Généralement, les systèmes photovoltaïques sont divisés en systèmes indépendants, systèmes connectés au réseau et systèmes hybrides. Selon le type d'application, l'échelle d'application et le type de charge, les systèmes d'alimentation photovoltaïque peuvent être classés plus précisément. Les systèmes photovoltaïques peuvent également être subdivisés en six types : petit système solaire (SmallDC) ; système simple DC (SimpleDC) ; grand système solaire (LargeDC) ; système d'alimentation CA et CC (AC/DC) ; système connecté au réseau (UtilityGridConnect) ; système d'alimentation hybride (Hybrid) ; système hybride connecté au réseau. Le principe de fonctionnement et les caractéristiques de chaque système sont expliqués ci-dessous.
1. Petit système d'énergie solaire (SmallDC)
Ce système se caractérise par une charge exclusivement CC et une puissance relativement faible. Sa structure est simple et son fonctionnement aisé. Il est principalement utilisé pour les installations domestiques, divers produits CC civils et les équipements de divertissement associés. Par exemple, ce type de système photovoltaïque est largement utilisé dans l'ouest de mon pays, où il utilise une lampe CC pour résoudre le problème de l'éclairage domestique dans les zones sans électricité.
2. Système CC simple (SimpleDC)
La particularité du système réside dans le fait que la charge est en courant continu et qu'aucune exigence particulière n'est imposée quant à sa durée d'utilisation. La charge est principalement utilisée en journée ; il n'y a donc ni batterie ni contrôleur. Sa structure est simple et son utilisation est immédiate. Les composants photovoltaïques alimentent la charge, éliminant ainsi le stockage et la restitution d'énergie dans la batterie, ainsi que les pertes d'énergie dans le contrôleur, et améliorant ainsi l'efficacité énergétique.
3 Système d'énergie solaire à grande échelle (LargeDC)
Comparé aux deux systèmes photovoltaïques précédents, ce système photovoltaïque reste adapté aux systèmes d'alimentation CC, mais il nécessite généralement une puissance de charge importante. Afin de garantir une alimentation électrique stable et fiable, le système correspondant est de grande taille, nécessitant un parc de modules photovoltaïques et un parc de batteries solaires plus importants. Ses applications courantes incluent la communication, la télémétrie, l'alimentation des équipements de surveillance, l'alimentation centralisée en zones rurales, les balises, l'éclairage public, etc. 4 Systèmes d'alimentation CA/CC (CA/CC)
Contrairement aux trois systèmes photovoltaïques mentionnés précédemment, ce système photovoltaïque peut alimenter simultanément des charges CC et CA. Sa structure comporte davantage d'onduleurs que les trois précédents pour convertir le courant CC en courant CA. La demande pour la charge CA est généralement importante, ce qui explique sa taille. Il est utilisé dans certaines stations de base de communication, alimentées en CA et CC, ainsi que dans d'autres centrales photovoltaïques, alimentées en CA et CC.
5 systèmes connectés au réseau (UtilityGridConnect)
La principale caractéristique de ce type de système solaire photovoltaïque est que le courant continu produit par le panneau photovoltaïque est converti en courant alternatif (CA) répondant aux besoins du réseau électrique par l'onduleur connecté au réseau, puis directement connecté au réseau. Dans un système connecté au réseau, l'électricité produite par le panneau photovoltaïque n'est pas seulement fournie au réseau CA extérieur, mais l'excédent est réinjecté dans le réseau. Par temps pluvieux ou la nuit, lorsque le panneau photovoltaïque ne produit pas d'électricité ou que l'électricité produite ne peut pas répondre à la demande, il est alimenté par le réseau.
6 Système d'alimentation hybride (Hybride)
Outre l'utilisation de panneaux solaires photovoltaïques, ce type de système utilise également des générateurs diesel comme source d'alimentation de secours. L'utilisation d'un système d'alimentation hybride vise à exploiter pleinement les avantages des différentes technologies de production d'électricité et à pallier leurs inconvénients. Par exemple, les systèmes photovoltaïques indépendants mentionnés ci-dessus présentent l'avantage de nécessiter moins d'entretien, mais présentent l'inconvénient d'une production d'énergie dépendante des conditions météorologiques et instable. Comparé à un système autonome en énergie, un système d'alimentation hybride utilisant des générateurs diesel et des panneaux photovoltaïques peut fournir une énergie indépendante des conditions météorologiques. Ses avantages sont les suivants :
1. L’utilisation d’un système d’alimentation électrique hybride peut également permettre une meilleure utilisation des énergies renouvelables.
2. Possède une grande praticabilité du système.
3. Comparé à un système de générateur diesel à usage unique, il nécessite moins d’entretien et consomme moins de carburant.
4. Meilleure efficacité énergétique.
5. Meilleure flexibilité pour l'adaptation de la charge.
Le système hybride a ses propres défauts :
1. Le contrôle est plus compliqué.
2. Le projet initial est relativement vaste.
3. Il nécessite plus d’entretien qu’un système autonome.
4. Pollution et bruit.
7. Système d'alimentation électrique hybride connecté au réseau (hybride)
Avec le développement de l'industrie de l'optoélectronique solaire, un système d'alimentation hybride connecté au réseau électrique est apparu, capable d'exploiter pleinement les panneaux solaires photovoltaïques, le réseau électrique et les machines à huile de réserve. Ce type de système est généralement intégré au contrôleur et à l'onduleur, et une puce informatique permet de contrôler entièrement le fonctionnement de l'ensemble du système. Il exploite pleinement diverses sources d'énergie pour optimiser son fonctionnement. Il peut également utiliser la batterie pour améliorer la garantie d'alimentation de la charge, comme le système d'onduleur CMS d'AES. Ce système peut fournir une puissance qualifiée aux charges locales et fonctionner comme un onduleur en ligne (ASI). Il peut également alimenter le réseau ou en être approvisionné.
Le système fonctionne généralement en parallèle avec le réseau électrique et l'énergie solaire. Pour les charges locales, si l'énergie électrique produite par le module photovoltaïque est suffisante, il l'utilise directement pour répondre à la demande. Si la puissance produite par le module photovoltaïque dépasse la demande de la charge immédiate, l'excédent est réinjecté dans le réseau ; si la puissance produite par le module photovoltaïque est insuffisante, le réseau électrique est automatiquement activé et utilisé pour répondre à la demande de la charge locale. Lorsque la consommation électrique de la charge est inférieure à 60 % de la capacité nominale du réseau de l'onduleur SMD, le réseau charge automatiquement la batterie pour assurer son maintien en charge pendant une longue période. En cas de panne de courant, de coupure de courant ou de mauvaise qualité du réseau, le système déconnecte automatiquement le réseau et passe en mode de fonctionnement autonome. La batterie et l'onduleur fournissent le courant alternatif requis par la charge.
Une fois le réseau rétabli, c'est-à-dire lorsque la tension et la fréquence sont rétablies, le système déconnecte la batterie et passe en mode réseau, alimenté par le secteur. Dans certains systèmes d'alimentation hybrides connectés au réseau, les fonctions de surveillance, de contrôle et d'acquisition de données peuvent également être intégrées à la puce de commande. Les composants principaux de ce système sont le contrôleur et l'onduleur.
Date de publication : 26 mai 2021