Dimensionnement de la batterie
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Comment le dimensionnement des batteries est-il effectué pour une application donnée ?

L’utilisation de l’énergie solaire hors réseau devient de plus en plus populaire pour les applications domestiques, industrielles et municipales. En raison de la nature variable des sources d’énergie renouvelables, de nombreuses installations comprennent un système de stockage de l’énergie afin de pouvoir répondre aux pics de demande et lorsque la production d’énergie est limitée. Il existe des technologies de stockage alternatives mais la méthode de calcul du le dimensionnement de la batterie au plomb nécessaire est commun à toutes les chimies. Pour garantir un système qui satisfait aux exigences d’utilisation, il est nécessaire d’obtenir une image raisonnablement détaillée de la charge et de l’autonomie de la batterie.

Comment calculer le dimensionnement d'une batterie - comment calculer le dimensionnement d'une batterie

Il faut tenir compte de l’efficacité des composants du système pour convertir l’énergie de la source d’entrée à la demande de la batterie. Pour cela, la taille de la charge individuelle, la charge totale et les temps de fonctionnement individuels sont des facteurs cruciaux pour calculer une capacité de batterie précise pour les besoins du système. Qu’il s’agisse de l’unique source d’électricité ou d’une alimentation hybride, les caractéristiques de l’équipement et de l’application doivent être parfaitement comprises pour concevoir et spécifier une installation efficace et sans problème. Pour fournir de l’électricité pendant la nuit, en tout ou en partie, à partir d’un panneau solaire photovoltaïque, il faut des batteries pour stocker l’énergie électrique.

Qu'est-ce que le dimensionnement des batteries ?

Une approche méticuleuse du calcul de la charge d’autonomie garantira également que la sélection de la batterie solaire sera précise. Une spécification correcte de la batterie garantira non seulement une autonomie satisfaisante, mais aussi une durée de vie longue et rentable. Ce qui suit est un guide pour obtenir les informations détaillées et correctes nécessaires pour calculer la taille de la batterie requise pour maximiser ses performances, son efficacité énergétique et sa rentabilité.

Résumé de la méthode : Cette section permet de comprendre la méthode globale afin de fournir une explication de la méthodologie utilisée pour obtenir les données. Le calcul détaillé et les méthodes d’obtention des charges et des rendements sont donnés dans la section des opérations.

Un mauvais dimensionnement de la batterie peut conduire à...

Un mauvais dimensionnement de la batterie peut avoir rapidement des résultats indésirables. Dans les grandes installations de batteries, les pannes peuvent survenir rapidement en raison d’un mauvais dimensionnement des batteries. La capacité résultante peut ne pas être suffisante pour fournir le nombre d’heures requis pour une charge donnée. Il est très important de s’assurer que le dimensionnement de la batterie est effectué avec soin. Microtex aide tous ses clients si un dimensionnement de batterie doit être effectué.

Offre de Microtex :

  • Dimensionnement des batteries pour les onduleurs
  • Dimensionnement de la batterie pour le système solaire
  • Dimensionnement des batteries pour les installations solaires
  • Dimensionnement des batteries pour les véhicules électriques
  • Dimensionnement des batteries pour les systèmes hors réseau
  • Dimensionnement des batteries pour les onduleurs
  • Dimensionnement des batteries pour les sous-stations
  • Dimensionnement de la batterie en fonction de la charge

comment calculer la taille de la batterie nécessaire

  • Estimation de l’autonomie en heures (H)

C’est le temps pendant lequel la batterie doit fonctionner sans être rechargée. Ceci est désigné comme H Généralement, il y a plus d’une charge provenant de divers appareils et ces charges peuvent ne pas fonctionner en continu. Pour ces charges individuelles, il y aura des autonomies individuelles. Ceux-ci seront répertoriés séparément comme charge 1, 2, 3 etc., avec les temps de fonctionnement correspondants, c’est-à-dire les autonomies correspondantes. Ces autonomies individuelles sont désignées par h1, h2. h3 etc.

  • Calcul de la charge totale et moyenne (Lt et La)

Il est important d’évaluer le nombre total d’ampères-heures que la batterie doit fournir pendant son fonctionnement. Cependant, il est également important de connaître la variation des charges et le type de charge qui est utilisé. Le calcul de la charge peut être effectué de deux manières :

  • Estimation à partir de la cote de l’équipement
  • Mesure directe de la charge

Pour l’estimation à partir de la valeur nominale du composant, il est important de connaître non seulement la valeur indiquée mais aussi le facteur de puissance. De nombreuses charges comportent un élément inductif, comme un téléviseur, un réfrigérateur ou des lampes à DEL. Les charges individuelles (en wattheures) sont désignées par l1, l2, l3, etc.

La valeur nominale de la charge doit être ajustée pour son facteur de puissance en multipliant la charge par le facteur de puissance. Si la charge est obtenue par mesure, cette étape est inutile et la valeur mesurée peut être utilisée directement. La charge et la charge moyenne peuvent être calculées en prenant la somme des charges individuelles ou la charge maximale mesurée (Lt) puis en divisant par le nombre d’heures de fonctionnement de la batterie (H) pour obtenir la charge moyenne (La). Une méthode plus précise consiste à examiner les charges individuelles et leur temps de fonctionnement. Pour calculer le total des wattheures nécessaires, les charges sont multipliées par leur durée de fonctionnement.
L’efficacité du système

Le principe de base du fonctionnement d’un système solaire photovoltaïque ou d’une source d’énergie renouvelable est qu’il doit convertir l’énergie (watts) en une forme ayant une tension contrôlée pour le stockage ou l’utilisation directe par le biais d’un onduleur ou d’un convertisseur CC : DC où il y a une tension d’alimentation constante. Chaque opération de l’alimentation à la charge aura une perte d’efficacité qui doit être prise en compte lors du calcul de la quantité d’énergie disponible pour la période d’autonomie. Le rendement total du système dépend du nombre d’étages entre l’alimentation, la charge et le pourcentage de rendement à chaque étage.

Le principe de base du fonctionnement d’un système solaire photovoltaïque ou d’une source d’énergie renouvelable est qu’il doit convertir l’énergie (watts) en une forme ayant une tension contrôlée pour le stockage ou l’utilisation directe par le biais d’un onduleur ou d’un convertisseur CC : DC où il y a une tension d’alimentation constante. Chaque opération de l’alimentation à la charge aura une perte d’efficacité qui doit être prise en compte lors du calcul de la quantité d’énergie disponible pour la période d’autonomie. Le rendement total du système dépend du nombre d’étages entre l’alimentation, la charge et le pourcentage de rendement à chaque étage. Par exemple, l’efficacité totale d’un système simple sans stockage d’énergie serait :

  • Panneau PV —-> DC : DC —–> Onduleur —–>Charge

Production des panneaux solaires x efficacité du convertisseur CC (EDC) x efficacité de l’onduleur (EI) = production totale disponible.

Dans le cas du stockage de l’énergie, il faut également tenir compte de l’efficacité du chargeur de batterie, de l’efficacité de la chimie de la batterie lors de la décharge et de la charge. La perte de tension à travers les câbles est un autre facteur à prendre en compte pour le calcul de la puissance requise pour le dimensionnement de la batterie.

  • Sortie requise de la batterie solaire.

Il est possible de calculer le besoin en puissance simplement à partir du total des wattheures requis pendant la période d’autonomie en utilisant les valeurs mesurées ou calculées, comme expliqué dans la section 2. Cependant, le dimensionnement de la batterie du système solaire nécessaire pour fournir cette production nécessite une approche plus détaillée. Les paramètres suivants doivent être connus :

  • L’état de charge minimal de la batterie à la fin de l’autonomie.
  • L’état de charge maximal de la batterie à la fin de la période de charge.
  • La charge maximale de la batterie pendant la période d’autonomie.
  • Le moment où se produit le pic de charge
  • La perte de tension entre la batterie et la charge CC et la perte de tension entre l’onduleur et la charge CA.
  • Température de fonctionnement de la batterie

Ces états de charge maximum et minimum sont importants pour s’assurer que la batterie fournit non seulement une énergie suffisante pour la période d’autonomie, mais aussi que la batterie obtient le cycle de service prévu et qu’elle disposera d’un apport énergétique suffisant pendant la période de recharge pour achever le cycle de service. Les charges de pointe et leur apparition pendant la période de décharge sont importantes car elles provoquent une chute de tension.

Le dimensionnement de la batterie solaire doit être fait pour éviter que cette chute, y compris les pertes de tension dans le système, ne tombe en dessous de la tension de fonctionnement requise pour les charges ou l’onduleur. La capacité de la batterie solaire varie en fonction de la température. Plus la température est basse, plus la capacité est faible. La durée de vie de la batterie dépend également de sa température de fonctionnement : en général, plus la température est élevée, plus la durée de vie de la batterie est courte. Ces informations sur le dimensionnement de la batterie concernant la capacité et la durée de vie seront fournies par la L’équipe technique de Microtex. Vous pouvez contacter Microtex ici.

Estimation de la capacité disponible de la batterie en utilisant la charge moyenne

La charge moyenne peut être calculée par l’une des méthodes décrites, qui intègrent les inefficacités, le temps de fonctionnement, les charges de pointe et le moment où elles se produisent pendant la décharge. Ceci doit être utilisé pour estimer la capacité disponible requise par la batterie. Toutefois, ce n’est pas seulement l’énergie totale requise qui est importante, car il est peu probable qu’il y ait un prélèvement de courant uniforme sur toute l’autonomie. La charge de pointe est importante, surtout si elle se produit vers la fin de la période de décharge, car elle peut faire chuter la tension de la batterie en dessous du minimum nécessaire pour faire fonctionner l’équipement, même si la batterie a une capacité suffisante pour fournir l’énergie totale requise.

Dimensionnement de la batterie – Entrée requise pour la charge de la batterie

Le chargeur doit avoir un courant de sortie suffisant pour recharger la batterie jusqu’à l’état de charge requis pour achever la période d’autonomie. Il est important d’obtenir de Microtex le régime de recharge correct pour le type de batterie solaire utilisé et de prévoir suffisamment de temps pour la recharge requise. Il est nécessaire de tenir compte de l’efficacité du chargeur et de l’efficacité de la batterie à charger. L’efficacité du chargeur dépendra des pertes dues à la conversion de la source d’énergie à la batterie. Le fait qu’il s’agisse d’un transformateur, d’un chargeur à découpage ou à haute fréquence déterminera l’efficacité de la conversion.

D’autres pertes sont dues aux différences entre la tension de charge et la tension de décharge de la batterie, qui dépendront du profil de charge utilisé et du pourcentage d’état de charge que la batterie doit atteindre. Le rendement énergétique, c’est-à-dire ampères x volts x temps (wattheures), ne doit pas être confondu avec le rendement coulombien, c’est-à-dire ampères x temps (ampères-heures). La majorité des fabricants de batteries ne citent que l’efficacité de recharge coulombienne dans leur documentation. Ce n’est pas une mesure réelle de l’efficacité du système, qui devrait être mesurée en wattheures. L’équipe technique de Microtex vous conseillera sur le régime de charge et l’efficacité à des fins de calcul.

Dimensionnement des batteries pour le solaire

Microtex Dimensionnement des batteries solaires

Une fois que l’exigence de sortie est bien comprise en utilisant les méthodologies décrites, et que les caractéristiques de recharge sont identifiées, le dimensionnement de la batterie solaire peut être calculé. Voici l’équation :
Les watts totaux, y compris les inefficacités, retirés de la batterie = les watts totaux, y compris les inefficacités, introduits dans la batterie.

Deux autres facteurs sont la température ambiante et la profondeur de la décharge et de la recharge pour fournir la durée de vie du cycle et le temps de recharge nécessaires au fonctionnement de la batterie. La quantité de capacité de la batterie utilisée peut être exprimée sous forme de fraction, par exemple, si le SOC minimum est de 20% et le SOC maximum de 95%, la fraction de capacité est de 75% ou 0,75. La température de fonctionnement fournira la compensation pour la capacité et la DOD et le %SOC détermineront la taille de la batterie de sorte que :

  • Taille de la batterie = (watts totaux sortis/fraction de capacité) x compensation de température

Vous obtiendrez ainsi la taille correcte de la batterie, sans marge d’erreur. Il est recommandé d’ajouter une contingence de +5% à cette valeur finale pour garantir un fonctionnement sans problème.

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