Aujourd’hui, la production de ressources énergétiques durables et propres pour répondre à nos besoins futurs tout en réduisant les effets néfastes sur l’environnement est en plein essor. Les systèmes d’énergie solaire sont également devenus l’une des solutions prometteuses pour répondre à ces demandes croissantes tout en réduisant l’impact sur l’environnement. Dans cet article détaillé, nous aborderons les principes fondamentaux et le fonctionnement des systèmes d’énergie solaire, en particulier les batteries plomb-acide qui jouent un rôle essentiel dans cet écosystème dynamique.

I. Vue d’ensemble des systèmes d’énergie solaire

Les systèmes d’énergie solaire convertissent l’énergie abondante du soleil en électricité en captant l’énergie abondante du soleil. Il offre une source d’énergie durable, écologique et renouvelable à la place des combustibles fossiles conventionnels. Cette vue d’ensemble permet d’approfondir les bases et les mécanismes des systèmes d’énergie solaire, tout en mettant en lumière leurs multiples avantages et applications.

A. Principes fondamentaux et fonctionnement des systèmes d’énergie solaire

Les systèmes d’énergie solaire sont des gadgets innovants qui captent et convertissent la lumière du soleil en électricité ou en chaleur utilisable. Il comprend les éléments suivants :

  1. Cellules photovoltaïques :Ce sont les composants les plus élémentaires de tout système d’énergie solaire. La plupart sont constitués de cellules photovoltaïques qui absorbent la lumière et produisent de l’électricité en courant continu lorsqu’elles sont exposées à la lumière. Normalement, ils sont constitués de silicium et ont été optimisés pour convertir la lumière du soleil en électricité.
  2. Onduleurs : L’alimentation électrique standard utilise le courant alternatif. Cependant, les panneaux solaires produisent de l’électricité en courant continu, qui doit être convertie en courant alternatif si elle est utilisée dans les ménages ou les industries. Les onduleurs assument cette responsabilité en convertissant l’énergie synthétisée par les panneaux solaires en éclairage pour nos maisons ou nos entreprises.
  3. Batteries solaires :L’énergie excédentaire produite pendant la journée peut être stockée dans des batteries solaires pour la nuit ou les jours nuageux. Les batteries sont importantes pour faire de l’énergie solaire une source d’alimentation électrique régulière et continue.

B. Avantages et domaines d’application des systèmes d’énergie solaire

Avantages：

  • Renouvelable et durable :L’énergie solaire est abondante et renouvelable, ce qui en fait une excellente option environnementale, moins dépendante des combustibles fossiles.
  • Faibles coûts d’exploitation :une fois installés, les panneaux solaires nécessitent de faibles coûts d’exploitation et de maintenance. Ils sont donc rentables à long terme.
  • Réduction des factures d’électricité:Les panneaux solaires réduisent considérablement les factures d’électricité car ils réduisent la production d’électricité gratuite à partir de la lumière du soleil, ce qui supprime la facture d’électricité.
  • Avantages pour l’environnement : L’utilisation de systèmes d’énergie solaire n’entraîne pas d’émissions de gaz à effet de serre nocifs, ce qui se traduit par une amélioration considérable de l’environnement.

Applications

  • Résidentiel :Très couramment utilisés dans les habitations pour produire de l’électricité et chauffer l’eau, les panneaux solaires fournissent l’énergie propre.
  • Commercial :Des centaines d’entreprises profitent de l’énergie solaire, réduisant ainsi le coût de l’énergie qu’elles consomment. Cela montre à quel point ils sont attachés au développement durable.
  • Industrie:Largement utilisée pour faire fonctionner les usines, les entrepôts et les unités de fabrication, l’énergie solaire est largement utilisée.
  • Solutions hors réseau :Pour l’électrification des zones contournées ou hors réseau, l’énergie solaire est un élément essentiel. Cela permet d’améliorer l’offre dans les zones difficiles d’accès.

II. Modules solaires

A. Panneaux photovoltaïques (panneaux solaires)

Les panneaux photovoltaïques sont un élément important du processus de conversion de la lumière du soleil en électricité et sont donc appelés panneaux photovoltaïques. Ils fonctionnent sur la base de l’effet photovoltaïque, un fonctionnement selon lequel certains matériaux émettent des électrons lorsqu’ils sont exposés à la lumière du soleil et forment ainsi un courant électrique.

Fonction et principe :

La plupart des panneaux solaires sont principalement constitués de silicium. Lorsque les photons de la lumière du soleil frappent ces cellules, ils excitent les électrons à l’intérieur de celles-ci afin qu’ils puissent s’y déplacer librement. Cela forme un mouvement ou un courant électrique qui est ensuite recueilli et converti par un onduleur en transformant le courant alternatif (CA) en courant continu (CC) pour l’utiliser à la maison.

Types de panneaux photovoltaïques :

  1. Panneaux monocristallins:Panneaux monocristallins : Ces panneaux sont constitués de silicium monocristallin, le plus efficace en termes de rendement et d’aspect noir. En outre, ils conviennent aux installations qui disposent de peu d’espace.
  2. Panneaux polycristallins :Les panneaux polycristallins utilisent plusieurs petits cristaux de silicium, ce qui réduit légèrement l’efficacité mais constitue souvent une option plus économique.
  3. Panneaux à couche mince :Pour ces panneaux, de minces matériaux semi-conducteurs sont déposés sur un substrat. Les panneaux à couches minces n’ont pas un rendement élevé mais peuvent être légers et flexibles dans certaines applications, telles que les bardeaux solaires et les panneaux mobiles/portables.

B. Consoles et supports

Un système de panneaux photovoltaïques bien installé est censé offrir des performances et une sécurité à long terme. Les supports et les structures de soutien servent à fixer le panneau solaire à un endroit précis. Le positionner de manière à ce qu’il bénéficie d’une exposition maximale au soleil tout en offrant une certaine protection contre les effets néfastes du vent, des charges de neige ou d’autres facteurs environnementaux susceptibles de se manifester au cours de sa durée de vie.

Soutien et stabilité

  • Répartition du poids :les panneaux solaires sont lourds et une répartition uniforme du poids sur les structures de soutien permet d’éviter les dommages structurels.
  • Réglage de l’angle :la plupart des structures de support sont équipées de mécanismes de réglage de l’inclinaison et de l’orientation des panneaux afin qu’ils reçoivent la lumière du soleil à des angles optimaux tout au long de la journée.
  • Durabilité :des matériaux de haute qualité sont nécessaires car un panneau est soumis à de fortes contraintes environnementales pendant toute sa durée de vie. Une bonne construction est également nécessaire.

C. Traceur solaire

Les suiveurs solaires augmentent la production d’énergie en suivant le mouvement du soleil et en ajustant son orientation en conséquence.

Fonction/objectif :

Un suiveur solaire réaligne constamment les panneaux solaires pour qu’ils soient directement orientés vers le soleil. Cela permet de maximiser la quantité de lumière absorbée et de la convertir en énergie utile. Cela permet d’augmenter le rendement global du système. Des capteurs et des moteurs assurent cette fonctionnalité dans un suiveur solaire.

Types de traqueurs :

  • Suiveurs à axe unique :Dans ces suiveurs, les panneaux se déplacent le long d’un seul axe. Il suit la trajectoire quotidienne du soleil.
  • Suiveurs à deux axes :Les panneaux qui suivent à la fois l’axe est-ouest et l’axe nord-sud constituent un suiveur à deux axes, ce qui permet de maximiser l’exposition solaire pendant la journée et au fil des saisons.

III. Système de stockage d’énergie par batterie

A. Les systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS) dans la transition énergétique

Les systèmes de stockage d’énergie par batterie (BESS) sont essentiels à la mise en place d’une infrastructure énergétique durable et fiable pour combler le vide transitoire entre les sources renouvelables intermittentes telles que l’énergie solaire et éolienne et les besoins constants en électricité. Le BESS joue divers rôles essentiels :

  1. Stabilité du réseau :Batteries solaires, En plus de stabiliser les réseaux électriques en stockant l’énergie excédentaire lorsque l’offre dépasse la demande et en la restituant pendant les périodes de pointe, en évitant les pannes d’électricité et les fluctuations de tension, elles peuvent équilibrer la charge du réseau – elles sont également utilisées dans le cadre des programmes de réponse à la demande.
  2. Intégration des énergies renouvelables : Les batteries solaires permettent l’intégration de variables en incorporant des sources d’énergie renouvelables dans le réseau, créant ainsi un flux régulier d’électricité même si le temps est mauvais et qu’il n’y a pas de vent ou de soleil.
  3. Déplacement de l’énergie dans le temps :les BESS stockent l’énergie excédentaire pendant les heures creuses, lorsque l’électricité est moins chère, et la restituent pendant les heures de pointe, lorsque les prix sont plus élevés, afin de réduire les coûts de l’énergie.
  4. Alimentation de secours :ils fournissent une alimentation de secours en cas de défaillance du réseau afin d’accroître la résilience des infrastructures critiques et des habitations.

B. Rôle des batteries solaires dans l’optimisation du système

Les batteries plomb-acide sont des facteurs primordiaux dans l’optimisation des systèmes d’énergie solaire. Pendant la journée, ils stockent l’énergie excédentaire produite par les cellules photovoltaïques et la restituent lorsque l’ensoleillement est insuffisant – pendant la nuit ou par temps nuageux. Cela permet de garantir un approvisionnement ininterrompu en énergie régulière à partir du système solaire et de réduire la dépendance à l’égard du réseau. La fiabilité est renforcée par cette performance croissante.

L’ajout de ce sous-titre rend explicite la fonction des batteries solaires dans le contexte général des systèmes de stockage d’énergie par batterie.

C. Différents types de technologies de stockage de l’énergie

Batterie Lithium-Ion :

La densité énergétique des batteries lithium-ion est la plus élevée de toutes les technologies de stockage de l’énergie en raison de leur efficacité et de leurs besoins de maintenance relativement faibles. Ils constituent également l’un des types les plus populaires de technologie de stockage de l’énergie appliquée aux VE et au stockage de l’énergie domestique, parmi de nombreuses autres applications. Nos batteries JYC au lithium-ion sont incroyablement efficaces.

Batteries au plomb :

Il est utilisé depuis des décennies en raison de sa fiabilité. La fréquence d’utilisation est plus élevée avec une alimentation sans interruption (ASI). Cependant, sa densité énergétique est inférieure à celle des batteries lithium-ion, car elle offre moins de cycles.

Batterie au sulfure de sodium :

Les piles sodium-soufre sont des piles à haute température qui stockent l’énergie comme du sodium ou du soufre en fusion. Ce type de batterie a donc de grandes applications à l’échelle du réseau, avec une densité énergétique et une efficacité beaucoup plus élevées sur le marché.

D. Système de contrôle et onduleur

Les systèmes de contrôle sont un élément de base des systèmes de stockage d’énergie par batterie, chargés de superviser, de contrôler, d’optimiser ou de gérer les performances des batteries afin d’assurer un fonctionnement sûr et efficace des batteries. Ils assurent un fonctionnement sûr et efficace des batteries. Tout aussi importants sont les onduleurs qui convertissent le courant continu stocké dans les batteries en courant alternatif utilisable par les particuliers, les entreprises ou le réseau. Les onduleurs permettent de maintenir la qualité de l’énergie fournie tout en restant compatibles avec le réseau.

L’intégration du système de contrôle et de l’onduleur joue un rôle essentiel dans la réalisation du BESS :

  • Gestion de l’état de charge (SOC) : Surveillance des cycles de charge/décharge pour la prévention précoce de la dégradation.
  • Intégration au réseau :coordination avec le réseau pour réduire les fluctuations de la demande en réinjectant l’énergie excédentaire dans le réseau.
  • Sécurité et protection : S’assurer que les batteries fonctionnent dans les plages de température et les limites de tension et les déconnecter en cas d’anomalie.

IV. Systèmes de transmission et de distribution

A. Ligne de transmission

Les lignes de transmission font partie intégrante du transfert sans heurts et en toute sécurité de l’électricité produite par les systèmes d’énergie solaire. Il peut transmettre les deux types de courant, c’est-à-dire le courant continu (DC) ou le courant alternatif (AC).

Transmission en courant continu :

Il désigne le mouvement de l’électricité en un flux constant dans une seule direction : la charge électrique sur des connexions à sens unique. Parfois utilisé pour fournir aux villes de l’électricité produite sur de longues distances dans des fermes solaires éloignées, il présente moins de pertes que le transport en courant alternatif et est donc plus efficace.

AC Transmission :

La transmission par courant alternatif, aussi extrême soit-elle, utilise des courants inversés parce que la direction du courant s’inverse périodiquement. La plus courante est la distribution de courant alternatif, utilisée dans la plupart des foyers et des entreprises. Il peut être facilement adapté à différents niveaux de tension afin d’assurer une alimentation efficace sur des distances courtes à moyennes.

B. Onduleur

Les onduleurs sont des composants importants des systèmes d’énergie solaire, qui convertissent le courant continu.

Fonction et principe :

Les onduleurs sont les dispositifs qui convertissent le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif utilisé dans les maisons et les entreprises. Leur fonction est similaire à celle de la compatibilité avec le réseau, qui consiste à adapter l’énergie produite de manière à ce qu’elle puisse être utilisée directement ou réinjectée dans le réseau.

Types et fonctions :

  1. Onduleurs en série : Ce type d’onduleur est le plus courant dans les systèmes résidentiels où plusieurs panneaux solaires sont connectés en série. Ils sont rentables et idéaux pour les petites installations.
  2. Micro-onduleurs :l’installation de micro-onduleurs sur chaque panneau permet de maximiser l’efficacité par panneau séparé et d’améliorer les capacités de surveillance.
  3. Onduleurs centraux :Les onduleurs centraux fonctionnent bien dans les fermes solaires à grande échelle, car ils gèrent des volumes d’électricité de grande puissance provenant de plusieurs panneaux.

C. Système de distribution

Le système de distribution permet de distribuer de manière sûre et efficace l’électricité produite par les panneaux solaires aux habitations, aux entreprises ou au réseau.

Tableaux de distribution et dispositifs de protection :

Un tableau de distribution fait office de centre de distribution : L’électricité provenant de l’onduleur est dirigée vers les différentes charges tout en assurant une protection adéquate des circuits. Les dispositifs électromagnétiques des dispositifs de protection tels que les disjoncteurs et les fusibles protègent les personnes contre les surcharges et les courts-circuits respectivement.

Exigences en matière de sécurité et de conformité :

Les codes et normes électriques doivent être respectés pour se conformer à la loi ; la sécurité et la fiabilité de l’énergie solaire distribuée exigent que les installations soient conformes aux réglementations locales et nationales. Outre la maintenance régulière, il faut veiller à la sécurité et à la conformité du système.

V. Système de surveillance et de contrôle

A.Système de surveillance

L’acquisition des données de surveillance occupe une place importante dans le fonctionnement de tout système d’énergie solaire. Il s’agit de collecter et d’analyser des données pour optimiser les performances d’un système. Surveillance et acquisition de données :

Les systèmes de surveillance recueillent des données sur différents paramètres du système d’énergie solaire, tels que la production des panneaux solaires, les performances de l’onduleur, l’état de la batterie (le cas échéant) et les conditions environnementales. Toutes ces informations fournissent une meilleure image pour l’évaluation de la santé et de l’efficacité du système.

Importance de la surveillance à distance :

La surveillance à distance permet d’accéder instantanément aux données du système depuis n’importe quel endroit ; les opérateurs peuvent donc détecter les problèmes dès qu’ils se produisent. Il facilite le dépannage, l’optimisation des performances et l’alerte précoce en cas de problèmes potentiels, d’où une production d’énergie maximale.

B. Système de contrôle

Le système de contrôle d’un système d’énergie solaire comporte des contrôles automatiques ainsi que des fonctions d’optimisation afin d’améliorer l’efficacité et la capacité globales du système.

Contrôle automatique et optimisation :

Les systèmes de contrôle utilisent l’automatisation pour contrôler les onduleurs ainsi que les systèmes de batteries, afin de garantir leur fonctionnement optimal. Ils modifient les paramètres en fonction des données en temps réel, des conditions météorologiques et des paramètres ajustables spécifiques à l’utilisateur afin de maximiser la production et le stockage d’énergie.

Stratégies de contrôle et algorithmes :

Parmi les stratégies de contrôle et les algorithmes utilisés, on peut citer les suivants :

Suivi du point de puissance maximale (MPPT) :

Cela permet d’optimiser la production des panneaux solaires en forçant une charge à rechercher les points de puissance maximale.

Contrôle de l’interaction avec le réseau :

Cela permet de s’assurer que l’électricité est injectée dans le réseau de manière régulière, en tenant compte de la tension et de la fréquence.

Gestion du stockage de l’énergie :

Les algorithmes de contrôle des systèmes de batteries déterminent si les batteries doivent être chargées ou non, en fonction de la demande du réseau et du prix de l’énergie.

La ligne de fond

Par essence, l’ensemble du système est une merveille d’ingénierie, de science fondamentale et d’innovation. Chaque élément a son importance dans le processus, depuis la collecte des rayons du soleil jusqu’au stockage de l’énergie propre et à sa distribution pour utilisation. Le développement durable étant la priorité du moment, les systèmes d’énergie solaire révolutionnent le paysage énergétique mondial. Si nous continuons à utiliser le soleil, cet avenir sera plus lumineux, plus propre et plus vert que jamais. Rejoignez la révolution solaire et laissez le soleil alimenter votre monde.

Pour plus d’informations sur les batteries, vous pouvez consulter le site web de JYC Battery à l’adresse suivante