Comment fonctionne un système solaire avec une solution de stockage.
Comprendre et choisir le matériel qui convient à son projet.
Définir son projet
La conception d’une installation photovoltaïque ne peut se limiter au choix de panneaux solaires, d’onduleurs ou de batteries sur la base de leurs seules caractéristiques techniques. Avant toute acquisition, il est essentiel de définir précisément l’usage auquel l’installation est destinée : système fixe résidentiel ou industriel, installation autonome, autoconsommation avec ou sans stockage, ou encore système embarqué pour véhicule, bateau ou habitat mobile.
Deux modes de fonctionnement :
Le système solaire ON-Grid ou hybride combine intelligemment énergie solaire, batteries et réseau électrique afin d’offrir une alimentation continue et sécurisée, même en cas de coupure de courant.
Ces systèmes privilégient en permanence l’utilisation de l’énergie solaire, stockant le surplus dans les batteries pour une utilisation ultérieure.
Lorsque la production solaire devient insuffisante, en soirée, par faible luminosité, le système puise alors l'énergie dans le batterie.Lorsque la batterie est entièrement déchargée, le système bascule alors automatiquement vers le réseau électrique, sans interruption pour l’utilisateur.
Le système solaire off-grid est particulièrement adapté aux habitations isolées ou aux particuliers qui souhaitent une autonomie énergétique totale.
Entièrement indépendant du réseau public, il fonctionne exclusivement grâce à l’énergie solaire et au stockage sur batteries. L’électricité produite est consommée en priorité et stockée afin d’assurer une alimentation stable et continue, de jour comme de nuit, sans subir les coupures ni les variations de tension du réseau.
Pour renforcer la sécurité d’approvisionnement, il est possible d’y associer un groupe électrogène de secours, recommandé en cas de besoins élevés ou de périodes prolongées de faible ensoleillement.
Le fonctionnement d’un système solaire hybride ou off-grid repose sur une gestion intelligente de l’énergie produite, stockée et consommée.
Une source d'énergie : des panneaux solaires.
Les panneaux photovoltaïques produisent de l’électricité sous forme de courant continu (DC). La quantité d’énergie générée varie en permanence en fonction de l’ensoleillement, de la température des panneaux et des conditions météorologiques. Afin de pouvoir exploiter cette énergie, le courant produit est d’abord acheminé vers un régulateur de charge MPPT (Maximum Power Point Tracking).
Un contrôleur du charge/convertisseur.
Le régulateur MPPT a pour mission d’optimiser en permanence le point de fonctionnement des panneaux photovoltaïques afin d’en extraire la puissance maximale disponible. Il adapte également la tension délivrée par les panneaux à celle du système de stockage, qu’il s’agisse d’une installation en 12 V, 24 V ou 48 V.
Un onduleur 220V.
Une fois régulée, l’énergie en courant continu est distribuée selon les besoins instantanés de l’installation :
- Lorsque des appareils électriques sont en fonctionnement, le courant continu est envoyé vers l’onduleur, qui le convertit en courant alternatif (AC) compatible avec les équipements domestiques alimentés en 230 V.
- Lorsque la production solaire est supérieure à la consommation du moment, l’excédent d’énergie est dirigé vers les batteries afin d’y être stocké pour une utilisation ultérieure.
Une batterie.
Durant les périodes où la production photovoltaïque diminue ou devient insuffisante — notamment en soirée, la nuit ou lors de conditions météorologiques défavorables — l’installation utilise automatiquement l’énergie préalablement stockée dans les batteries. L’onduleur prélève alors le courant continu des batteries et le transforme en courant alternatif afin d’assurer une alimentation stable et ininterrompue des différents équipements.
En option : un groupe électrogène.
Le système de gestion de l’énergie surveille en permanence l’état de charge des batteries afin de préserver leur durée de vie. Lorsque celles-ci atteignent le seuil minimal de décharge programmé, une source d’énergie de secours (backup) est automatiquement sollicitée pour prendre le relais et maintenir l’alimentation électrique.
Si aucune source d'énergie de sécurité n'est installée, le système se coupera et n'alimentera alors plus aucune charge afin de protéger la batterie. C'est le rôle du BMS.
Dans le cas d’un système hybride, cette fonction de secours est assurée par le réseau électrique public. L’onduleur hybride bascule automatiquement sur le réseau lorsque l’énergie solaire et la capacité de stockage deviennent insuffisantes, puis revient à l’énergie solaire dès que les conditions le permettent.
Dans une installation totalement autonome (off-grid), où aucun raccordement au réseau n’est disponible, la source de secours est généralement un groupe électrogène. Celui-ci démarre automatiquement lorsque le niveau de charge des batteries atteint un seuil critique ou lorsque la demande énergétique dépasse les capacités de production et de stockage du système solaire.
Cette architecture permet d’optimiser l’utilisation de l’énergie solaire tout en garantissant une alimentation électrique fiable, continue et sécurisée, quelles que soient les conditions d’ensoleillement ou les variations de consommation.
La particularité du système hybride réside dans sa capacité à servir également de secours en cas de coupure de courant. Il est possible de réserver un pourcentage de charge de la batterie, maintenu en permanence, qui n’est utilisé qu’en cas de disparition du réseau, garantissant ainsi une alimentation continue des équipements.