Astuces techniques

Conception d'un système énergétique de style "hybride" basé sur des batteries

Designing

Comprendre le processus de conception :

Faites un plan avant d'acheter et d'installer votre système énergétique hybride basé sur des batteries. Si vous ne planifiez pas soigneusement le processus de conception de votre système énergétique, votre investissement peut s'avérer sous-optimal et plus coûteux que prévu !

Les étapes suivantes doivent être suivies pour concevoir votre système d'énergie hybride, qu'il s'agisse d'un système d'énergie mobile, marin, hors réseau ou autre, y compris l'énergie solaire photovoltaïque.

Lorsque vous concevez un système énergétique, suivez les étapes de conception. Bien sûr, vous devez le faire avec précision. Sachez qu'il s'agit de lignes directrices destinées à aider les concepteurs à comprendre le processus global de mise en place du système énergétique.

La conception du système ne se fait pas en une seule fois. Essayez différentes hypothèses pour voir les résultats et comparez-les pour parvenir à la conception optimale.

Les étapes de la conception sont les suivantes :

  • Calcul de la charge énergétique et sélection de la tension du système
  • Pour un système fonctionnant à l'énergie solaire, une étude des ressources solaires et la sélection des modules PV sont nécessaires.
  • Dimensionnement et sélection des batteries
  • Dimensionnement et sélection de l'onduleur (et du régulateur de charge solaire lorsque le système comporte des panneaux photovoltaïques).
  • Dimensionnement et sélection du chargeur de batterie
  • Dimensionnement et sélection du générateur CC ou CA si nécessaire
  • Dimensionnement et sélection de la distribution CA et CC, de la surveillance des batteries et de la surveillance et du contrôle du système.
  • Enfin, lorsque le système a été conçu. La sélection et le dimensionnement du câblage, des fusibles, des interrupteurs et des composants de l'installation sont nécessaires.
  • Après l'installation, vérification du système, mise en service initiale et première inspection/mise en service du système.
  • Au cours des années, nous vous conseillons de procéder à une inspection régulière du système et de prendre connaissance de la maintenance requise pour le système.

Considérations de planification

  • Le système énergétique représente un investissement relativement important. C'est l'une des principales raisons pour lesquelles les gens ne peuvent souvent pas se permettre d'acheter en une seule fois un système énergétique parfaitement dimensionné. Si c'est le cas, prévoyez de construire le système par étapes. Commencez avec moins d'appareils et augmentez la consommation d'énergie lorsque le système s'est développé ou est terminé.
  • Lorsque vous planifiez un système énergétique, gardez à l'esprit que dans la plupart des cas, la consommation d'énergie va augmenter. Gardez à l'esprit que l'ajout de composants de système tels que des batteries n'est pas toujours possible, tant du point de vue technique que du point de vue des contraintes de taille et d'espace.
  • Il est conseillé d'avoir un plan d'étage/plan d'installation montrant où le système doit être installé. Vous aurez ainsi une idée claire des équipements et de leur taille.
  • Gardez les systèmes aussi simples que possible. Plus le système est complexe, plus il y a de chances qu'il se dérègle ou, pire encore, que vous ne puissiez pas le faire fonctionner. Un autre problème qui peut survenir est que l'opérateur/l'utilisateur final/le propriétaire du bateau ne comprend pas le système et s'en plaindra, même dans le domaine public. Cela entraînera des appels après-vente et des appels de service et pourrait nuire à l'image de l'installateur ou même de la marque Whisper Power.
  • Si vous comparez des systèmes de différentes marques, vérifiez la qualité, les performances et les fonctionnalités plutôt que de rechercher uniquement le prix le plus bas.
  • Estimate loads realistically and carefully. Over-estimation of the load will increase the costs of the system significantly. Under estimation of the load will result in continuous battery problems and/or long running hours of the genset. Considering (critical) professional applications: worst case the job to be carried out is stopped as there is shortage on energy.

Tension du système

La tension du système est la tension nominale à laquelle les batteries, les onduleurs et les régulateurs de charge fonctionnent. Dans la plupart des cas, il s’agit d’une tension de 12, 24 ou 48 volts CC. Nous proposons des systèmes et des produits énergétiques pour tous ces niveaux de tension de batterie. Dans les cas où le besoin de puissance est élevé, nous choisissons des systèmes 24Volt DC, ou dans certains cas même 48Volt DC, en fonction des exigences spécifiques et des besoins de puissance.

Besoin énergétique quotidien total du système - calculs importants

Quelle quantité d’énergie est nécessaire pour alimenter un système chaque jour ?

Commencez par dresser une liste de toutes les lumières et autres appareils qui doivent être alimentés. Plus vous pouvez avoir d’appareils à faible consommation d’énergie, mieux c’est. La demande d’énergie de la charge quotidienne est la quantité d’énergie requise chaque jour pour fournir de l’énergie à la charge comme les lampes et autres appareils. Elle est mesurée en wattheures ou en ampères-heures. La somme de la consommation énergétique de tous les appareils individuels donne la consommation quotidienne. Séparez les appareils alimentés en courant continu (directement connectés à la batterie / dans la plupart des cas 12 ou 24 volts, parfois 48 volts) et les appareils alimentés en courant alternatif (CA) connectés à un onduleur ou à un générateur, voire au réseau électrique si celui-ci est disponible. Calcul de l’énergie de la charge et sélection de la tension du systèmeIl existe deux méthodes courantes de calcul de la consommation d’énergie dans les systèmes d’énergie basés sur des batteries. Ces deux méthodes sont les suivantes :

  • Amp-hour
  • Watt-hour

Si vous faites le calcul correctement, les deux calculs aboutissent à la même consommation d’énergie.

Dans la plupart des cas, les calculs sont effectués avec la méthode des ampères-heures, souvent utilisée dans les applications professionnelles et récréatives dans les environnements mobiles et marins. Pour les systèmes solaires, on utilise souvent la méthode du Wattheure. C’est plus facile car la production d’énergie des modules solaires avec des régulateurs de charge MPPT peut être calculée avec la méthode des Wattheures. Enfin, nous convertissons le Watt-heure en Ampère-heure lorsque nous devons de toute façon dimensionner la batterie.

Nous préférons faire les deux lorsque les systèmes deviennent plus grands. La conversion de l’un à l’autre peut se faire facilement.

Calculez la demande énergétique de la charge quotidienne en Watt-heures / jour.

Vous pouvez remplir la liste de charge CC où nous indiquons les appareils, la quantité d’appareils que nous avons, par exemple 10 lampes, la puissance nominale des appareils et le temps en heures pendant lequel les appareils seront utilisés sur une période de 24 heures. Voir ci-dessous un exemple de liste de charge DC. Dans ce cas, elle est calculée en Watt heures par jour. La conversion en Ah par jour est la formule suivante :

Utilisations en Ah = (utilisation en Watt heures/jour) / tension CC du système (voir tableau 1).

Pour les appareils CA, vous pouvez établir une liste de charge similaire. Voir ci-dessous la liste des charges CA. Dans ce cas, nous connectons tous ces appareils à un onduleur (comme le Super Inverter de WhisperPower de 4, 7 et 14kVA de puissance nominale). En pratique, vous pouvez étendre la liste des charges et y ajouter toutes les autres charges qui doivent être connectées à la prise de quai ou au générateur, selon la configuration du système. Comme le concept Octo-Power plus avec un grand onduleur et le Super Charger qui fonctionne sur le réseau électrique (quai) et les systèmes Whisper Power Piccolo et Scalino Genverter sur AC ou DC. (voir tableau 2)
Dans cet exemple, nous avons la consommation suivante de la batterie et un aperçu de la consommation totale de la batterie en Ah et Wh :

L’étape suivante consiste à sélectionner la configuration du système, à calculer et à choisir tous les composants nécessaires, comme le type et la technologie de la batterie, ainsi que la capacité du système. La capacité de l’onduleur et du générateur doit également être calculée. Plus les listes de charge seront précises et réalistes, plus nous pourrons concevoir le système énergétique hybride avec précision.
Nous expliquerons les autres étapes dans un autre conseil.