition détaillée des composants
Examinons plus en détail les composants utilisés dans le système :
Panneaux solaires
Dans ce projet, les panneaux solaires sont des modules monocristallins conventionnels, chacun ayant une superficie de 2,5 mètres carrés et une puissance nominale de 550 W. Au total, 200 panneaux sont installés sur une superficie de 520 mètres carrés, fournissant une puissance combinée de 110 kW. Avec une production quotidienne moyenne de 3,2 heures à pleine puissance, le système devrait produire environ 120 000 kWh par an.
Onduleur relié au réseau
L'onduleur est un élément crucial du système d'énergie solaire, convertissant l'électricité CC des panneaux solaires en électricité CA. Le modèle sélectionné est un onduleur de 110 kW, conçu pour répondre aux besoins spécifiques de ce projet.
Système de stockage d'énergie
L’ESS est un élément clé qui garantit que l’énergie solaire excédentaire est stockée pour une utilisation ultérieure. L'armoire de stockage intelligente ENSE 209KWH-2H1 intègre une batterie LiFePO4 de 209 kWh et un PCS de 100 kW, permettant une gestion efficace de l'énergie.
Système de gestion de batterie (BMS)
Le BMS surveille la tension, le courant et la température de la batterie, garantissant un fonctionnement sûr et efficace. Il gère également les processus de charge et de décharge, prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie et maintenant la stabilité du système.
Bornes de recharge
Pour ce projet, les bornes de recharge comprennent une combinaison d'unités CA de 7 kW et d'unités CC de 60 kW, offrant une flexibilité dans les options de recharge. Les stations sont équipées de diverses interfaces pour l'interaction des utilisateurs, notamment le balayage des cartes et les paiements mobiles.
Système de surveillance
Le Smart Energy Manager (SEM) de GREEN POWER sert de centre de gestion de l'énergie localisé, permettant la surveillance des données en temps réel et l'intégration avec des unités EMS de niveau supérieur. Le système prend en charge la surveillance et le contrôle à distance, fournissant des informations précieuses sur les performances du système.
Conclusion
Les solutions intégrées de recharge et de stockage solaire de GREEN POWER offrent une approche globale de la gestion des énergies renouvelables. En combinant la production d'énergie solaire, le stockage d'énergie et la recharge des véhicules électriques dans un système unique et cohérent, ces solutions offrent un moyen flexible et évolutif de répondre à la demande croissante d'énergie propre. Que ce soit pour un projet communautaire ou une installation à plus grande échelle, les systèmes GREEN POWER sont conçus pour optimiser la consommation d'énergie, réduire les coûts et promouvoir la durabilité.
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Heure de publication : 01 septembre 2024
