Qu'est-ce qu'une centrale solaire captive et comment fonctionne-t-elle

Définition d'une centrale solaire en autoconsommation

Une centrale solaire en autoconsommation est une installation de production d'énergie solaire construite, détenue et exploitée par des entreprises, des institutions ou des particuliers eux-mêmes, principalement pour satisfaire leur propre demande d'électricité. Contrairement à l'approvisionnement en électricité provenant du réseau public, il s'agit d'un système d'alimentation relativement indépendant, et l'électricité qu'elle produit est principalement fournie aux constructeurs eux-mêmes, tels que pour alimenter des usines, des écoles, des centres de données ou des grandes résidences.

Composants principaux d'une centrale solaire en autoconsommation et leurs fonctions

Panneaux solaires (modules photovoltaïques)

Ce sont les composants clés d'une centrale solaire, dont la fonction est de convertir l'énergie solaire en courant continu. Les panneaux solaires sont composés de plusieurs unités de cellules solaires. Lorsque la lumière du soleil frappe les panneaux, les matériaux semi-conducteurs (tels que le silicium) dans les cellules solaires absorbent les photons, générant des paires électron-trou. Sous l'action du champ électrique interne des cellules, les électrons et les trous se déplacent vers les deux pôles des cellules respectivement, formant ainsi un courant continu. Par exemple, le rendement de conversion photoélectrique des panneaux solaires en silicium monocristallin courants peut atteindre environ 15% - 20%, tandis que celui des panneaux en silicium polycristallin est légèrement inférieur, variant entre 13% - 18%.

Onduleur

Comme le courant continu est généré par les panneaux solaires et que la plupart des équipements électriques nécessitent un courant alternatif, la fonction de l'onduleur est de convertir le courant continu en courant alternatif. Il utilise des circuits électroniques complexes et des techniques telles que la modulation de largeur d'impulsion (PWM) pour convertir le courant continu en courant alternatif qui répond aux exigences du réseau électrique ou des équipements de charge. Par exemple, dans un onduleur de haute qualité, le courant continu peut être converti en courant alternatif d'une fréquence de 50Hz ou 60Hz (selon les normes du réseau électrique dans différentes régions) et d'une tension stable pour satisfaire les besoins de diverses charges en courant alternatif comme les moteurs et les équipements d'éclairage.

Contrôleur de charge (dans certains systèmes)

Le contrôleur de charge est principalement utilisé pour contrôler le processus de charge de la batterie de stockage (si elle existe). Il peut empêcher la surcharge et la décharge excessive de la batterie de stockage, protégeant ainsi sa durée de vie. Par exemple, lorsque la batterie de stockage est pleinement chargée, le contrôleur de charge coupera automatiquement le circuit de charge entre les panneaux solaires et la batterie de stockage ; lorsque la batterie de stockage a un niveau de charge faible, le contrôleur de charge peut contrôler la connexion de la charge pour éviter la décharge excessive de la batterie de stockage et assurer que celle-ci puisse fonctionner dans une plage de charge sûre.

Batterie de stockage (composant optionnel)

La batterie de stockage est utilisée pour stocker l'électricité produite par les panneaux solaires afin de pouvoir fournir de l'électricité lorsqu'il y a insuffisance de lumière solaire (par exemple, la nuit ou par temps nuageux). Les batteries de stockage courantes comprennent les batteries au plomb-acide et les batteries lithium-ion. Les batteries au plomb-acide ont un coût plus faible mais une densité d'énergie relativement faible et une durée de vie plus courte ; les batteries lithium-ion ont une densité d'énergie élevée et une longue durée de vie mais un coût plus élevé. Par exemple, dans certaines centrales solaires en autoconsommation hors réseau, la batterie de stockage peut stocker l'électricité excédentaire produite par les panneaux solaires pendant la journée et fournir de l'électricité aux équipements de charge tels que les systèmes d'éclairage et les équipements de surveillance la nuit.

Boîtier de distribution et système de surveillance

Le boîtier de distribution est utilisé pour distribuer l'électricité, distribuant le courant alternatif sortant de l'onduleur à chaque branche de charge. En même temps, il peut également protéger le circuit, par exemple en installant des disjoncteurs et des fusibles, pour prévenir les surcharges et les courts-circuits. Le système de surveillance est utilisé pour surveiller l'état de fonctionnement de la centrale solaire, y compris la puissance de génération des panneaux solaires, la tension et le courant de sortie de l'onduleur, le niveau de charge de la batterie de stockage (le cas échéant), et d'autres paramètres. Grâce au système de surveillance, les pannes d'équipement et les situations de génération d'électricité anormales peuvent être détectées en temps opportun, facilitant la maintenance et la gestion.

Processus de fonctionnement d'une centrale solaire en autoconsommation

Étape de génération d'électricité

En journée, lorsque la lumière du soleil est suffisante, les panneaux solaires absorbent l'énergie solaire et la convertissent en courant continu. Au cours de ce processus, la puissance de sortie des panneaux solaires sera affectée par des facteurs tels que l'intensité, l'angle et la température de la lumière du soleil. Par exemple, lorsque la lumière du soleil est directe et intense, l'efficacité de génération d'électricité des panneaux solaires est élevée et la puissance de sortie est grande ; alors que par temps nuageux ou lorsque l'angle du soleil est bas, l'efficacité de génération d'électricité et la puissance de sortie diminuent en conséquence.

Étape de conversion et de stockage de l'électricité (si une batterie de stockage est présente)

Le courant continu généré par les panneaux solaires entre d'abord dans la batterie de stockage pour y être stocké via le contrôleur de charge (s'il y en a un), ou passe directement à l'onduleur pour être converti en courant alternatif. Si une batterie de stockage est présente, lorsque cette dernière n'est pas pleinement chargée, le contrôleur de charge ajustera le courant de charge en fonction de l'état de charge de la batterie et de la puissance de sortie des panneaux solaires pour s'assurer que la batterie soit chargée de manière sûre et efficace. Lorsqu'il n'y a pas de batterie de stockage ou que la batterie est pleine, le courant continu passe directement à l'onduleur pour la conversion.

Étape d'alimentation en électricité

Le courant alternatif converti par l'onduleur entre dans le boîtier de distribution, et le boîtier de distribution distribue l'électricité à chaque branche selon les besoins de la charge pour alimenter divers équipements électriques. Au cours de ce processus, le système de surveillance surveillera en temps réel la génération et l'alimentation en électricité pour garantir la stabilité et la sécurité de l'alimentation. Si c'est une centrale solaire en autoconsommation connectée au réseau, après avoir satisfait sa propre demande d'électricité, l'électricité excédentaire peut être réinjectée dans le réseau électrique public ; si c'est une centrale solaire en autoconsommation hors réseau, lorsque la production d'énergie solaire est insuffisante (par exemple, la nuit), il est nécessaire de compléter l'alimentation en électricité par une source d'énergie de secours (tel qu'un groupe électrogène diesel).