Cette section approfondira le branchement de panneaux solaire en série, en parallèle et en série-parallèle. L'objectif de cette section est d'expliquer pourquoi certaines connexions sont utilisées, comment établir la connexion que vous souhaitez, ainsi que de passer en revue la connexion la plus avantageuse à utiliser en fonction de votre situation.
POURQUOI PARALLELE ?
Les connexions strictement parallèles sont surtout utilisées dans les petits systèmes plus basiques, et généralement avec les contrôleurs PWM, bien qu'elles soient des exceptions. En connectant vos panneaux en parallèle, vous augmenterez les ampères et garderez la même tension. Ceci est souvent utilisé dans les systèmes 12V avec plusieurs panneaux car le câblage de panneaux 12V en parallèle vous permet de conserver vos capacités de charge 12V.
L'inconvénient des systèmes en parallèle est qu'il est difficile d'utiliser un ampérage élevé sur de longues distances sans utiliser des fils très épais. Des systèmes d'une puissance de 1000 watts peuvent finir par produire plus de 50 ampères, ce qui est très difficile à transférer, surtout dans les systèmes où vos panneaux sont à plus de 3 mètres de votre contrôleur, auquel cas vous devrez passer à 6mm ou plus, ce qui peut être coûteux à long terme. De plus, les systèmes de mise en parallèle nécessitent des équipements supplémentaires tels que des connecteurs de dérivation ou une boîte de combinaison.
POURQUOI LA SÉRIE ?
Les connexions strictement en série sont surtout utilisées dans les petits systèmes avec un contrôleur MPPT. En connectant vos panneaux en série, vous augmentez le niveau de tension et vous maintenez l'ampérage au même niveau. La raison pour laquelle les connexions en série sont utilisées avec les contrôleurs MPPT est que les contrôleurs MPPT sont en fait capables d'accepter une tension d'entrée plus élevée, tout en étant capables de charger vos batteries de 12V ou plus. Les contrôleurs MPPT de Victronenergy peuvent accepter une entrée de plus de 100 volts. L'avantage de la série est qu'elle est facile à transférer sur de longues distances. Par exemple, vous pouvez avoir 4 panneaux de 100 watts en série, le faire fonctionner sur une distance de 30 metre et n'utiliser qu'un fil fin de section 2mm.
L'inconvénient des systèmes en série est le problème de l'ombrage. Lorsque les panneaux sont câblés en série, ils dépendent tous, dans un sens, les uns des autres. Si un panneau est ombragé, cela affectera toute la chaîne. Cela ne se produira pas dans une connexion parallèle.
POURQUOI EN SÉRIE PARALLÈLE ?
Les panneaux solaires sont généralement limités par un facteur, le régulateur de charge. Les régulateurs de charge ne sont conçus que pour accepter une certaine quantité d'ampérage et de tension. Souvent, pour les grands systèmes, afin de rester dans ces paramètres d'ampérage et de tension, nous devons être créatifs et utiliser une connexion série parallèle. Pour cette connexion, une chaîne est créée par 2 ou plusieurs panneaux en série. Ensuite, une chaîne égale doit être créée et mise en parallèle. Quatre panneaux en série doivent être mis en parallèle avec quatre autres panneaux en série, sinon il y aura une perte de puissance importante. Vous pouvez en voir plus dans l'exemple ci-dessous.
Il n'y a pas vraiment d'inconvénient aux connexions en série et en parallèle. Elles sont généralement utilisées en cas de besoin et les autres options ne sont pas disponibles.
COMMENT INSTALLER VOTRE SYSTÈME EN PARALLÈLE.
Une connexion en parallèle est réalisée en réunissant les positifs de deux panneaux ensemble, ainsi que les négatifs de chaque panneau ensemble. Cela peut être réalisé par différents moyens, mais généralement pour les petits systèmes, cela sera utilisé via un connecteur de branchement. Le connecteur de dérivation a une forme en Y, et l'une des deux entrées pour le positif, qui se transforme en une seule, ainsi que deux entrées pour le négatif, qui se transforme en une seule.
Voir l'image ci-dessous.
Comme vous pouvez le voir, vous avez un emplacement pour le terminal négatif du panneau n° 1 et le terminal négatif du panneau n° 2. Ainsi que les équivalents positifs. Ensuite, la sortie négative et la sortie positive seront utilisées pour se connecter à votre contrôleur de charge via un câble PV solaire.
Veuillez consulter le schéma ci-dessous.
Prenons un exemple numérique. Supposons que vous ayez 2 panneaux solaires de 100 watts et un banc de batteries de 12V. Comme chaque panneau est de 12V et que le banc de batteries que vous voulez charger est de 12V, vous devez mettre votre système en parallèle pour maintenir le même voltage. La tension de fonctionnement est de 18,9V et le courant de fonctionnement est de 5,29 ampères. La mise en parallèle du système permet de maintenir le voltage et d'augmenter l'intensité du courant du nombre de panneaux mis en parallèle. Dans ce cas, vous avez 5,29 ampères x 2 = 10,58 ampères. Le voltage reste à 18,9 Volts. Pour vérifier les calculs, vous pouvez faire 10,58 ampères x 18,9 volts = 199,96 watts, soit à peu près 200 watts.
COMMENT METTRE EN PLACE VOTRE SYSTÈME EN SÉRIE
Une connexion en série est réalisée en joignant ensemble le positif d'un panneau au négatif de l'autre panneau. Vous n'avez donc pas besoin d'équipement supplémentaire, à l'exception des câbles de panneau fournis. Veuillez consulter le schéma ci-dessous.
Prenons un exemple numérique. Supposons que vous ayez 2 panneaux solaires de 100 watts et un banc de batteries de 24V. Puisque chaque panneau est de 12V et que le banc de batteries que vous voulez charger est de 24V, vous devez alors mettre votre système en série pour augmenter le voltage. Par sécurité, utilisez la tension de circuit ouvert pour calculer les connexions en série. Dans ce cas, le panneau de 100 watts a une tension de circuit ouvert de 22,5 volts et une intensité de 5,29 ampères. La connexion en série serait de 22,5 volts x 2 = 45 volts. Les ampères resteraient à 5,29. La raison pour laquelle nous utilisons une tension en circuit ouvert est que nous devons tenir compte de la tension d'entrée maximale du contrôleur de charge.
*Si vous voulez vérifier les calculs, cela ne fonctionnera pas avec la tension de circuit ouvert. Vous pouvez utiliser la tension de fonctionnement, donc 18,9 volts x 2 = 37,8 volts. 37,8 volts x 5,29 ampères = 199,96 watts, soit à peu près 200 watts.
COMMENT CONFIGURER VOTRE SYSTÈME EN SÉRIE-PARALLÈLE
Une connexion série-parallèle est réalisée en utilisant à la fois une connexion en série et une connexion parallèle. Chaque fois que vous regroupez des panneaux en série, que ce soit 2, 4, 10, 100, etc. cela s'appelle une chaîne. Chaque fois que vous regroupez des panneaux en série, que ce soit 2, 4, 10, 100, etc., cela s'appelle une chaîne.
Voir le schéma ci-dessous
Comme vous pouvez le voir, cette connexion parallèle en série comporte 2 chaînes de 4 panneaux. Les chaînes sont mises en parallèle.
Voyons un exemple numérique pour ce diagramme. Il est principalement utilisé sur notre contrôleur MPPT 40 Amp car il peut accepter une puissance allant jusqu'à 800 Watts, mais ne peut accepter que 100 Volts en entrée, c'est pourquoi vous ne pouvez pas tout faire en série. La mise en parallèle de 8 panneaux entraînerait également un ampérage trop élevé.
Pour cet exemple, vous utiliseriez la tension de circuit ouvert de 22,5 volts et le courant de fonctionnement de 5,29 ampères. En créant une chaîne de 4 panneaux, vous obtiendrez une tension de 22,5 volts x 4 = 90 volts, ce qui est inférieur à la limite de 100 volts. Ensuite, en mettant en parallèle l'autre chaîne, le voltage restera à 90 volts et les ampères doubleront, soit 5,29 ampères x 2 = 10,58 ampères.
* Gardez à l'esprit qu'il y a généralement un autre facteur à prendre en compte lors du dimensionnement du contrôleur MPPT, appelé courant d'amplification. Ce point sera abordé dans la section consacrée au contrôleur de charge.
*Si vous voulez vérifier les calculs, cela ne fonctionnera pas avec la tension de circuit ouvert. Vous pouvez utiliser la tension de fonctionnement, donc 18,9 volts x 4 = 75,6 volts. 75,6 volts x 10,58 ampères = 799,85 watts, soit à peu près 800 watts.
En tant que propriétaire d'une maison qui ne fait que s'informer sur les possibilités offertes par l'énergie solaire, il est facile de se tromper sur tous les termes techniques que vous pourriez lire ou entendre.
Votre installateur vous indiquera probablement les différentes façons de câbler les panneaux solaires. Et votre première pensée pourrait être : pourquoi est-ce important ? Après tout, vous voulez simplement que les panneaux produisent l'énergie nécessaire pour alimenter votre maison. Cependant, selon votre maison, la façon dont vos panneaux sont câblés a son importance. Il a une incidence sur les performances de votre système ainsi que sur votre choix d'onduleur.
Plus votre système solaire est performant, plus vous réalisez des économies et un retour sur investissement.
Voici les réponses à certaines des questions les plus courantes que les clients posent sur le câblage des panneaux solaires, qui peuvent vous aider à mieux comprendre les avantages et les inconvénients du câblage en série ou en parallèle.
Que signifie le câblage de panneaux solaires en série ?
Lorsqu'un installateur connecte vos panneaux solaires en série, il câble chaque panneau au suivant. Cela crée un circuit en chaîne. Le fil partant de la borne négative du panneau est connecté à la borne positive du panneau suivant et ainsi de suite sur toute la ligne pour un chemin de courant pour une boucle fermée continue.
Arrière des panneaux solaires - câblage entre les panneaux solaires
Câblage entre les panneaux solaires (dos des panneaux solaires)
La différence importante entre les panneaux de câblage en série ou en parallèle est qu'elle affecte la tension et l'ampérage du circuit qui en résulte.
Dans un circuit en série, vous additionnez la tension de chaque panneau pour obtenir la tension globale du réseau. Cependant, l'ampérage du circuit global reste le même.
Que signifie le câblage de panneaux en parallèle ?
Câbler des panneaux solaires en parallèle est un peu plus compliqué. Au lieu de connecter chaque panneau au suivant, chaque panneau est relié à un fil centralisé venant de votre toit. Il y a un fil pour connecter les fils de toutes les bornes positives et un fil pour les fils des bornes négatives.
Avec des panneaux connectés en parallèle, la tension du circuit global reste la même que la tension de chaque panneau, mais l'ampérage du circuit global est la somme de l'ampérage de chaque panneau solaire.
Connexion en parallèle de l'ampérage des panneaux solaires
Panneaux solaires parallèles : 5A + 5A + 5A + 5A = Total 20 Ampères et + 12 Volts
Comment les panneaux solaires câblés en série se comparent-ils aux panneaux solaires câblés en parallèle ?
Pour comprendre comment fonctionne le câblage en série par rapport au câblage en parallèle, réfléchissons un instant au fonctionnement des lumières de Noël. Si une ampoule brûlait, se détachait de sa douille ou se cassait, toute la guirlande refusait de s'allumer. C'est parce que les lumières étaient câblées en série. Il fallait alors localiser l'ampoule défectueuse et la remplacer ou la remettre en place pour que le cordon de lumières fonctionne à nouveau. Aujourd'hui, la plupart des guirlandes lumineuses de Noël sont équipées d'une forme de câblage parallèle qui permet aux guirlandes de rester allumées même lorsqu'il y a un fauteur de trouble dans la guirlande.
Les circuits câblés en série pour les panneaux solaires fonctionnent de la même manière. Si, pour une raison quelconque, il y a un problème de connexion d'un panneau de la série, le circuit entier tombe en panne. En attendant, un panneau défectueux ou un fil lâche dans un circuit câblé en parallèle n'empêchera pas les autres de fonctionner.
En pratique, la manière dont les panneaux solaires sont câblés aujourd'hui dépend du type d'onduleur utilisé.
Câblage des panneaux solaires lors de l'utilisation d'un onduleur réseau
Lorsqu'on utilise un onduleur injection, celui-ci a une fenêtre de tension nominale dont il a besoin pour fonctionner et un courant nominal avec lequel il peut fonctionner. N'oubliez pas que les onduleurs en chaîne sont équipés de trackers MPP qui font varier le courant et la tension pour produire une puissance maximale.
Dans la plupart des panneaux solaires cristallins, la tension de circuit ouvert est d'environ 40 volts et pour la plupart des onduleurs en chaîne, la fenêtre de tension est comprise entre 300 et 500 volts. Cela signifie que lors de la conception d'un système, vous pourriez avoir entre 8 et 12 panneaux en série.
Cependant, un réseau peut souvent être plus grand que 12 panneaux et il est donc courant d'avoir deux chaînes de 8 ou 9 panneaux en série mais d'avoir deux chaînes en parallèle.
Le schéma ci-dessous ne comporte que quatre panneaux dans chaque chaîne, mais il s'agit d'un exemple de ce type de câblage.
2 rangées de 4 panneaux solaires. Connexion positive et négative au régulateur
Quel câblage fonctionne le mieux - en série ou en parallèle ?
En théorie, le câblage parallèle est une meilleure option pour de nombreuses applications électriques car il permet un fonctionnement continu des panneaux qui ne sont pas défectueux. Mais ce n'est pas toujours le meilleur choix pour toutes les applications. Lors de la conception de votre système solaire, votre installateur peut décider que le câblage en série est mieux adapté à votre application ou il peut choisir une approche hybride en câblant en série certains panneaux et en parallèle d'autres.
Lors de la conception de votre système solaire, un équilibre critique entre la tension et l'ampérage doit être atteint pour qu'il fonctionne au mieux de ses performances. C'est là que le mélange de circuits parallèles avec des circuits en série est bénéfique. Lorsque les panneaux solaires sont câblés en série, la tension est additive, mais l'ampérage reste le même.
Par exemple, si vous avez cinq panneaux de 12 volts et 5 ampères chacun, un champ câblé en série aura 60 volts et 5 ampères. Mais si vous câbliez ces cinq panneaux en parallèle, l'ampérage serait additif, alors que la tension reste la même. Par conséquent, vous auriez 12 volts et 25 ampères à la place.
Les systèmes de pompage solaire pour irrigation au senegal sont un moyen moderne éprouvé sur le terrain pour pomper l'eau dans les endroits où l'accès au réseau électrique n'est pas disponible, ou lorsque le réseau n'est pas fiable ou bien trop cher. Ces systèmes utilisent des cellules photovoltaïques (PV) pour convertir la lumière du soleil en électricité afin d'alimenter des pompes qui peuvent être utilisées pour pomper les eaux souterraines ou de surface.
La plupart des pompes solaires sont conçues pour être utilisées hors réseau et sont conçues pour être extrêmement efficaces. En ne subissant pas de pertes lors du passage du courant continu au courant alternatif et du retour au courant continu, vous pouvez maximiser votre pompage tout en minimisant votre consommation d'énergie. La façon la plus efficace d'utiliser une pompe solaire est le PV-direct, qui alimente la pompe directement à partir du panneau solaire, sans utiliser de batterie. Plutôt que de subir des pertes en stockant l'énergie dans des batteries, l'eau elle-même est stockée dans une citerne ou un réservoir pour être utilisée au besoin. Il est beaucoup plus facile de stocker l'eau que l'électricité. La différence entre une citerne et un réservoir est qu'une citerne a un couvercle amovible, et un réservoir est généralement scellé.
LES BASES DU SYSTEME DE POMPAGE SOLAIRE
Un système typique comprend les éléments suivants :
La source d'eau : Il peut s'agir d'une source d'eau souterraine, comme un puits ou un trou de forage. Il peut aussi s'agir d'une source d'eau de surface comme une rivière ou un étang.
La pompe : Selon la profondeur de l'eau, on peut utiliser des pompes de type submersible ou d'aspiration. Dans les systèmes solaires les plus courants, les pompes sont alimentées en courant continu, ce qui nécessite des coûts d'exploitation et d'entretien considérablement plus bas que les pompes à courant alternatif conventionnelles et offre un meilleur rendement.
Le générateur PV : Les panneaux solaires sont constitués de groupes de cellules photovoltaïques (PV), alignés de manière à assurer une exposition solaire adéquate sur le site. Les cellules photovoltaïques produisent du courant continu lorsque le soleil brille. Le panneau PV est normalement monté sur un support ou un support pour permettre son alignement afin de maximiser l'exposition au soleil.
Le contrôleur de pompe : Cette unité permet à la pompe d'être contrôlée et régulée et sera connectée à la pompe et au système de mise à la terre électrique.
Bancs de batteries en option : Les unités PV ne produisent de l'électricité que lorsque le soleil brille et ne fonctionnent donc pas la nuit et les jours nuageux. Une solution pour assurer un pompage continu consiste à connecter des batteries de batteries au générateur PV pour stocker l'énergie excédentaire, qui sera utilisée lorsqu'il n'y a pas de soleil.
Générateur de secours en option : Une autre option est de fournir un groupe électrogène AC à essence ou diesel l’utilisation des unités de commande intelligentes rendent le changement de source d'alimentation automatique.
Autres sources d'énergie renouvelables : L'énergie solaire photovoltaïque peut également être combinée avec une éolienne pour profiter au maximum des ressources énergétiques naturelles - l'énergie solaire lorsque le soleil brille et l'énergie éolienne lorsque le vent souffle.
Tuyauterie de refoulement : Cette tuyauterie transporte l'eau de la pompe au réservoir de stockage et à l'utilisation finale. Il est important que la tuyauterie de refoulement soit conçue de manière à ce que les matériaux, le diamètre, la disposition et les raccords soient disposés de manière à minimiser les pertes par frottement dans la tuyauterie. Cela aidera à maximiser l'efficacité du système de pompage.
Réservoir de stockage d'eau : Un réservoir de stockage est un élément clé de la plupart des systèmes de pompage solaires, afin d'assurer une disponibilité constante de l'eau, 24 heures sur 24. La capacité du réservoir doit être conçue de manière à stocker suffisamment d'eau pour répondre à la demande d'eau par temps pluvieux ou nuageux (pas de jours de soleil) lorsque le pompage sera limité. La taille et les dimensions du réservoir de stockage doivent être déterminées en fonction du nombre de jours de stockage requis.
En réalité, chaque système de pompage d'eau solaire est unique. Pour tirer le meilleur parti d'un système, il faut faire des recherches et concevoir avant d'acheter et d'installer le premier module PV et la première pompe. Chaque composant doit être soigneusement adapté et une planification adéquate est essentielle pour que le système final soit efficace et fiable et qu'il puisse fonctionner pendant de nombreuses années encore.
Il n'y a pas si longtemps, l'énergie solaire était une sorte de rêve pour ceux qui étaient en avance sur le mouvement environnemental. Elle semblait être une option pour les riches
Vous avez entendu dire que l'énergie solaire est bonne pour l'environnement, mais vous êtes-vous déjà demandé pourquoi ou comment ?
Dans cet article, nous allons examiner les différents avantages environnementaux de l'énergie solaire pour vous aider à mieux comprendre l'impact des énergies renouvelables.
Les avantages de l'énergie solaire pour l'environnement
Il existe de nombreuses raisons différentes pour lesquelles l'énergie solaire est si avantageuse. Il y a des avantages financiers à l'énergie solaire, comme les économies réalisées grâce à la réduction de votre facture d'électricité. Il y a aussi d'autres avantages et bénéfices. Certaines personnes aiment simplement l'idée d'être écologiques et plus indépendantes sur le plan énergétique. Elles aiment le fait de ne pas avoir à dépendre autant du réseau pour leurs besoins énergétiques.
Mais certains des meilleurs avantages de l'énergie solaire sont la façon dont elle a un impact sur l'environnement.
Voici cinq des avantages environnementaux de l'énergie solaire renouvelable.
Réduction de la pollution de l'air
Les combustibles fossiles créent beaucoup de polluants. Si vous êtes déjà allé en Californie, à New York, en Chine ou dans tout autre endroit dont la géographie se compose de montagnes et de vallées, vous avez vu à quoi ressemble l'air pollué.
Le smog, l'air pollué, est mauvais pour l'environnement, il est mauvais pour notre santé et il est mauvais pour l'esthétique. Lorsque des polluants sont piégés dans l'air, tout a l'air pire.
Les panneaux solaires aident à se débarrasser de la pollution de l'air. Vos panneaux solaires créent une énergie propre qui ne contribue pas à la pollution de l'air.
Réduire la consommation d'eau
Si votre source d'énergie n'utilise pas de combustibles fossiles pour s'alimenter, elle utilise probablement une sorte d'eau comme ressource. L'énergie hydraulique et l'énergie nucléaire utilisent toutes deux beaucoup d'eau pour produire de l'électricité. Souvent, il faudra construire un barrage pour contrôler le débit de l'eau et la production d'électricité. Avec les barrages, le problème est que la construction d'un barrage aura un impact important sur l'écosystème local.
Les panneaux solaires créent de l'énergie sans eau ni impact négatif sur l'écosystème. En fait, l'Office l'efficacité énergétique et des énergies renouvelables estime que les systèmes d'énergie solaire pourraient contribuer à réduire la consommation d'eau dans au moins 36 pays. Cela contribuerait à résoudre notre problème de pénurie d'eau.
Réduire la dépendance aux sources d'énergie non renouvelables
Nous avons déjà mentionné que certaines personnes apprécient l'énergie solaire parce qu'elles aiment être vertes et indépendantes sur le plan énergétique. Mais l'énergie solaire peut également contribuer à réduire notre dépendance vis-à-vis des sources d'énergie non renouvelables telles que les combustibles fossiles. C'est une bonne chose pour de nombreuses raisons.
Tout d'abord, ces ressources énergétiques non renouvelables créent beaucoup de polluants qui ont un impact négatif sur la qualité de l'air. Ensuite, les ressources non renouvelables sont non renouvelables parce qu'elles finiront par s'épuiser. Plus tôt et plus complètement nous pourrons passer aux énergies renouvelables, mieux ce sera pour l'environnement et pour notre espèce.
Améliorer la santé de l'humanité à long terme
Nous avons déjà mentionné comment l'Office américain de l'efficacité énergétique et des énergies renouvelables pense qu'un système d'énergie solaire peut nous aider à réduire la pénurie d'eau, mais dans ce même rapport, l'office estime également qu'un air plus pur pourrait avoir un effet positif sur la santé de l'humanité. En fait, ils estiment que nous pourrions sauver plus de 25 000 vies.
En effet, un air plus pur s'accompagne de poumons plus propres.
Aide à lutter contre le changement climatique
Enfin et surtout, il y a la question du changement climatique. Le déversement continu de polluants et de CO2 supplémentaire dans l'air, coûte à notre planète. Il devient de plus en plus difficile pour l'environnement de nettoyer l'air. La rétention de la chaleur du soleil augmentera à mesure que le nombre de carbone augmentera. Ces conditions atmosphériques changeantes continueront à avoir un effet sur les différents climats, provoquant le réchauffement de certains, le refroidissement d'autres et rendant les conditions météorologiques partout plus soudaines et plus volatiles.
Les scientifiques et les climatologues ont créé un vaste ensemble de travaux, qui comprend des expériences, des modèles climatiques et des recherches. Ces professionnels s'accordent aujourd'hui à dire que nous avons besoin d'un projet d'énergie renouvelable pour endiguer le changement climatique.
L'énergie solaire est l'un des moyens que nous pouvons utiliser pour tenter de prévenir les effets du changement climatique. En réduisant nos émissions de CO2 et en rejetant moins de polluants dans l'air, nous pouvons tous faire notre part pour ralentir le changement climatique.
Profitez des avantages environnementaux de l'énergie solaire avec nrjsolaire
Nous aimons l'énergie solaire ici nrjsolaire. Et les avantages environnementaux de l'énergie solaire en sont une grande partie. Et nous espérons vous avoir aidé à apprendre une chose ou deux sur les avantages de l'énergie solaire.
Que vous souhaitiez contribuer à rendre le monde plus vert, ou que vous souhaitiez simplement économiser de l'argent sur vos factures d'électricité, nrjsolaire peut vous aider.
Il est bon d'entendre les clients de Victron Energy, qu'ils soient utilisateurs finaux, revendeurs ou même revendeurs et installateurs en herbe.
En voici un exemple. Bernhard Matschinger m'a contacté pour me vanter les produits de Victron, ce qui l'a d'abord amené à construire son propre système photovoltaïque, son propre système d'onduleur pour le stockage de l'énergie et finalement sa propre entreprise - Msol GmbH. Pour Bernhard, ce projet était un prototype et une preuve de concept, car il utilise des batteries/BMS non Victron Energy. Cela étant, cela donne lieu à d'importantes considérations en matière de sécurité et d'intégration du système. Nous en reparlerons plus tard, mais d'abord un peu d'histoire.
Où tout a commencé lorsque Bernhard a vu sa première vidéo "mjlorton" sur YouTube (228K abonnés), il est devenu fasciné par les produits Victron. Voici un exemple de vidéo de cette époque
Bernhard est un ingénieur civil qualifié qui a 25 ans d'expérience dans la conception et la construction de maisons à faible consommation d'énergie et de bâtiments industriels. Après avoir été le directeur technique d'une entreprise de construction pendant de nombreuses années, il a également fait de son hobby l'informatique une profession, il y a environ 10 ans. Aujourd'hui, il a donc deux cordes à son arc : l'une dans la conception et la construction, l'autre dans la création de logiciels basés sur C#, .Net pour le Web et les ERP.
En raison de son expérience, il était naturel pour lui de vouloir son propre système photovoltaïque, de stockage d'énergie et d'onduleur - il en a donc construit un.
Historique du système
Il y a huit ans, Bernhard et sa femme ont construit de toutes pièces leur propre maison familiale à faible consommation d'énergie, en faisant presque tout le travail eux-mêmes.
La superficie de leur maison est de 255 m², ce qui nécessite chaque année environ 2 300 kWh d'électricité (6,3 kWh/jour), plus 2 600 kWh (7,12 kWh/jour) pour l'eau chaude - soit un total de 13,42 kWh/jour de besoins en énergie électrique. Pour le chauffage des locaux, ils utilisent environ 500 kg de granulés de bois par an.
En Europe les coûts énergétiques directs qui en résultent sont d'environ 100 € par an pour le chauffage, 260 € pour l'eau chaude (5 personnes) et environ 320 € / an pour l'énergie de réseau. Cela équivaut à environ 1,86 € par jour pour le chauffage et l'électricité, soit nettement moins que leurs voisins de la région. Cependant, lorsque la famille a reçu une Tesla Model S, la consommation d'énergie a quelque peu augmenté.
Charge Tesla modèle S
Avec ces besoins énergétiques accrus et depuis la construction de leur maison, Bernhard a toujours recherché une certaine indépendance vis-à-vis du réseau, avec des moyens de réduire les coûts énergétiques directs, ainsi qu'un moyen d'éviter les coupures de courant.
L'énergie photovoltaïque autonome n'avait pas beaucoup de sens, car la famille est souvent absente de la maison lorsque l'énergie solaire est disponible en excès, et le retour au réseau ne rapporte que 3,9 cents par kWh. Mais tout a changé lorsqu'il a découvert les produits Victron - résultat de nombreuses recherches sur YouTube, de la navigation sur le site web, de dessins, de calculs et finalement de la découverte du Victron MultiPlus - l'un de ses éléments préférés du kit qui a exactement ce dont il a besoin.
Le temps des courses
La liste d'achats principale :
3 x MultiPlus-II
1 x BlueSolar 150/45 MPPT
1 x Contrôle des couleurs GX
24 panneaux solaires de 280 Wp
16 x cellules LiFeYPo4 260 Ah
1 x SolarEdge 5kW + 18 Optimiseur
1 x BMS actif par AutarcTech
La construction
la famille
Une installation très soignée.
Documenter les 8 premiers des 16 éléments de la batterie en cours d'égalisation.
Le boîtier de la batterie est fabriqué en Promatect 6 mm (un matériau résistant au feu) qui est conçu pour une résistance au feu de 60 min.
Montage des Multis, pose des goulottes de câbles et début de la création du boîtier résistant au feu et du support pour les éléments de la batterie.
Câbles robustes de 70mm².
BMS data collection - Software C#, écrit par Bernhard.
Le Color Control GX est opérationnel.
Considérations sur la sécurité et l'intégration des systèmes De nombreuses personnes souhaitent maintenant utiliser des batteries de seconde vie (Tesla par exemple) ou même de nouvelles cellules individuelles transformées en un banc de batteries auto-construites, comme l'a fait Berhnard - il est très important d'être conscient des considérations de sécurité lors de l'intégration des produits d'énergie de Victron Energy avec des batteries non Victron et un BMS non supporté par Victron.
Avant de publier ce blog, nous voulions être certains que Bernhard avait tenu compte des aspects de sécurité essentiels dans son choix de batteries/cellules - c'est ce que nous avons demandé :
"Pouvez-vous confirmer si vous avez installé un contacteur de sécurité entre la batterie et le reste du système, et comment il est commuté ?
Bernhard a répondu :
"Il est absolument indépendant, et oui, il y a toutes les ruptures du côté positif. Le côté négatif est connecté au pôle négatif commun et n'est pas commutable ; tous les fusibles (également le CCGX, le MPPT et les 3 x MultiPlus-II) sont effectués du côté positif. Il y a un fusible de 200A à l'intérieur du boîtier de la batterie, un contacteur manuel (interrupteur d'urgence) et un contact de relais automatique, piloté par le BMS.
Le câblage est un câblage en cuivre Oilflex de 70 mm² avec 3 couches de sécurité".
"En ce qui concerne le BMS actif d'AutarcTech, il surveille la tension et la température de chaque cellule ; de plus, il surveille le courant de charge et de décharge maximum de toute la batterie, la surtension et la sous-tension et la surchauffe et la sous-température. Il fait également fonctionner le contacteur principal".
Bernhard a également écrit son propre logiciel en Python et C# pour collecter les données du BMS d'AutarcTech, afin de les afficher à Visu.
Le logiciel de Bernhard, qui utilise Visu pour afficher les données dans son intérêt personnel, montre le comportement des cellules : tension, charge, décharge ou état inactif.
Note : des informations spécifiques sur les batteries non Victron, mais compatibles, qui ont été testées et sont prises en charge peuvent être trouvées ici.
Passons maintenant à toutes les mises en garde, du point de vue de Victron, qui concernent les systèmes similaires à ceux de Bernhard et l'intégration avec les produits Victron.
Déclaration de Victron Energy sur la sécurité et la responsabilité Voici ce que Matthijs Vader, directeur de Victron Energy, avait à dire :
"Pour que le système au lithium soit sûr, il doit y avoir un mécanisme en place qui déconnecte automatiquement la batterie du reste du système en cas de sous-tension ou de surtension des cellules, mais aussi en cas de problème de température des cellules ou d'autres conditions défavorables. Cela signifie que la tension de chaque cellule doit être mesurée individuellement. La température doit également être mesurée et contrôlée, de préférence au niveau des cellules, mais il est généralement possible de la mesurer pour un certain nombre de cellules ensemble.
Ces mesures doivent être effectuées par un BMS. Chez Victron, nous fabriquons des BMS-es, mais ils ne doivent être utilisés qu'avec nos propres batteries. Nous ne fabriquons pas de BMS-es à usage général. De plus, le verrouillage en cas de sous-tension d'un onduleur et la protection en cas de surtension d'un chargeur de batterie ne peuvent pas remplacer une BMS : ces deux systèmes mesurent uniquement la tension totale de la batterie, plutôt que les tensions et les températures requises pour chaque cellule. Enfin, le BMS doit contrôler un contacteur qui déconnecte la batterie du reste du système.
Veuillez prendre cela au sérieux, toute surtension ou sous-tension de cellule Tesla ou autre peut entraîner des incendies explosifs et d'autres problèmes graves.
Pour lesquels, chez Victron, nous n'assumons aucune responsabilité et n'acceptons aucune responsabilité non plus. C'est à un BMS qu'il incombe de déconnecter la batterie en cas de problème, et non à l'équipement Victron.
J'aimerais vous aider en vous recommandant des BMS-es ; et je sais qu'au moins une entreprise que vous pouvez considérer est REC-BMS : https://www.rec-bms.com/.
Et je suis sûr que d'autres entreprises actives ici auront d'autres recommandations.
Enfin, notez qu'il y a une distinction entre les chimies agressives (comme dans les cellules Tesla) et la chimie "plus sûre" des PFL. Pour les produits agressifs, il faut des mesures de sécurité. Les risques de sécurité sont moindres avec les LFP ; mais vous en voudrez toujours une pour des raisons de longévité, et nous en exigeons une / n'assumons aucune responsabilité pour tout problème de sécurité avec celles-ci non plus".
Conclusion Dans ce projet, vous pouvez clairement voir que Bernhard a pris ces questions de sécurité et d'intégration des systèmes très au sérieux et que son système a été mis en service avec succès début avril.
À partir de ce jour, il a pu charger son Tesla et passer lentement les charges au système photovoltaïque, une fois qu'il s'est conformé aux règles de planification locales pour se connecter au réseau. Pour cela, il a dû engager un ingénieur électrique professionnel, qui a vérifié le système achevé et a soumis les demandes de permis à la compagnie d'électricité pour approbation. Maintenant qu'il a terminé, il dispose de tous les certificats nécessaires pour faire fonctionner son système en parallèle avec le réseau.
Je pense que vous conviendrez que cela s'est avéré être une construction très professionnelle. En effet, Bernhard en est ravi et a également fait de beaux compliments à Victron :
Victron a été le meilleur choix que j'ai fait. C'est une merveilleuse et très bonne documentation sur la "plongée profonde". Matériel robuste et bon approvisionnement. Tout fonctionne vraiment bien. Bien sûr, avec un système aussi soigné, beaucoup de ses voisins et d'autres ont maintenant montré de l'intérêt pour un système comme celui de Bernhard. Si vous aussi, pourquoi ne pas consulter les liens ci-dessous.
Je remercie Bernhard Matschinger de Msol GmbH pour les images et les informations utilisées dans ce blog.
Si vous envisagez un système similaire, n'oubliez pas que la communauté de l'énergie Victron est un endroit idéal pour rencontrer d'autres utilisateurs de Victron et des experts de Victron.
Sévit au Sénégal un commerce illégal de fausses batteries Victron Energy (types GEL et AGM) . Ces contrefaçons sont de mauvaise qualité et dangereuses pour l'utilisateur.
Les systèmes de gestion des batteries sont le cerveau des batteries. Ils gèrent la sortie, la charge et la décharge et fournissent des notifications sur l'état du bloc de batteries. Ils fournissent également des garanties essentielles pour protéger les batteries contre les dommages.
Bienvenue dans la série sur la conception de batteries et de systèmes de gestion de batteries.
Dans cette vidéo en Anglais, nous allons examiner les systèmes de gestion de batteries et voir ce qu'est un système de gestion de batteries, ce qu'il fait et nous allons également explorer les différents composants qui composent généralement un système de gestion de batteries.
Un système de gestion de batterie est essentiellement le "cerveau" d'une batterie ; il mesure et rapporte des informations cruciales pour le fonctionnement de la batterie et protège également la batterie contre les dommages dans un large éventail de conditions de fonctionnement.
Examinons un système de gestion de batterie pour nous familiariser avec ses composants.
La fonction la plus importante qu'un système de gestion de batterie remplit est la protection des cellules.
Les cellules de batterie au lithium-ion présentent deux problèmes de conception critiques ; si vous les surchargez, vous pouvez les endommager et provoquer une surchauffe et même une explosion ou une flamme ; il est donc important d'avoir un système de gestion de batterie pour assurer une protection contre les surtensions .
Les piles au lithium-ion peuvent également être endommagées si elles sont déchargées en dessous d'un certain seuil, environ 5 % de leur capacité totale. Si les piles sont déchargées en dessous de ce seuil, leur capacité peut être réduite de manière permanente.
Pour garantir que la charge d'une batterie ne dépasse pas ou ne soit pas inférieure à ses limites, un système de gestion de la batterie est doté d'un dispositif de protection appelé protecteur lithium-ion
Chaque circuit de protection des batteries dispose de deux interrupteurs électroniques appelés "MOSFET". Les MOSFETs sont des semi-conducteurs utilisés pour activer ou désactiver les signaux électroniques dans un circuit.
Un système de gestion de batterie comporte généralement un MOSFET de décharge et un MOSFET de charge.
Si le protecteur détecte que la tension aux bornes des cellules dépasse une certaine limite, il interrompra la charge en ouvrant la puce du MOSFET de charge. Une fois que la charge est redescendue à un niveau sûr, l'interrupteur se referme.
De même, lorsqu'une cellule atteint une certaine tension, le protecteur coupe la décharge en ouvrant le MOSFET de décharge.
La deuxième fonction la plus importante assurée par un système de gestion de batterie est la gestion de l'énergie.
Un bon exemple de gestion de l'énergie est le compteur d'énergie de la batterie de votre ordinateur portable. La plupart des ordinateurs portables d'aujourd'hui sont non seulement capables de vous dire combien de charge il reste dans la batterie, mais aussi quel est votre taux de consommation et combien de temps il vous reste pour utiliser l'appareil avant que la batterie n'ait besoin d'être rechargée. Ainsi, en termes pratiques, la gestion de l'énergie est très importante dans les appareils électroniques portables.
La clé de la gestion de l'énergie est le "comptage de Coulomb". Par exemple, si vous avez 5 personnes dans une pièce et que 2 personnes en sortent, il vous en reste 3, si 3 autres personnes entrent, vous avez maintenant 6 personnes dans la pièce. Si la pièce a une capacité de 10 personnes, avec 6 personnes à l'intérieur, elle est remplie à 60 %. Un système de gestion des batteries permet de suivre cette capacité. Cet état de charge est communiqué électroniquement à l'utilisateur par un bus numérique appelé SM BUS ou par un affichage de l'état de charge où vous appuyez sur un bouton et un affichage LED vous donne une indication de la charge totale par incréments de 20 %.
Les systèmes de gestion de la batterie pour certaines applications comme celle de ce terminal portable de point de vente comprennent également un chargeur intégré composé d'un dispositif de contrôle, d'une inductance (qui est un dispositif de stockage d'énergie) et d'un déchargeur. Le dispositif de contrôle gère l'algorithme de charge. Pour les piles au lithium-ion, l'algorithme de charge idéal est un courant constant et une tension constante.
Un bloc-batterie est généralement constitué de plusieurs cellules individuelles qui fonctionnent ensemble en combinaison. Idéalement, toutes les cellules d'un bloc-batterie devraient être maintenues au même état de charge. Si les cellules se déséquilibrent, les cellules individuelles peuvent être stressées et entraîner une fin de charge prématurée et une réduction de la durée de vie globale de la batterie. Les équilibreurs de cellules du système de gestion de la batterie, illustrés ici, prolongent la durée de vie de la batterie en empêchant ce déséquilibre de charge dans les cellules individuelles de se produire.
Maintenant que nous avons passé en revue les composants de base d'un système de gestion de batterie et leur fonction, dans les autres vidéos de la série, nous approfondissons en examinant la conception des blocs de batterie pour différentes applications, de la grande à la petite échelle. Nous nous pencherons également sur les défis de conception uniques auxquels un concepteur de bloc de batterie doit faire face, comme l'espace disponible, les exigences de dissipation de la chaleur et la façon dont le facteur de forme ou la "convivialité" d'un appareil joue un rôle dans la conception du bloc de batterie.
Les batteries au lithium-phosphate de fer (LiFePO4) sont proposées dans un seul emballage. Cette chimie de la batterie au lithium est en grande partie responsable de ses performances supérieures.
Toutes les batteries au lithium-ion réputées comprennent également un autre composant important en plus des éléments de la batterie :
Un système de gestion de la batterie (BMS) soigneusement conçu.
Un système de gestion de batterie bien conçu peut protéger et surveiller au maximum une batterie au lithium-ion .
Toutes les batteries lifepo4 sont souvent livrées avec un BMS intégré à l'intérieur ou à l'extérieur.
Voyons de plus près comment le BMS optimise la durée de vie d'une batterie lithium-phosphate de fer.
Protection contre les surtensions
Les cellules LiFePO4 fonctionnent en toute sécurité dans une gamme de tensions, généralement de 2,0 V à 4,2 V.
Certains produits chimiques à base de lithium donnent des piles très sensibles aux surtensions, mais les piles LiFePO4 sont plus tolérantes.
Néanmoins, une surtension importante pendant une période prolongée au cours de la charge peut provoquer un dépôt de lithium métallique sur l'anode de la batterie, ce qui dégrade les performances de manière permanente.
De plus, le matériau de la cathode peut s'oxyder, devenir moins stable et produire du dioxyde de carbone, ce qui peut entraîner une augmentation de la pression dans la cellule.
Le BMS limite chaque cellule et la batterie elle-même à une tension maximale de 3,9V et 15,6V.
Protection contre les sous-tensions
La sous-tension pendant la décharge de la batterie est également préoccupante, car la décharge d'une cellule LiFePO4 en dessous d'environ 2,0V peut entraîner une rupture des matériaux d'électrode. Le BMS agit comme un dispositif de sécurité pour déconnecter la batterie du circuit si une cellule tombe en dessous de 2,0V. Les piles au lithium ont une tension de fonctionnement minimale recommandée, qui est de 2,5 V pour la cellule et de 10 V pour la batterie.
Protection contre les surintensités
Chaque batterie a un courant maximal spécifié pour un fonctionnement sûr. Si une charge qui tire un courant plus élevé vers la batterie, elle peut entraîner une surchauffe de la batterie. Bien qu'il soit important d'utiliser la batterie de manière à maintenir l'appel de courant en dessous de la spécification maximale, le BMS agit à nouveau comme un dispositif de sécurité contre les surintensités et déconnecte la batterie du circuit.
Protection contre les courts-circuits
Le court-circuit de la batterie est la forme la plus grave de surintensité. Il se produit le plus souvent lorsque les électrodes sont accidentellement reliées à un morceau de métal. Le BMS doit rapidement détecter une condition de court-circuit avant que l'appel de courant soudain et massif ne surchauffe la batterie et ne provoque des dommages catastrophiques.
Surchauffe
Les piles lithium-phosphate de fer fonctionnent efficacement et en toute sécurité à des températures allant jusqu'à 60 °C ou plus. Mais à des températures de fonctionnement et de stockage plus élevées, comme pour toutes les piles, les matériaux des électrodes commenceront à se dégrader. Le BMS d'une batterie au lithium utilise des thermistances intégrées pour surveiller la température pendant le fonctionnement, et il déconnecte la batterie du circuit à une température donnée.
Résumé
Les piles au lithium et au phosphate de fer sont constituées de plus que de simples cellules individuelles reliées entre elles. Elles comprennent également un système de gestion de la batterie (BMS), qui n'est généralement pas visible par l'utilisateur final, qui veille à ce que chaque cellule de la batterie reste dans des limites de sécurité. Chez nrjsolaire, toutes nos batteries au Lithium LiFePO4 comprennent un BMS interne ou externe pour protéger, contrôler et surveiller la batterie afin d'assurer la sécurité et de maximiser la durée de vie dans toutes les conditions de fonctionnement.
