Un système solaire hybride de 5 kW est défini par quatre chiffres, pas un seul. Le 5 kW dans un nom de modèle décrit généralement la puissance continue en courant alternatif, tandis que le tableau est évalué en kWp, la batterie en kWh d'énergie stockée, et la capacité de surcharge en un dépassement de courte durée qui tend à se situer plus bas dans la fiche technique. Les systèmes comparés uniquement sur le kW principal montrent l'écart lors de la mise en service, lorsqu'une pompe démarre ou qu'une charge en soirée fonctionne plus longtemps que la batterie ne peut supporter. Les vérifications ci-dessous expliquent ce qu'il faut corriger par écrit avant qu'une devis ne devienne une commande.

Que décrit réellement le 5kW dans un système solaire hybride ?

Dans un système hybride, la puissance passe par plusieurs conversions. Le tableau PV alimente un bus en courant continu, la batterie tamponne ce bus, et un onduleur produit du courant alternatif pour la charge. Un générateur ou le réseau peut alimenter le même bus pour la charge. Chaque conversion a sa propre capacité, et les noms de modèles indiquent généralement uniquement la puissance continue en courant alternatif de l'onduleur, car c'est la donnée que l'acheteur peut comparer aux charges des appareils.

Le facteur de puissance est le premier endroit où le chiffre peut induire en erreur. Un onduleur de 5 kW évalué à facteur de puissance unitaire délivre 5 kW à une charge résistive. Une charge consommant 5 kW à un facteur de puissance de 0,8 nécessite environ 6,25 kVA, donc une unité évaluée à 5 kVA fonctionne à sa limite alors qu'une unité évaluée à 5 kW à 0,8 de facteur de puissance ne le fait pas. Vérifiez si la fiche technique indique kW, kVA, ou les deux, et à quel facteur de puissance.

Les changements d'architecture modifient également la signification de la puissance nominale. Une unité tout-en-un regroupe un onduleur, un contrôleur de charge MPPT et une batterie dans un seul boîtier ; un système séparé les distingue, ce qui permet d'ajouter une batterie plus grande ou un onduleur différent ultérieurement. Les stations d'énergie hybrides tout-en-un de Tide Power commencent à 10kVA (TP-10P) avec des modules de batterie LFP de 5,12 kWh, ainsi une charge continue de 5 kW se situe en dessous du plus petit modèle tout-en-un et devient généralement un choix entre un système séparé et une unité plus grande achetée avec une marge de croissance.

Quelle que soit l'architecture, les quatre puissances doivent figurer sur le devis avec leurs conditions, et le tableau de dégradation pour la température ambiante doit être placé à côté. Une puissance continue de 5 kW à 25°C n'est pas la même promesse que 5 kW à 45°C, ce qui correspond à ce qu'atteint un conteneur ou une salle de production mal ventilée.

Adapter votre profil de charge à une puissance de 5 kW

Commencez par la charge, pas par l'onduleur. Deux sites avec le même pic de 5 kW peuvent nécessiter des batteries très différentes : l'un fait fonctionner un chauffage de 3 kW pendant deux heures, l'autre fait fonctionner 600W d'équipements de communication en permanence.

Convertissez chaque charge en énergie quotidienne en kWh quotidiens = somme des (watts × heures) ÷ 1000. Une charge de 200W fonctionnant 24 heures consomme 4,8 kWh par jour. Quatre telles charges consomment 19,2 kWh par jour, ce qui dépasse la capacité d'un seul module de batterie de 5 kWh à tout niveau de décharge.

Ensuite, séparez la demande continue, la demande de pointe et sa durée, ainsi que le courant de démarrage du moteur. Les moteurs à induction en ligne directe tirent plusieurs fois leur courant de fonctionnement au démarrage, et la valeur correspond à la fiche du moteur en tant que courant de rotor bloqué. Ce chiffre, et non les watts en fonctionnement, détermine si un onduleur de 5 kW avec une capacité de surcharge à court terme deux fois la nominale pendant quelques secondes peut démarrer une pompe donnée.

Appliquez un facteur de diversité que vous pouvez justifier et enregistrez l'hypothèse. La mise en service ne correspond rarement à un tableau Excel basé sur les totaux de la plaque signalétique. Sur un site existant, un ampèremètre à pince ou un enregistreur sur plusieurs jours a plus de poids qu'une liste d'appareils, car il capture les pics simultanés que cette dernière masque.

Vérifications du tableau PV et de la fenêtre MPPT pour un onduleur de 5 kW

Le tableau est dimensionné en kWp et l'onduleur en kW, et ils ne doivent pas nécessairement correspondre. Un ratio courant continu / alternatif légèrement supérieur à 1 est courant sur les systèmes hybrides, car la production du tableau dépasse rarement la puissance nominale pendant longtemps. La valeur supplémentaire du tableau vaut-elle le rendement supplémentaire ? C'est un choix de conception, pas une exigence de spécification.

La tension en chaîne est un point où de nombreux modèles de 5 kW échouent à une vérification. La tension en circuit ouvert la plus haute atteinte par une chaîne lors du matin le plus froid attendu doit rester en dessous de la tension d'entrée maximale en courant continu de l'onduleur. Les fiches techniques des modules donnent un coefficient de température Voc, négatif pour le silicium cristallin, ce qui signifie que la tension de chaîne augmente lorsque la température baisse. Utilisez le coefficient de la fiche technique et la température minimale de conception du site plutôt qu'une journée moyenne.

À l'autre extrémité de la plage, la tension maximale de puissance de la chaîne à la température de cellule la plus chaude doit rester au-dessus de la tension de démarrage MPPT de l'onduleur, sinon la chaîne reste inactive pendant l'après-midi le plus chaud. Les fenêtres MPPT diffèrent selon les modèles de la même classe de 5 kW, donc la conception de la chaîne suit la fiche technique réelle plutôt que la classe.

L'ombrage doit être inclus dans le même calcul. Une chaîne avec un module ombragé perd plus que la part de ce module, et un onduleur hybride ne peut pas compenser cette perte en chargeant la batterie plus intensément plus tard.

Spécifications du banc de batteries et énergie utilisable à 5 kW

Le courant de la batterie est la vérification la plus souvent ignorée. Une décharge de 5 kW à partir d'un banc nominal de 48V tire environ 104A (5000 ÷ 48). Les câbles, fusibles, barres omnibus, le BMS et l'entrée DC de l'onduleur doivent supporter ce courant en continu, pas seulement lors d'une surcharge. Une architecture de batterie à haute tension réduit le courant pour la même puissance, ce qui explique pourquoi les batteries en rack au-dessus de 48V apparaissent dans des systèmes hybrides plus grands.

Les kWh inscrits sur la plaque ne représentent pas l'énergie utilisable. L'énergie utilisable dépend de la profondeur de décharge autorisée par le fabricant, de la température de fonctionnement et de la capacité que le pack conserve en fin de vie. Demandez les kWh utilisables au taux de décharge et à la température que votre site rencontrera. Un banc déclaré à 5 kWh qui fournit près de sa capacité à une charge légère en délivre moins lorsqu'une charge complète de 5 kW augmente le taux de décharge.

Les packs au phosphate de fer lithium et les bancs au plomb-acide se comportent différemment sous la même étiquette. Les bancs au plomb-acide sont généralement limités à une profondeur de décharge partielle pour préserver leur durée de vie, tandis que les packs LFP publient souvent une part utilisable plus élevée. Utilisez le chiffre correspondant au modèle précis plutôt que la chimie en général.

Le champ de certification doit être lu aussi attentivement que la capacité. La norme IEC 62619 couvre les exigences de sécurité pour les cellules et batteries au lithium dans les applications industrielles, et elle ne définit pas la durée de vie en cycle, le débit ou un garantie [1]. La norme UL 9540 est une liste au niveau du système liée à une combinaison spécifique d'enceinte, de batterie et de contrôles, donc une liste pour une configuration ne se transfère pas à une autre [2].

Incluez le critère de fin de vie dans le contrat avant de signer. Un seuil de capacité à une condition de test déclarée vous donne quelque chose contre quoi mesurer plus tard ; un nombre de cycles seul ne suffit pas.

La dimensionnement de la batterie est généralement l'endroit où une conception de 5 kW est gagnée ou perdue. <BESS compact : votre solution intelligente pour l’indépendance énergétique et l’efficacité des coûts> couvre la façon dont le stockage compact de la batterie est positionné pour les sites qui souhaitent réduire le temps de fonctionnement du diesel.

Vérifications de l'onduleur, du transfert et de l'interface réseau

L'efficacité de conversion est généralement citée à son pic, qui se situe quelque part au milieu de la plage de charge. Demandez le chiffre d'efficacité pondérée si la fiche technique en fournit un, et vérifiez où se situe votre charge typique sur la courbe. Une unité fonctionnant près de sa pleine puissance pendant des heures chaque jour ne correspond pas à son chiffre maximal.

Le temps de transfert est important lorsque la charge inclut du matériel informatique, des contrôles ou un instrument de laboratoire. Un transfert mesuré en millisecondes maintient la plupart des charges électroniques en fonctionnement ; un break plus long les redémarre. Obtenez le chiffre et sa condition de test, puis décidez si la charge tolère le break.

L'interaction avec le réseau est une voie de conformité distincte. La norme IEEE 1547 établit les exigences d'interconnexion pour les ressources énergétiques distribuées en Amérique du Nord [3], et la norme IEC 61727 concerne l'interface utilitaire pour les systèmes PV dans d'autres marchés [4]. La protection contre l'îlotage fait partie des deux. Confirmez quelle norme l'utilité locale exige avant de commander, car cela modifie les réglages de protection, le firmware et parfois le modèle de l'onduleur lui-même.

La sécurité de l'onduleur est couverte séparément par la norme IEC 62109-1 pour les exigences générales et IEC 62109-2 pour les onduleurs [5][6]. Le certificat doit indiquer le modèle exact et l'édition de la norme, et non une famille de produits.

Confirmez également la fenêtre d'entrée du générateur, la capacité de démarrage à deux fils, la classification de protection contre l'intrusion selon le lieu de montage, et si le modèle peut être parallélisé ultérieurement pour une seconde unité ou une batterie plus grande.

Les règles du réseau modifient les réglages de protection et le firmware, pas seulement la documentation. <Construire les réseaux résilients de demain : Solutions de micro-réseaux et de stockage d'énergie à l'échelle utilitaire de Tide Power> couvre l'intégration du stockage en microgrid et à l'échelle du réseau.

Dimensionnement d'un générateur de secours pour un système hybride de 5 kW

Le générateur dans un système hybride remplit deux fonctions : il supporte la charge que l'onduleur transmet pendant qu'il se charge, et il recharge la batterie dans un délai acceptable. Se baser uniquement sur la puissance nominale de l'onduleur de 5 kW laisse ces deux fonctions à moitié réalisées.

Additionnez les deux charges. Un banc de 48V acceptant 50A de charge consomme environ 2,4 kW aux bornes de la batterie (48 × 50 ÷ 1000), et les pertes du chargeur augmentent la consommation du générateur. Ajoutez la charge du site qui doit fonctionner pendant la charge, puis ajoutez une marge pour le démarrage et le vieillissement. Un générateur dimensionné uniquement pour la charge du site mettra longtemps à recharger une batterie déchargée ; un seul dimensionné uniquement pour la charge ne supportera pas la charge.

Les moteurs diesel maintenus à faible charge pendant de longues périodes fonctionnent de manière inefficace et peuvent subir une combustion incomplète. La solution pratique consiste à dimensionner l'unité pour la charge de charge et la demande réelle du site, et à éviter un générateur bien plus grand que les deux.

Le contrôle est le prochain détail. L'onduleur nécessite un signal de démarrage à deux fils et un réglage du générateur support qui correspond à la fenêtre de tension et de fréquence de l'unité. Testez la séquence, y compris un démarrage échoué et une alarme de batterie faible, avant que le site ne devienne opérationnel.

Le choix du boîtier dépend du site. Un ensemble conteneurisé convient aux endroits poussiéreux, chauds ou côtiers où l'équipement nécessite une protection et un accès pour la maintenance, tandis qu'un ensemble ouvert convient à une salle de machines avec sa propre ventilation et traitement acoustique.

La sélection du générateur dépend autant de la charge de charge que de la demande du site. <Comment choisir un générateur chez Tide Power> couvre le processus de sélection du générateur.

Champs de demande de devis et documents d'acceptation avant votre commande

Les demandes vagues produisent des devis vagues, et l'écart apparaît après la livraison. Le schéma ci-dessous est courant.

Rejetez cette ligne : “ système solaire hybride 5kW, batterie lithium de 10kWh, veuillez faire une offre. ”

Remplacez-la par : “ système solaire hybride 5kW en continu à 45°C d'ambiance et facteur de puissance de 0,8 ; profil de charge joint avec courants de crête et de démarrage ; panneau PV de 6kWp avec Voc en chaîne à la température de conception minimale ; énergie utilisable de la batterie à la profondeur de décharge et au taux de C spécifiés ; hors réseau avec entrée de générateur ; certificats selon IEC 62109-1 et IEC 62619 avec édition et modèle listés. ”

Lisez la documentation de la même manière, en séparant ce que chaque enregistrement prouve de ce qu'il ne prouve pas.

La mise en service fournit alors la preuve qu'une fiche technique ne peut pas. Enregistrez la tension en circuit ouvert de la chaîne par rapport à votre maximum calculé pour le matin froid, la résistance d'isolation et la continuité de la terre des deux côtés, un test de charge à la puissance nominale continue, un test de transfert avec la charge critique réelle, la séquence de démarrage et de charge du générateur y compris un démarrage simulé échoué, ainsi que les réglages de protection et la version du firmware dans le dossier tel que construit.

Envoyez votre profil de charge avant d'approuver une conception de 5 kW

Envoyez le profil de charge avec la demande, pas après la commande. Indiquez la demande continue et de pointe avec leurs durées, les kWh quotidiens, le courant de verrouillage du rotor de chaque moteur, l'ambiance du site et l'altitude, le kWp de l'installation PV avec les tensions en chaîne, la chimie de la batterie et les kWh utilisables dont vous avez besoin, si le site est hors réseau ou connecté au réseau et le code réseau applicable, ainsi que tous les numéros de certificat requis pour le projet. Un chiffre en kW seul ne peut pas être vérifié par rapport à un site, et les quatre évaluations qui le suivent déterminent si le système supporte la charge dans les conditions que vous avez réellement.

Michael Chen
Tide Power Technology Co., Ltd.
[email protected]
+86 591 2806 8999

FAQ

Un système solaire hybride de 5 kW est-il suffisant pour une maison ?

Cela dépend de l'énergie quotidienne plutôt que de la demande de pointe. Un onduleur de 5 kW avec une batterie bien dimensionnée alimente confortablement l’éclairage, la réfrigération, l’électronique, une pompe à eau et un atelier la plupart des jours. La limite apparaît avec les charges thermiques : un chauffage ou un climatiseur tirant 3 kW à 4 kW pendant plusieurs heures vide rapidement une petite batterie et dépasse le rendement quotidien de l’installation. Comparez votre consommation quotidienne en kWh et votre demande nocturne avec la production attendue de l’installation pour votre localisation et saison avant de décider.

Combien de panneaux solaires un système hybride de 5 kW doit-il comporter ?

Le nombre dépend de la taille de l’installation que vous choisissez, pas de la puissance de l’onduleur. Si l’installation est dimensionnée à 5 kWp et que chaque module fait 400 W, le nombre est de 12,5, donc 13 modules ; avec des modules de 550 W, cela revient à environ 9. Le nombre est moins important que la configuration en chaîne. Vérifiez que les tensions en chaîne résultantes restent dans la plage MPPT de l’onduleur sur toute la gamme de températures, et que l’espace sur le toit ou au sol permet l’orientation nécessaire à l’installation.

Quelle capacité de batterie devrais-je associer à un onduleur de 5 kW ?

Travaillez à partir de l’énergie quotidienne et de l’autonomie, puis divisez par la part utilisable déclarée : kWh utilisables nécessaires = kWh quotidiens × jours d’autonomie ÷ part utilisable. Un site utilisant 8 kWh par jour avec deux jours d’autonomie et une part utilisable déclarée de 0,9 nécessite environ 17,8 kWh (8 × 2 ÷ 0,9). Vérifiez ensuite le courant de décharge, car une charge de 5 kW à partir d’un banc de 48 V tire environ 104 A et le BMS, le câblage et les fusibles doivent le supporter en continu.

Un système hybride de 5 kW peut-il faire fonctionner une pompe ou un climatiseur ?

Le courant de démarrage décide, pas la puissance en fonctionnement. Une pompe avec un courant de verrouillage plusieurs fois supérieur à son courant en fonctionnement peut faire staller un onduleur de 5 kW dont la capacité de surcharge ne dure que quelques secondes, tandis qu’un démarreur progressif ou un variateur de vitesse peut faire entrer la même pompe dans la limite. Vérifiez la plaque signalétique du moteur, la courbe de surcharge de l’onduleur avec sa durée, et si le compresseur ou la pompe démarre contre la pression, car cela augmente la demande de démarrage.

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[1] IEC 62619:2022, “Cellules secondaires et batteries contenant des électrolytes alcalins ou autres non-acides – Exigences de sécurité pour les cellules et batteries lithium secondaires, pour une utilisation dans des applications industrielles,” Commission électrotechnique internationale, Genève, 2022.

[2] ANSI/CAN/UL 9540, “Systèmes et équipements de stockage d’énergie,” Normes UL et Engagement, 2023.

[3] IEEE 1547-2018, “Norme IEEE pour l’interconnexion et l’interopérabilité des ressources énergétiques distribuées avec les interfaces de systèmes électriques associées,” IEEE, Piscataway, NJ, 2018.

[4] IEC 61727:2004, “Systèmes photovoltaïques – Caractéristiques de l’interface avec le réseau,” Commission électrotechnique internationale, Genève, 2004.

[5] IEC 62109-1:2010, “ Sécurité des convertisseurs de puissance pour une utilisation dans les systèmes d'énergie photovoltaïque – Partie 1 : Exigences générales ”, Commission électrotechnique internationale, Genève, 2010.

[6] IEC 62109-2:2011, “ Sécurité des convertisseurs de puissance pour une utilisation dans les systèmes d'énergie photovoltaïque – Partie 2 : Exigences particulières pour les onduleurs ”, Commission électrotechnique internationale, Genève, 2011.

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