Problématique de l’énergie
Problématique de l’énergie CHAPITRE 2: Stockage de l’énergie et sites isolés
Technologies de stockage de l’énergie Liste non exaustive (La revue 3EI- Sept 2017) Stockage de l’énergie Energie massique (Wh/kg) Energie volumique (Wh/l) Rendement ou rendement de conversion Risques impactant la sécurité Hydrogène 33 000 2.75 à 1bar 2100 liquide 50% Explosion Essence Diesel 13 000 12 400 9 800 10 500 15 à 40% Bois 4000 1600 à 2000 Combustion lente Batteries 40 à 200 70 à 300 80 à 95% Dégazage, risques électriques Batteries == > Bons rendements lorsque l’énergie produite est précieuse
Différentes technologies de batteries Pour systèmes photovoltaïques Plomb Acide Li Fe PO4 Li-ion Energie massique (Wh/kg) 30 à 50 100 à 120 100 à 200 Nombre de cycles 600 à 1200 2000 500 à 1000 Autodécharge mensuelle 5% 10% Tension nominale 2V 3.2V 3.6V Avantages Coût Densité d’énergie, coût et cycles Densité énergie et puissance Inconvénients Faible nrj Mort subite Charge à basse température Sécurité et coût Coût (en €/kWh) 200 à 250 1000 à 1800
Différentes applications des batteries Batteries de démarrage : Démarrage véhicules thermiques ou GE Forts courants de démarrage pour un temps souvent inférieur à 1s On prélève beaucoup d’énergie sur un temps très court. Si on répète mort de la batterie Pas utilisable pour du cyclage = = > Batteries de voiture à ne pas utiliser en PV Batteries de traction : Chariots élévateurs ou petits véhicules Décharge de 60 à 80% quotidienne pour une recharge la nuit. Electrodes renforcées pour recharge rapide et decharge profonde.(batteries tubulaires) = = > Batteries pas adaptées aux systèmes PV car souvent faible rendement
Différentes applications des batteries Batteries stationnaires de secours : Télécoms et systèmes de secours Très peu utilisées, elles doivent posséder un bon maintien de charge, sans entretien. Cyclages pas fréquents = = > Batteries utilisables avec des systèmes PV si électrodes renforcées Batteries stationnaires Photovoltaïque: Systèmes PV isolés et raccordés Cyclages fréquents. = = > Batteries utilisables avec des systèmes PV
Vocabulaire sur les batteries
Vocabulaire sur les batteries Capacité en Ah : Dépend fortement du temps de décharge, du régime de décharge
Vocabulaire sur les batteries Documentation technique d’une batterie Capacité nominale donnée à C120
Vocabulaire sur les batteries
Vocabulaire sur les batteries
Technologies de batteries au Plomb
Technologies de batteries au Pb Type VRLA Technologie VRLA : Valve Regulated Lead Acid == > Batteries étanches Du gaz s’échappe de soupapes de sécurité qu’en cas de surcharge ou défaillance == > SANS ENTRETIEN 2V OPzV 12V AGM 12V GEL Block Absorbant Glass Mat ( natte en fibre de verre) Courant de décharge élevé Pour temps court == > Télécom, démarrage, secours Electrolyte sous forme de gel Durée de vie plus longue et cyclages plus grands que AGM
Technologies de batteries au Pb Type VRLA Batteries AGM : .500 cycles à décharge 100 %* exceptionnel .750 cycles à décharge 50 % .1800 cycles à décharge 30 % Résistance interne plus faible, plus de pèche Accepte un peu mieux les températures élevées 12 V 8 à 250 Ah 7ans < Durée de vie < 10 ans == > Télécommunication, démarrage, secours
Technologies de batteries au Pb Capacité nominale: 10 hr discharge at 25 °C Durée de vie en floating: 20 years at 20 °C Durée de vie en cyclage: Technologies de batteries au Pb Type VRLA Batteries GEL : 12 V 60 à 265 Ah Capacité nominale: C20 à 25 °C Durée de vie en floating: 12 ans à 20 °C Durée de vie en cyclage: 500 cycles à décharge 80% 750 cycles à décharge 50% 1800 cycles à décharge 30% Batteries GEL : OPzV Ou Gel Long Life 2 V 600 à 3000 Ah Capacité nominale: C10 à 25 °C Durée de vie en floating: 20 ans à 20 °C Durée de vie en cyclage: 1500 cycles à décharge 80% 2500 cycles à décharge 50% 4500 cycles à décharge 30% 1500 cycles à décharge 80% 2500 cycles à décharge 50% 4500 cycles à décharge 30%
Technologies de batteries au Pb Capacité nominale: 10 hr discharge at 25 °C Durée de vie en floating: 20 years at 20 °C Durée de vie en cyclage: Technologies de batteries au Pb Type VRLA 1500 cycles à décharge 80% 2500 cycles à décharge 50% 4500 cycles à décharge 30%
Technologies de batteries au Pb Type OPZS Technologie batterie ouverte ou à électrolyte liquide : Durée de vie >20 ans à 20°C Batteries liquide ouvertes: Grandes capacités: 640Ah à 3210Ah en C10 == > 4560 en C120 - très longue durée de vie 1500 cycles à décharge 80 % 2800 cycles à décharge 50 % 5200 cycles à décharge 30 % - Bonne acceptation des températures élevées Batterie avec contrôle du niveau d’eau et rajout de l’eau == > ENTRETIEN - Nécessité d’une égalisation - Résistance interne élevée == > faible courant de décharge
Phases de charge d’une batterie
Bonne utilisation des batteries Pb Ne pas dépasser 50 % de décharge Ne pas dépasser courant de charge au delà de 20 % de capacité, de préférence 10 %, sinon échauffement La durée de la phase d’absorption est entre 4 et 12 heures) Utilisation sonde de la température Batteries OPzS à l’air libre ou local bien ventilé appliquer régulièrement tension pour faire bouillir contrôle régulier du niveau électrolyte Supporte mal température de plus de 30 °C > batterie OPzS ou AGM
Facteurs vieillissement 0 – Maintenir la batterie en état de décharge I – Décharge trop profonde de la batterie et nombre de cycle II – Charge trop rapide et charge partielle III – Charge insuffisante IV – Surcharge V – Température
Les différentes structures de charge et d’utilisation de l’énergie
Chargeur de batteries Charges en DC
Chargeur de batteries Et onduleur Onduleur Chargeur Charges en AC
Site isolé avec GE: DC Onduleur Charges en AC Chargeur
Site isolé avec GE: AC Onduleur/ Chargeur Onduleur PV Charges en AC
Dimensionnement en site isolé
Dimensionnement En site isolé
Dimensionnement En site isolé
Dimensionnement En site isolé