Qu'est-ce que le couplage CA de batterie ?

Alors que les systèmes de stockage d'énergie deviennent de plus en plus courants dans les applications résidentielles, commerciales et industrielles, de plus en plus d'utilisateurs commencent à s'intéresser à une question apparemment élémentaire mais pourtant essentielle : comment une batterie est-elle exactement intégrée dans un système d'énergie solaire ?

Dans les projets réels, une batterie n'est pas quelque chose que l'on peut simplement “brancher et utiliser”. La façon dont elle est connectée aux panneaux solaires, aux onduleurs et au réseau électrique a une incidence directe sur la flexibilité du système, l'efficacité globale et la facilité d'extension future. Parmi les architectures disponibles, le couplage batterie-AC est l'une des solutions les plus largement adoptées et communément acceptées aujourd'hui.

Le couplage AC définit si la batterie est connectée du côté AC ou du côté DC du système, ainsi que la manière dont l'énergie électrique est convertie pendant la charge et la décharge. La compréhension de ce concept permet non seulement de déterminer si le couplage CA est adapté à votre projet, mais aussi de comparer en connaissance de cause le couplage CA et le couplage CC.

Dans les sections suivantes, nous expliquerons ce qu'est le couplage batterie-AC, comment il fonctionne, en quoi il diffère du couplage CC et quelles sont les applications pour lesquelles il est le mieux adapté, afin de vous aider à prendre une décision plus claire et plus fiable.

Qu'est-ce que le couplage batterie-AC ?

Le couplage batterie-AC fait référence à une architecture de système dans laquelle la batterie est connectée au côté AC d'un système solaire ou électrique par l'intermédiaire d'un onduleur de stockage d'énergie dédié.

En d'autres termes, le système photovoltaïque et le système de stockage d'énergie fonctionnent indépendamment mais sont connectés au même bus CA. La batterie n'est pas directement connectée au côté CC des modules solaires ; elle se charge et se décharge par l'intermédiaire du courant alternatif.

En raison de cette architecture “découplée”, le couplage AC est particulièrement courant dans les applications qui exigent une grande flexibilité du système, notamment lorsque des batteries sont ajoutées à une installation solaire existante à un stade ultérieur.

Comment fonctionne le couplage batterie-AC ?

Pour comprendre le fonctionnement du couplage à courant alternatif, il faut essentiellement suivre le flux d'électricité dans le système, qui peut être divisé en deux parties : le processus de charge et le processus de décharge.

Processus de tarification

a) Le courant continu généré par les modules solaires ou d'autres sources de courant continu est d'abord converti en courant alternatif par l'onduleur PV.
b) L'énergie CA convertie circule dans le bus CA et est d'abord utilisée pour alimenter les charges locales, répondant ainsi à la demande d'électricité en temps réel.
c) Lorsqu'il y a un surplus d'énergie sur le bus CA, l'énergie CA excédentaire est reconvertie en courant continu par l'onduleur de stockage d'énergie et stockée dans la batterie.

Processus de décharge

a) Lorsque l'énergie de la batterie est nécessaire, le courant continu stocké dans la batterie est converti en courant alternatif par l'onduleur de stockage (CC→ CA).
b) Le courant alternatif converti peut alors être fourni directement aux consommateurs locaux ou injecté dans le réseau pour la fourniture d'électricité ou le commerce de l'énergie.

Grâce à cette coordination, la conversion bidirectionnelle entre le courant continu et le courant alternatif est réalisée, ce qui permet à la batterie de se connecter de manière transparente aux réseaux de courant alternatif ou aux charges de courant alternatif et d'effectuer une charge et une décharge flexibles.

Avantages et inconvénients du couplage batterie-AC

Comme toute architecture de système, le couplage AC présente à la fois des avantages et des limites, qui doivent être évalués sur la base de scénarios d'application spécifiques.

Avantages

Grande flexibilité

Le système de stockage d'énergie fonctionne en parallèle avec le système photovoltaïque ou le réseau sur le côté CA, ce qui permet un fonctionnement à la fois indépendant et coordonné. En cas de panne du réseau, le système peut rapidement passer en mode hors réseau pour alimenter les charges critiques.

Forte compatibilité

Les systèmes couplés au courant alternatif s'intègrent parfaitement aux réseaux ou équipements de courant alternatif existants, généralement sans nécessiter de modifications majeures du système. Ils prennent en charge des combinaisons d'onduleurs photovoltaïques et de dispositifs de stockage de marques et de modèles différents.

Excellente évolutivité

Le couplage AC est idéal pour ajouter des batteries aux systèmes photovoltaïques existants. Il n'est pas limité par la puissance nominale d'un seul dispositif et permet une expansion progressive de la capacité solaire ou du stockage en batterie pour répondre aux futures demandes d'énergie.

Inconvénients

Efficacité énergétique relativement faible

L'énergie solaire doit subir deux conversions - DC→AC→DC - avant d'être stockée dans la batterie. Chaque conversion entraîne des pertes, ce qui se traduit par une efficacité globale plus faible par rapport aux systèmes couplés en courant continu.

Coût du matériel plus élevé

Un onduleur de stockage d'énergie supplémentaire est nécessaire, ce qui augmente le coût global de l'équipement.

Besoin d'espace plus important

Un plus grand nombre d'équipements entraîne un plus grand besoin d'espace, ce qui impose des exigences plus élevées en matière de conditions du site et d'agencement du système.

Le principal avantage des systèmes de batteries solaires couplées au courant alternatif réside dans leur facilité d'installation et leur investissement initial relativement faible.

En outre, dans les systèmes à couplage CA, les panneaux solaires et le réseau électrique peuvent tous deux charger la batterie. Même lorsque la production solaire est insuffisante, la batterie peut toujours être chargée à partir du réseau, ce qui améliore la disponibilité globale du système.

Couplage AC contre couplage DC

Dans les systèmes à couplage CC, l'énergie CC provenant des panneaux solaires alimente directement l'onduleur de stockage. Une partie de l'énergie est convertie en courant alternatif pour les charges locales ou l'exportation vers le réseau, tandis que l'autre partie charge la batterie directement ou par l'intermédiaire d'un convertisseur CC-CC.

Élément de comparaison	Couplage AC	Couplage DC
Chemin de conversion de puissance	DC → AC → DC	DC → DC
Efficacité du système	Légèrement inférieur	Plus élevé
Complexité de l'installation	Plus facile, en particulier pour les systèmes photovoltaïques existants	Plus complexe, en particulier pour les rénovations
Configuration de l'onduleur	Onduleur PV + onduleur de stockage	Onduleur à accumulation
Flexibilité du système	Compatibilité multimarques élevée et forte	Exigences plus ou moins élevées en matière d'adéquation du système
Applications typiques	Modernisation des batteries, expansion progressive	Nouveaux projets donnant la priorité à une efficacité élevée

Globalement, le couplage à courant alternatif est idéal pour la modernisation et les systèmes flexibles, tandis que le couplage à courant continu est mieux adapté aux nouvelles installations qui donnent la priorité à une efficacité maximale du système.

Qu'il s'agisse de systèmes couplés en courant continu ou en courant alternatif, l'onduleur de stockage d'énergie est souvent le composant central de l'ensemble du système. Il joue un rôle essentiel dans la coordination de la production solaire, du stockage en batterie et de l'interaction avec le réseau, tout en déterminant l'efficacité, la fiabilité et l'évolutivité globales du système.

Le Onduleurs de stockage d'énergie solaire de la série THon sont conçues pour les applications de stockage d'énergie résidentielles et commerciales, offrant un support flexible pour l'alimentation du réseau, le photovoltaïque solaire et l'intégration de la batterie dans une large gamme de configurations de systèmes.

La série prend en charge le fonctionnement en parallèle de jusqu'à six unités, ce qui permet d'augmenter la capacité du système en fonction des besoins du projet. Avec une efficacité MPPT allant jusqu'à 99%, elle garantit une récolte d'énergie efficace même dans des conditions d'ensoleillement variables. Qu'elle soit déployée dans de nouveaux systèmes d'énergie hybride ou utilisée comme composant de base pour les mises à niveau et les rénovations de systèmes, la série THon permet de trouver un équilibre entre les performances, la fiabilité et l'extensibilité future.

Quand choisir un système couplé batterie-AC ?

Ajout d'un système de stockage à un système photovoltaïque existant

Pour les utilisateurs qui disposent déjà d'un système solaire photovoltaïque et qui souhaitent ajouter ultérieurement un système de stockage d'énergie, le couplage en courant alternatif est généralement la meilleure option, car il permet d'éviter des modifications complexes du système.

Plans d'expansion futurs

Dans les systèmes couplés au courant alternatif, le système photovoltaïque et le système de stockage sont relativement indépendants, ce qui permet d'augmenter la capacité du côté courant alternatif en fonction des besoins.

Scénarios d'intégration multi-énergie

Lorsque plusieurs sources d'énergie telles que l'énergie solaire, l'énergie éolienne et le réseau électrique doivent être intégrées, le couplage AC permet une coordination plus efficace des entrées et des sorties d'énergie dans le cadre d'un système unifié de gestion de l'énergie.

Exigences élevées en matière de compatibilité des équipements

Les systèmes couplés en courant alternatif offrent une plus grande compatibilité entre les différentes marques et modèles d'équipement.

Conclusion

Dans l'ensemble, les systèmes à batterie couplée au courant alternatif offrent des avantages évidents dans les projets de modernisation, d'augmentation de la capacité, d'intégration multi-énergie et dans les applications exigeant une grande flexibilité. Bien que leur efficacité énergétique soit légèrement inférieure à celle des systèmes couplés en courant continu, leur facilité d'installation, leur forte compatibilité et leur excellente capacité d'extension en font un choix mature et fiable pour les projets de stockage d'énergie modernes.

Lors du choix d'une architecture de système, il est recommandé d'évaluer les conditions du système existant, les contraintes budgétaires et la planification à long terme afin de déterminer la solution de stockage d'énergie la plus appropriée.