Dimensionnement d’un système d’accumulateurs

Dimensionnement d’un système d’accumulateurs

Comprendre le Dimensionnement d’un système d’accumulateurs

Vous êtes ingénieur(e) en électronique dans une entreprise qui développe des systèmes de stockage d’énergie pour des installations solaires domestiques.

On vous demande de dimensionner un système d’accumulateurs pour une maison utilisant une installation photovoltaïque.

La consommation quotidienne moyenne de la maison est de 8 kWh.

Objectif:

Dimensionner un système d’accumulateurs qui pourra alimenter la maison pendant 2 jours en cas de manque de production solaire, en supposant que la charge complète de la batterie devra fournir de l’énergie pendant ces deux jours sans recharge.

Données:

  • Consommation quotidienne de la maison : 8 kWh
  • Tension nominale du système : 48 V

Questions:

1. Calcul de la capacité nécessaire de la batterie

  • Calculez la capacité totale requise pour les batteries en ampère-heure (Ah).

2. Choix des batteries

  • Supposons que vous choisissiez des batteries au lithium-ion avec une densité énergétique de 250 Wh/kg. Calculez la masse totale des batteries nécessaires pour répondre aux besoins en capacité calculés.

3. Estimation de l’efficacité énergétique

  • Si chaque batterie a une efficacité de charge/décharge de 90%, calculez l’énergie réelle disponible après comptabilisation des pertes dues à l’inefficacité.

4. Évaluation de l’autonomie

  • Évaluez si le système dimensionné répond au besoin d’une autonomie de 2 jours. Prenez en compte la consommation quotidienne et l’énergie disponible après pertes.

5. Impact des températures

  • Discutez de l’impact potentiel de la température sur la capacité et l’efficacité des batteries, en supposant que les températures peuvent varier entre -5°C et 35°C.

Correction : Dimensionnement d’un système d’accumulateurs

1. Calcul de la capacité nécessaire de la batterie

  • Énergie totale nécessaire pour 2 jours: \( 8 \, \text{kWh/jour} \times 2 \, \text{jours} = 16 \, \text{kWh} \)
  • Conversion de kWh en Wh: \( 16 \, \text{kWh} = 16,000 \, \text{Wh} \)

Calcul de la capacité en Ah:

\[ Q = \frac{E}{V} \] \[ Q = \frac{16,000 \, \text{Wh}}{48 \, \text{V}} \] \[ Q \approx 333.33 \, \text{Ah} \]

2. Choix des batteries

Masse totale des batteries nécessaires:

\[ \text{Masse} = \frac{E}{\text{Densité énergétique}} \] \[ \text{Masse} = \frac{16,000 \, \text{Wh}}{250 \, \text{Wh/kg}} \] \[ \text{Masse} = 64 \, \text{kg} \]

3. Estimation de l’efficacité énergétique

Énergie réelle disponible après pertes:

\[ E_{\text{disponible}} = 16,000 \, \text{Wh} \times 0.90 \] \[ E_{\text{disponible}} = 14,400 \, \text{Wh} \]

4. Évaluation de l’autonomie

  • Énergie requise par jour: 8,000 Wh

Autonomie avec l’énergie disponible:

\[ \text{Autonomie} = \frac{E_{\text{disponible}}}{\text{Consommation quotidienne}} \] \[ \text{Autonomie} = \frac{14,400 \, \text{Wh}}{8,000 \, \text{Wh/jour}} \] \[ \text{Autonomie} = 1.8 \, \text{jours} \]

Le système dimensionné ne répond pas au besoin d’une autonomie de 2 jours sans recharge supplémentaire. Il manque environ 0.2 jours pour atteindre l’autonomie désirée.

5. Impact des températures

Les performances des batteries lithium-ion peuvent diminuer à des températures extrêmes. À -5°C, la capacité de la batterie peut diminuer de 10 à 20%, ce qui réduit encore l’autonomie du système.

À 35°C, bien que la performance soit généralement meilleure qu’à des températures négatives, une augmentation prolongée au-dessus de cette température peut accélérer le vieillissement de la batterie.

Dimensionnement d’un système d’accumulateurs

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