Comment fonctionne une station de recharge solaire pour véhicules électriques avec stockage par batterie ?

Une borne de recharge rapide en courant continu peut engendrer une forte consommation électrique concentrée sur un site dont la capacité réseau est déjà proche de ses limites. L'installation de la borne ne représente qu'une partie du projet. Garantir une alimentation électrique suffisante au moment opportun peut s'avérer la principale contrainte.

Une station de recharge solaire pour véhicules électriques avec stockage par batterie résout ce problème en coordonnant la production photovoltaïque, l'énergie stockée, l'alimentation du réseau et la demande de recharge. La batterie peut absorber l'énergie solaire lorsque la demande est faible, alimenter les bornes de recharge lorsque la demande augmente et réduire les pics de consommation du réseau. La valeur ajoutée réside dans la synergie de ces ressources plutôt que dans la performance de chaque composant pris individuellement.

Qu'est-ce qu'une station de recharge solaire pour véhicules électriques avec stockage par batterie ?

Une station de recharge solaire pour véhicules électriques avec stockage par batterie combine la production d'énergie photovoltaïque, un système de stockage d'énergie par batterie, le raccordement au réseau électrique (lorsqu'il est disponible), l'équipement de recharge et un système de gestion de l'énergie. Ce dernier surveille les sources et les charges disponibles, puis contrôle la distribution de l'énergie sur le site.

La demande en recharge rapide peut dépasser la production photovoltaïque instantanée, tandis que la production solaire varie au cours de la journée. Le stockage permet de pallier ce décalage temporel et énergétique.

Comment l'énergie circule-t-elle dans un système de charge PV-ESS ?

Le circuit d'alimentation dépend de la production solaire, de l'état de charge de la batterie, des conditions du réseau, de la charge du site et de la demande du chargeur.

L'énergie solaire peut desservir plus d'une destination

Lorsque l'énergie photovoltaïque est disponible, elle peut contribuer à la recharge, recharger la batterie ou réduire les importations d'électricité du réseau. Si la production excède les besoins de recharge immédiats et la demande du site, une partie du surplus peut être stockée dans les limites de charge de la batterie.

Une voiture électrique n'est pas toujours rechargée directement à l'énergie solaire. La couverture nuageuse, la recharge en soirée ou une forte demande au niveau du chargeur peuvent nécessiter l'utilisation de la batterie ou du réseau électrique.

Le stockage par batterie déplace l'énergie à travers le temps

Le stockage par batterie permet de dissocier la production solaire de la recharge du véhicule. L'énergie solaire produite en milieu de journée peut être stockée et utilisée ultérieurement, tandis que la même batterie peut également fournir un soutien de courte durée lors d'un pic de charge.

Sa contribution dépend de l'énergie utilisable, de la puissance de décharge, de la réserve d'état de charge et de la durée de l'événement. Une batterie dimensionnée uniquement en kWh journaliers peut s'avérer insuffisante pour un événement bref et intense.

L'énergie du réseau comble le déficit restant

Lorsqu'un raccordement au réseau est disponible, il peut fournir une partie de la demande de charge, recharger la batterie pendant certaines périodes ou compléter l'énergie photovoltaïque lorsque la production solaire diminue.

L'objectif est souvent de maintenir les importations du réseau dans une fourchette définie, tandis que le photovoltaïque et le stockage couvrent une partie de la charge de charge variable.

Pourquoi une station de recharge rapide pour véhicules électriques a-t-elle besoin d'un système de stockage de batteries ?

Le stockage par batterie est particulièrement utile lorsqu'il permet de résoudre une contrainte mesurable.

La demande de recharge peut dépasser la capacité du réseau électrique.

Un bâtiment commercial peut déjà utiliser une grande partie de sa capacité électrique. L'ajout de 120 kW ou 240 kW de demande de charge peut créer un nouveau pic de consommation. Un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) peut se décharger pendant ce pic et réduire la consommation supplémentaire sur le réseau, mais cela n'élimine pas automatiquement la nécessité d'une mise à niveau du réseau. L'utilisation des bornes de recharge, la puissance des batteries, la durée de décharge et les règles de raccordement locales restent des facteurs importants.

La production d'énergie solaire et la demande de recharge correspondent rarement exactement.

La production d'énergie solaire dépend de l'ensoleillement, tandis que la demande de recharge est liée au comportement des véhicules. Une borne de recharge peut être peu fréquentée en milieu de journée, lorsque l'ensoleillement est maximal, et plus sollicitée plus tard. Les véhicules de flottes peuvent également revenir dans un laps de temps très court.

Le stockage peut capter une partie de ce déséquilibre au lieu d'exporter ou de réduire la totalité du surplus d'énergie photovoltaïque.

La batterie peut limiter les pics de consommation électrique de courte durée.

Lorsque plusieurs véhicules se rechargent simultanément, le système de gestion de l'énergie (EMS) peut décharger la batterie afin de limiter les importations sur le site. Cette même stratégie peut contribuer à l'écrêtement des pointes de consommation ou à la gestion de la demande lorsque les tarifs et l'état du réseau rendent ces objectifs pertinents.

L'énergie solaire peut-elle réellement supporter la charge rapide en courant continu ?

Oui, mais la production solaire ne doit pas être considérée comme une source d'énergie fixe. Un chargeur de 120 kW ne nécessite pas exactement 120 kW de panneaux photovoltaïques, et un champ photovoltaïque de 120 kW ne fournira pas en permanence 120 kW à un chargeur.

La production photovoltaïque varie en fonction de l'ensoleillement, des conditions météorologiques et de l'heure, tandis que la demande de recharge s'adapte au rythme de charge des véhicules. Une conception pratique évalue donc conjointement la production photovoltaïque, le stockage par batterie et la contribution au réseau, en adaptant la puissance (kWh et kW) au profil du site.

Comment le système de gestion de l'énergie (EMS) coordonne-t-il l'énergie solaire, les batteries, le réseau électrique et les chargeurs ?

Le système de gestion de l'énergie (EMS) coordonne la production, le stockage, l'alimentation du réseau et la demande de recharge tout en maintenant le site dans les limites des batteries, des chargeurs et du réseau.

Il suit les conditions qui affectent le flux d'énergie

Le système de gestion de l'énergie (EMS) compare la production photovoltaïque, l'état de charge de la batterie, l'énergie injectée sur le réseau, la charge du site et la demande de bornes de recharge pour véhicules électriques. Ces valeurs peuvent varier indépendamment : la production solaire peut diminuer lorsque plusieurs véhicules se rechargent, ou la batterie peut atteindre son niveau de charge minimal lors d'une période de forte demande.

Si la demande de recharge augmente alors que l'apport du réseau est déjà proche de la limite du site, une décharge supplémentaire de la batterie peut s'avérer nécessaire. Une forte production photovoltaïque peut en revanche permettre de recharger la batterie ou de réduire la consommation du réseau.

Il définit les priorités d'intervention en fonction de l'objectif du site

Un site peut privilégier l'autoconsommation solaire, tandis qu'un autre peut se concentrer sur la limitation des importations du réseau ou la préservation des réserves de batterie pour les pics de charge ultérieurs.

Une stratégie typique consiste à privilégier l'énergie photovoltaïque disponible, à décharger la batterie lorsque la demande de charge dépasse la capacité du réseau, et à maintenir un niveau de charge minimal pour l'alimentation de secours ou les pics de consommation ultérieurs. Durant les périodes de faible demande, la batterie peut se recharger à partir de l'énergie photovoltaïque ou du réseau si la stratégie d'exploitation le permet.

Ces objectifs sollicitent la même énergie stockée, le système de gestion de l'énergie doit donc gérer à la fois la demande immédiate et l'énergie nécessaire ultérieurement.

Si l'énergie photovoltaïque, la décharge des batteries et l'importation autorisée sur le réseau ne peuvent pas répondre à la demande, la puissance de charge doit être réduite ou les sessions de charge priorisées dans les limites de fonctionnement du site.

Il coordonne les équipements de recharge et la communication du système

Le système de gestion de l'énergie (EMS) nécessite également une communication fiable avec les chargeurs, les contrôleurs de batteries, les compteurs et les plateformes de surveillance. Cette communication permet de gérer l'état des chargeurs, la charge, les pannes, le fonctionnement à distance et l'accès utilisateur. Bien que des protocoles comme OCPP et Modbus permettent l'échange de données, le site doit définir des règles claires concernant la priorité des chargeurs, l'injection sur le réseau, la réserve et les limites de puissance.

La station peut-elle continuer à charger pendant une panne de réseau ?

L'installation de panneaux photovoltaïques, d'un système de stockage et d'un chargeur ne garantit pas automatiquement le fonctionnement en cas de coupure de courant. Le fonctionnement sur îlotage nécessite des commandes compatibles, une isolation réseau sécurisée, un niveau de charge de la batterie adéquat, une puissance de décharge suffisante, la compatibilité du chargeur et une logique de protection.

La puissance de charge doit également être compatible avec la puissance disponible en mode îloté. Une batterie peut contenir suffisamment d'énergie pour plusieurs heures, mais ne pas fournir la puissance instantanée requise par plusieurs chargeurs rapides. La compatibilité avec le réseau et l'autonomie doit donc être vérifiée au niveau du système.

Quels sont les facteurs qui déterminent la taille appropriée des panneaux photovoltaïques, de la batterie et du chargeur ?

La puissance nominale du chargeur ne représente qu'une seule entrée. Le dimensionnement doit être déterminé en fonction de l'utilisation réelle du site.

La demande de charge définit le profil de puissance requis

Vérifiez les sessions quotidiennes, les chargeurs simultanés, la puissance moyenne et de pointe, le temps de charge et la rotation des véhicules. Un chargeur de 240 kW peut rarement fonctionner à pleine puissance, tandis que plusieurs sessions à puissance réduite peuvent tout de même générer une puissance de pointe soutenue.

La capacité du réseau définit le déficit de puissance

La question clé en matière de dimensionnement concerne l'écart entre la demande de bornes de recharge et la capacité disponible du réseau, ainsi que la durée de cet écart.

En supposant une demande de charge de 120 kW, la puissance disponible sur le réseau après déduction des autres charges est de 80 kW, sans contribution photovoltaïque ; en négligeant pour l’instant les pertes de conversion, le déficit est de 40 kW. Si cette situation perdure pendant une heure, la charge devra recharger 40 kWh. La capacité nominale réelle de la batterie doit également tenir compte de l’autonomie utile, des pertes, des charges auxiliaires, de la dégradation et de la capacité de réserve ; par conséquent, on ne peut pas simplement choisir une « batterie de 40 kWh ».

La production d'énergie photovoltaïque définit la contribution des énergies renouvelables

La capacité photovoltaïque, la production horaire, les variations saisonnières et la consommation du site déterminent la quantité d'énergie solaire pouvant alimenter la batterie ou les chargeurs. La production annuelle seule ne permet pas de connaître le calendrier.

Il conviendrait également d'inclure l'extension future du chargeur et une réserve de secours avant de finaliser la configuration. Gamme de systèmes de charge PV ESS offre une vision plus large des configurations intégrées d'énergie solaire, de stockage et de recharge.

Dans quels cas la recharge rapide solaire avec stockage est-elle la plus pertinente ?

Cette architecture est particulièrement pertinente là où la demande de recharge, les limites du réseau et la production solaire posent un problème évident de gestion de l'énergie. Les aires de service autoroutières peuvent nécessiter une forte puissance lors d'arrêts courts. Les parkings commerciaux peuvent combiner la production photovoltaïque diurne avec le temps de stationnement des véhicules et les besoins énergétiques des bâtiments. Les dépôts de véhicules peuvent connaître des pics de consommation prévisibles aux heures de retour, tandis que les sites soumis à des contraintes de réseau peuvent utiliser le stockage pour limiter les prélèvements supplémentaires sur le réseau.

Il s'agit de cas de fonctionnement différents ; par conséquent, la capacité de la batterie et la puissance du chargeur ne doivent pas être copiées d'un site à l'autre sans avoir examiné le profil de charge.

À quoi ressemble un système de charge rapide PV-ESS intégré ?

À SunwayNous intégrons l'entrée photovoltaïque, le stockage par batterie, les équipements de charge, la gestion de l'énergie et l'interaction avec le réseau autour du flux de puissance requis sur le site.

Les deux configurations utilisent un taux de charge/décharge de la batterie de 0,5 C, un refroidissement liquide intelligent, une connexion photovoltaïque directe en courant continu, une tension de sortie de charge de 150 à 1 000 V, la norme OCPP 1.6 et la communication Modbus. Elles sont conçues pour fonctionner aussi bien en mode connecté au réseau qu’en mode îloté.

La conception finale doit correspondre à la capacité du réseau, au potentiel photovoltaïque, à l'utilisation des chargeurs, aux exigences de réserve, à la protection et à l'extension.

Vérifiez l'équilibre énergétique du site avant d'ajouter des bornes de recharge rapide.

Avant de choisir le nombre de chargeurs ou la capacité de la batterie, définissez la puissance du réseau disponible sur le site, le profil de charge prévu, le potentiel photovoltaïque, les heures de fonctionnement et la réserve requise.

Partagez ces informations avec nous à Examinez votre projet de recharge PV-ESSUne conception utile devrait montrer comment l'énergie est censée provenir du réseau, des panneaux photovoltaïques et de la batterie pendant les périodes critiques, plutôt que de se baser uniquement sur la puissance nominale du chargeur.

FAQ

Q : Une borne de recharge solaire pour véhicules électriques peut-elle fonctionner lorsque la production solaire est faible ?

R : Oui, si une autre source d'énergie, comme un système de stockage par batterie ou le réseau électrique, est disponible. Le système de gestion de l'énergie (EMS) peut coordonner ces sources en fonction de la production photovoltaïque, de l'état de charge de la batterie, de la demande de charge et des priorités de fonctionnement.

Q : Le stockage par batterie peut-il réduire la capacité du réseau nécessaire à la recharge rapide en courant continu ?

A : Cela peut réduire la demande sur le réseau électrique pendant les pics de charge, lors de courtes périodes. La question de savoir si cela permet d'éviter une mise à niveau du réseau dépend de l'écart de puissance, de la durée, du taux d'utilisation du chargeur, de la capacité de la batterie et des exigences du réseau local.

Q : Quelle doit être la capacité de la batterie d'une borne de recharge pour véhicules électriques ?

A : La capacité de la batterie doit être déterminée en fonction de l'écart de puissance requis et de son autonomie, ainsi que du taux d'utilisation du chargeur, de la capacité disponible du réseau, de la production photovoltaïque, de la réserve d'état de charge, de la charge du site et des possibilités d'extension future. La puissance nominale du chargeur ne suffit pas à elle seule.