Systèmes solaires hybrides
Systèmes solaires hybrides hors réseau (avec groupe électrogène)
Afin d’assurer un approvisionnement fiable, les systèmes solaires photovoltaïques hors réseau (off-grid) sont souvent combinés à un deuxième générateur électrique, on parle alors de systèmes hybrides PV-diesel. Ce système est composé d’un champ photovoltaïque, d’un régulateur de charge, d’un onduleur-chargeur et d’un générateur de secours fonctionnant au fioul, à l’essence ou au diesel (groupe électrogène). Il peut également inclure un dispositif de stockage par batteries.
Le but de cette configuration est de garantir l’autonomie électrique, tout en s’assurant que l’emploi du groupe électrogène soit réduit au maximum, à une fois par semaine voire une fois par mois. Cela permet des économies de carburant et réduit l’usure du groupe électrogène, dont le coût d’exploitation est élevé. Le groupe électrogène n’est alors mis en marche que lorsque des appareils énergivores sont utilisés. Il peut aussi alimenter des charges triphasées, telles qu’un appareil de radiographie dans une clinique ou un équipement de soudage, et ainsi sécuriser les alimentations vitales dans les hôpitaux ou les aéroports, par exemple.
Dans les cas où un dispositif de stockage est intégré au système, il sera alimenté par l’énergie solaire produite en milieu de journée par les panneaux PV. Si elle n’est pas entièrement consommée, l’excédent peut être stocké dans des batteries.
L’onduleur-chargeur sert à charger les batteries grâce au générateur diesel quand celui-ci doit être mis en marche.
L’installation de ce type de système se fait en deux étapes :
- L’onduleur-chargeur et les batteries sont installés en premier – les batteries sont chargées par le groupe électrogène ; cela peut signifier que le générateur fonctionne pendant un long moment pour charger complètement les batteries.
- Ensuite, des modules PV sont installés avec un régulateur de charge solaire. L’idée est que les batteries soient principalement chargées par les modules PV, afin de réduire considérablement le recours au groupe électrogène.
Les batteries sont principalement chargées à travers l’énergie produite par les modules photovoltaïques. Par conséquent, le groupe électrogène sera mis en route moins fréquemment puisqu’il servira d’appoint uniquement quand les équipements énergivores appellent la charge. Le système photovoltaïque garantit en outre que les batteries soient continuellement chargées et prolonge ainsi leur durée de vie.
Un dispositif de commutation peut être intégré au système afin de permettre l’alimentation automatique des « charges prioritaires » quand le groupe électrogène est découplé. L’éclairage et les systèmes de sécurité figurent parmi les charges prioritaires.
On peut aussi choisir d’utiliser l’énergie stockée dans la batterie pour alimenter la charge prioritaire et ainsi économiser sur la taille de l’onduleur-chargeur et du parc de batteries (plus petit). Si, en raison d’un pic de consommation d’énergie ou pendant les périodes de faible irradiation solaire, la décharge des batteries est trop profonde, un système de démarrage automatique peut remettre en marche le groupe électrogène pour recharger les batteries.
Mini-réseau PV-diesel sans batteries
Les mini-réseaux (off-grid) sont des installations solaires autonomes qui peuvent alimenter en électricité plusieurs consommateurs non raccordés à un réseau d’électricité, tels que des foyers dans un village rural, une ferme en site isolé, un hôpital dans un village, ou une installation industrielle autonome. L’approvisionnement des consommateurs se fait grâce à un petit réseau électrique local, c’est pourquoi on parle aussi de mini-réseau (mini-grid).
Dans le contexte d’un mini-réseau alimenté par l’énergie photovoltaïque, on trouve également des générateurs diesel. On parle alors de systèmes hybrides PV-diesel. Si ceux-ci n’intègrent pas d’élément de stockage (souvent encore coûteux), l’énergie solaire peut servir à réduire la consommation de carburant des générateurs diesel.
Il est désormais possible d’économiser jusqu’à 60 % du prix du combustible, le gain exact dépend de plusieurs facteurs tels que le niveau d’irradiation solaire, le profil de charge des consommateurs et les types de générateurs employés. Un mini-réseau PV-diesel est utile pour les sites de production industriels et agroalimentaires nécessitant des charges élevées pendant la journée. Une analyse détaillée de chaque profil de charge est nécessaire pour dimensionner le système solaire PV. Il convient également de consulter les fournisseurs de systèmes pour s’assurer de la compatibilité des deux systèmes (PV et diesel).
Enfin, certains de ces systèmes mini-réseaux intègrent également de petites batteries pour couvrir les charges plus légères pendant les périodes creuses.