Alors que l’attention mondiale portée aux énergies renouvelables continue de croître, les systèmes de stockage par batteries solaires sont devenus un choix courant pour les ménages en quête d’indépendance énergétique, de économies de coûts et de responsabilité environnementale.
Déterminer le bon nombre de batteries solaires nécessite une analyse systématique des besoins énergétiques, des composants du système et des scénarios d’utilisation. Cet article détaille les principaux facteurs d’influence et méthodes de calcul pour vous aider à répondre à la question centrale : de combien de batteries solaires votre maison a-t-elle réellement besoin ?
Pourquoi installer des batteries solaires pour vos besoins en électricité domestique ?
Les batteries solaires servent de « réservoir d’énergie » aux systèmes photovoltaïques résidentiels. Ils répondent non seulement à la nature intermittente de la production d’énergie solaire, mais débloquent également de multiples valeurs pratiques :
Indépendance énergétique : réduisez la dépendance au réseau électrique et assurez une alimentation électrique continue en cas de panne de courant ou de panne de réseau.
Économies : stockez l'énergie solaire excédentaire générée pendant la journée pour une utilisation nocturne, évitez les tarifs d'électricité aux heures de pointe et optimisez l'utilisation de l'énergie autoproduite.
Protection de l'environnement et réduction des émissions : améliorez l'efficacité d'utilisation de l'énergie solaire propre et réduisez les émissions de carbone associées au réseau électrique.
Sauvegarde d'urgence : fournissez une alimentation fiable aux charges critiques telles que les réfrigérateurs, les équipements médicaux et les appareils de communication en cas d'urgence.
Réduction des pointes et remplissage des vallées : exploitez les mécanismes de tarification du temps-d'utilisation-de l'électricité pour stocker l'énergie pendant les périodes creuses-(prix bas-) et l'utiliser pendant les périodes de pointe (prix -élevé), réduisant ainsi les dépenses d'électricité à long-terme.
Comment calculer la consommation électrique quotidienne de votre maison pour déterminer les besoins en batterie ?
La consommation électrique quotidienne constitue la donnée fondamentale pour calculer les besoins de la batterie, reflétant directement la quantité totale d’énergie que le parc de batteries doit stocker.
Méthode de calcul : répertoriez tous les appareils électriques et enregistrez leur puissance nominale et leurs heures d'utilisation quotidiennes. L'unité de puissance nominale est le watt (W). Calculez la consommation électrique quotidienne totale à l'aide de la formule : Consommation électrique quotidienne (kWh)=Σ (Puissance de l'appareil (kW) × Heures d'utilisation quotidienne (h)).
Exemple : Un réfrigérateur de 150 W fonctionnant pendant 24 heures + 5 lumières LED (10 W chacune) utilisées pendant 5 heures + un routeur de 10 W fonctionnant pendant 24 heures. Le processus de calcul est de 0,15 kW × 24h + 0.05kW × 5h + 0.01kW × 24h, ce qui donne 4,09 kWh par jour.
Remarques : Faites la distinction entre les charges critiques et les charges non-critiques. Les charges critiques font référence aux appareils essentiels à utiliser en cas de panne de courant. Réservez une marge de 10 à 20 % pour faire face aux demandes de puissance inattendues et aux pertes du système.
Comment la capacité des panneaux solaires affecte-t-elle le nombre de batteries requises ?
La capacité des panneaux solaires et le stockage des batteries sont interdépendants. Les panneaux solaires sont chargés de générer de l’énergie pour le chargement, et leur taille affecte directement la configuration de la batterie.
Principe d'appariement : La puissance totale des panneaux solaires doit être suffisante pour couvrir la consommation électrique quotidienne du foyer et charger complètement les batteries pendant les heures d'ensoleillement disponibles.
Formule de calcul : Puissance requise des panneaux solaires (W) ≈ (Consommation électrique quotidienne (kWh) + Capacité de charge quotidienne de la batterie (kWh)) ÷ (Heures d'ensoleillement de pointe locales (h) × Efficacité du système). L'efficacité du système se situe entre 0,8 et 0,85.
Importance pratique : une capacité insuffisante des panneaux solaires entraînera une charge inadéquate de la batterie, nécessitant des batteries supplémentaires pour compenser le déficit énergétique. Une capacité excédentaire sans réglementation raisonnable peut entraîner une surcharge et un gaspillage de ressources. Par exemple, un foyer avec une consommation électrique quotidienne de 10 kWh et 4 heures d’ensoleillement maximal a besoin d’environ 4 kW de panneaux solaires pour charger de manière stable le parc de batteries de support.
Combien d’heures de soleil sont nécessaires pour charger complètement les batteries solaires ?
Le temps de charge debatteries solairesdépend de trois facteurs fondamentaux et varie considérablement selon les régions :
Facteurs d’influence principaux : puissance des panneaux solaires, capacité de la batterie et heures d’ensoleillement locales maximales. Une puissance de panneau solaire plus élevée réduit le temps de charge ; une plus grande capacité de batterie nécessite plus d’énergie ; Les heures d'ensoleillement locales maximales font référence à la durée quotidienne pendant laquelle l'intensité du soleil est suffisante pour une charge efficace.
Calcul général : Temps de charge (h) ≈ Capacité de la batterie (kWh) ÷ (Puissance du panneau solaire (kW) × Efficacité de charge du système). L'efficacité de charge du système se situe entre 0,8 et 0,9.
Référence régionale : la plupart des régions de Chine bénéficient de 3 à 5 heures d'ensoleillement quotidien maximal, tandis que des régions comme le Xinjiang et le Tibet peuvent atteindre 5 à 6 heures. Les zones pluvieuses du sud peuvent avoir seulement 2,5 à 3,5 heures. Une batterie de 10 kWh associée à un panneau solaire de 4 kW peut être complètement chargée en 3 à 4 heures environ dans des conditions idéales de 4 heures d'ensoleillement maximal.
Combien de batteries solaires sont nécessaires pour alimenter une maison 24h/24 et 7j/7 ?
Pour garantir une alimentation électrique 24 heures sur 24, les batteries doivent stocker suffisamment d’énergie pour une utilisation nocturne. Les calculs doivent tenir compte de la consommation électrique réelle et de l’efficacité du système :
Formule de base : Capacité nominale de la batterie requise (kWh) supérieure ou égale à (Consommation électrique quotidienne totale (kWh) × 1 jour) ÷ (Profondeur de décharge de la batterie × Efficacité de décharge). L'efficacité de décharge est de 0,9.
Différences entre les types de batteries : les batteries au lithium fer phosphate, couramment utilisées dans les ménages, ont une profondeur de décharge de 80 à 90 %, tandis que les batteries au gel ont une profondeur de décharge d'environ 50 %.
Exemple pratique : Un foyer avec une consommation électrique quotidienne de 4,09 kWh utilise des batteries au lithium fer phosphate avec une profondeur de décharge de 90 %. La capacité requise est calculée comme 4,09 ÷ (0,9 × 0,9), ce qui donne environ 5,05 kWh. Vous pouvez choisir un module de batterie de 5 kWh ou deux modules de 3 kWh pour augmenter la redondance.
Stockage d’électricité la nuit : de combien de batteries avez-vous vraiment besoin ?
Le stockage d’énergie nocturne se concentre sur les charges essentielles, ce qui rend les calculs plus ciblés qu’une alimentation complète sur 24 heures :
Étape 1 : Identifiez les charges nocturnes. Concentrez-vous sur les appareils photo utilisés après le coucher du soleil, tels que l'éclairage, les téléviseurs, les routeurs et les réfrigérateurs fonctionnant la nuit.
Étape 2 : Calculez la consommation électrique nocturne. Résumez la consommation énergétique des appareils utilisés exclusivement la nuit. Par exemple, la consommation d'énergie de 5 lampes LED est de 0,25 kWh, celle d'un téléviseur de 0,24 kWh et celle d'un réfrigérateur de 0,5 kWh, ce qui donne une consommation électrique nocturne totale de 0,99 kWh.
Étape 3 : Déterminez le nombre de piles. En utilisant la formule susmentionnée, un foyer avec une consommation électrique nocturne de 1 kWh a besoin d’une batterie au lithium fer phosphate de 1,3 à 1,5 kWh, en tenant compte de la profondeur de décharge et de l’efficacité. La plupart des foyers ont besoin d'une capacité de batterie de 3 à 10 kWh pour une alimentation nocturne fiable, ce qui correspond à 1 à 2 modules standard de 5 kWh.
Estimation des besoins en stockage de la batterie en cas de pannes de courant sur plusieurs-jours
Pour les zones sujettes à des pannes de courant prolongées, les batteries doivent couvrir les besoins électriques des charges critiques pendant plusieurs jours :
Formule de base : Capacité de la batterie (kWh) supérieure ou égale à (Consommation électrique quotidienne des charges critiques (kWh) × Jours de panne prévus) ÷ (Profondeur de décharge × Efficacité de décharge).
Paramètre clé : les « jours d'indisponibilité prévus » varient généralement entre 3 et 5 jours. Il est de 3 jours pour les zones ordinaires et de plus de 5 jours pour les zones reculées ou sujettes aux catastrophes.
Exemple de calcul : Un foyer avec une consommation électrique quotidienne de 2 kWh pour les charges critiques se prépare à une panne de courant de 3 jours et utilise des batteries au lithium fer phosphate avec une profondeur de décharge de 80 %. La capacité requise est calculée comme (2 × 3) ÷ (0,8 × 0,9), ce qui donne environ 8,33 kWh. Le choix de deux modules de 5 kWh, d'une capacité totale de 10 kWh, peut assurer une redondance suffisante.
Stockage des batteries solaires et tarifs-durée d'utilisation- : ce que vous devez savoir
Les mécanismes de tarification de l'électricité en fonction du temps-d'utilisation-créent des-opportunités d'économies de coûts pour le stockage sur batterie, l'essentiel étant de stocker l'énergie pendant les-périodes creuses et de l'utiliser pendant les périodes de pointe :
Comprendre le mécanisme de tarification : l'électricité du réseau est divisée en périodes de pointe, de repos et de vallée, les prix de l'électricité correspondant étant respectivement élevés, moyens et bas. Les périodes de pointe correspondent généralement aux pointes de consommation électrique des ménages en soirée, de 17h00 à 22h00 ; les périodes de vallée se déroulent généralement tard dans la nuit, de 23h00 à 7h00 le lendemain.
Sélection de la capacité de la batterie : pour économiser de l'argent grâce à l'arbitrage entre les périodes de pointe- et de vallée, la capacité de la batterie doit correspondre à la quantité d'électricité prévue pour être transférée des périodes de vallée aux périodes de pointe. Par exemple, un foyer consommant 8 kWh en période de pointe a besoin d’une batterie d’environ 10 kWh, en tenant compte des pertes d’efficacité.
Exigences de coordination du système : un onduleur hybride est nécessaire pour contrôler automatiquement la charge et la décharge de la batterie. Assurez la recharge pendant les périodes creuses (en utilisant l'énergie solaire ou le réseau) et la décharge pendant les périodes de pointe afin de maximiser les économies-de coûts.
Stratégies pour compenser la consommation d'énergie de votre ménage avec des batteries solaires
Pour maximiser la compensation de la consommation électrique du réseau, il est nécessaire de coordonner les panneaux solaires, les batteries et les habitudes d’utilisation de l’électricité et de formuler des stratégies ciblées :
Donner la priorité à l'autoconsommation : utilisez l'énergie solaire excédentaire pour charger les batteries pendant la journée et utilisez l'électricité stockée la nuit au lieu de l'énergie du réseau, réduisant ainsi la dépendance aux heures de pointe-et à l'alimentation électrique régulière du réseau.
Déplacement de charge : ajustez la durée d'utilisation des appareils-à haute consommation tels que les machines à laver et les chauffe-eau en fonction de la période de pointe de production d'énergie solaire pendant la journée, réduisant ainsi le besoin de batteries pour stocker l'électricité pour ces charges.
Optimiser le cycle de batterie : évitez les décharges profondes fréquentes, sauf pour les batteries au lithium fer phosphate. Maintenez le niveau de puissance entre 20 % et 80 % pour prolonger la durée de vie de la batterie et garantir un stockage d'énergie pour les besoins critiques.
Surveillance du système : utilisez des outils de surveillance intelligents pour suivre les données de production, de stockage et de consommation d'électricité, ajuster les modèles de consommation d'électricité et les paramètres du système et améliorer l'efficacité de la compensation.
Pourquoi un excès d’énergie solaire peut affecter les performances de la batterie ?
Sans une gestion raisonnable, une production solaire excessive peut endommager les batteries et réduire l’efficacité du système :
Risque de surcharge : lorsque l'énergie générée par les panneaux solaires dépasse la capacité de stockage de la batterie et qu'il n'y a pas de connexion au réseau ou de consommation de charge, la batterie peut être surchargée, endommageant les cellules et réduisant leur durée de vie.
Inefficacité du système : l'énergie excédentaire non utilisée est soit gaspillée, ce qui est plus courant dans les systèmes hors réseau-, soit doit être traitée via des mécanismes de contournement, ce qui augmente les pertes d'énergie.
Accumulation de chaleur : une surcharge continue ou des courants de charge élevés génèrent un excès de chaleur, dégradant les matériaux de la batterie et présentant des risques pour la sécurité.
Preventive measures: Install a Maximum Power Point Tracking (MPPT) solar charge controller with a conversion efficiency of >95% pour réguler le courant de charge. Utilisez un onduleur doté d'une fonctionnalité de connexion au réseau-ou configurez un système de gestion de charge pour rediriger l'énergie excédentaire vers des appareils-haute puissance lorsque la production est excédentaire.
Conclusion
Le nombre de batteries solaires nécessaires pour alimenter une maison n’est pas une valeur fixe. Cela dépend de la consommation électrique quotidienne, de la capacité des panneaux solaires, des conditions locales d’ensoleillement, des objectifs d’utilisation et de la technologie des batteries.
Les objectifs d'utilisation incluent l'alimentation électrique de secours, l'arbitrage de pointe-vallée et-la vie hors réseau. Les étapes clés sont les suivantes : calculer les besoins énergétiques réels, clarifier les charges essentielles, prendre en compte l'efficacité du système et les caractéristiques des batteries, et juger de manière globale en combinaison avec les conditions régionales telles que la durée d'ensoleillement et les politiques de tarification de l'électricité.
Pour la plupart des ménages urbains qui recherchent une alimentation électrique 24 heures sur 24 et 1 à 3 jours de secours d'urgence, un parc de batteries au lithium fer phosphate de 5 à 15 kWh est suffisant, correspondant à 1 à 3 modules standard de 5 kWh, associés à un système de panneaux solaires de 3 à 8 kW.
Les foyers hors réseau-ou ceux ayant une forte consommation d'énergie ont besoin d'une plus grande capacité, généralement supérieure à 20 kWh. Il est recommandé de consulter des installateurs professionnels pour-des évaluations sur site et des configurations personnalisées afin d'équilibrer les performances, le coût et la fiabilité.
