Principes de base et applications de la conception de systèmes hybrides éoliens et solaires

Principes de base et applications de la conception de systèmes hybrides éoliens et solaires

Pour faire simple, le système hybride éolien-solaire combine la production d’énergie solaire et éolienne, couplée à des dispositifs de stockage d’énergie, pour former un réseau micro-intelligent capable de fournir indépendamment de l’électricité aux maisons ou aux petits lieux. Le concept central de sa conception est d'utiliser la complémentarité naturelle de deux sources d'énergie pour obtenir une alimentation électrique plus stable et plus fiable qu'un système unique.

1. Principe de base : complémentarité spatio-temporelle et équilibre du système

Complémentarité des ressources : C'est la base fondamentale de la conception du système. L'énergie solaire présente des changements diurnes et solaires importants, avec une force pendant la journée et une absence la nuit ; Les ressources éoliennes ont souvent des configurations différentes selon les saisons, de jour comme de nuit. Par exemple, le vent peut augmenter la nuit ou par temps nuageux et pluvieux. Les deux se complètent naturellement en termes de temps et de conditions météorologiques, lissant ainsi la courbe de production d’électricité et réduisant la « période fenêtre de production d’électricité ».

Conception de l'équilibre du système : la clé de la conception est de rechercher l'équilibre dynamique entre la « production d'énergie », le « stockage d'énergie » et la « consommation d'énergie ». Autrement dit, en fonction de la demande d'énergie de l'utilisateur, la proportion de production d'énergie solaire et éolienne, la capacité de la batterie et la stratégie de contrôle sont raisonnablement configurées pour garantir que l'offre et la demande d'énergie sont auto-cohérentes la plupart du temps et éviter le gaspillage de production d'énergie ou une alimentation électrique insuffisante.

2. Étapes de conception de base et points clés

Analyse des besoins et évaluation des ressources :

Clarifier la demande en électricité : calculez en détail la consommation électrique quotidienne et trimestrielle du ménage (kWh) et faites la distinction entre les charges clés (telles que les réfrigérateurs, l'éclairage) et les charges réglables.

Évaluez les ressources locales : obtenez des données locales moyennes annuelles sur les heures d’ensoleillement et la vitesse du vent. Grâce à l'observation sur place, déterminez si l'emplacement d'installation bénéficie d'un ensoleillement suffisant et non obstrué et d'un vent stable et considérable. C'est la base pour déterminer la configuration du système et les avantages économiques.

Configuration de l'unité de production d'électricité :

Modules photovoltaïques : calculez la puissance totale des panneaux solaires requise en fonction de la demande électrique et des conditions d'ensoleillement. L'orientation de l'installation (généralement plein sud), l'angle d'inclinaison et l'évitement de l'occlusion sont essentiels.

Éolienne : choisissez un modèle avec une puissance et une vitesse de vent de démarrage appropriées en fonction des données de vitesse du vent. Il doit être installé dans un endroit ouvert, en hauteur, avec de faibles turbulences. Dans les zones où la vitesse moyenne du vent est inférieure à 4 mètres/seconde, la contribution de l'énergie éolienne est souvent limitée et doit être soigneusement évaluée.

Conception de systèmes de stockage et de contrôle de l’énergie :

Capacité de la batterie : C'est le « stabilisateur » du système. La capacité dépend de la quantité d’énergie qui doit être stockée pour faire face à des journées nuageuses continues, sans vent ni lumière. Si la capacité est trop grande, le coût augmentera ; si la capacité est trop petite, la protection sera insuffisante.

Contrôleur intelligent : le « cerveau » du système. Il doit être capable de gérer efficacement les apports d'énergie photovoltaïque et éolienne, de distribuer intelligemment l'énergie (en donnant la priorité à l'alimentation et à la recharge de la charge), de gérer la charge et la décharge de la batterie (éviter les surcharges et les décharges excessives) et d'obtenir une commutation transparente.

Intégration et installation du système :

Choisissez un onduleur correspondant (convertissez l'alimentation CC de la batterie en alimentation CA domestique) et concevez un système de distribution d'énergie et de protection contre la foudre sûr.

Assurez-vous que l'installation est solide, en particulier le mât de la tour de l'éolienne, qui doit pouvoir résister aux vents forts.

3. Principaux scénarios d'application

Zones isolées non couvertes par le réseau électrique : telles que les zones pastorales, les îles et les zones montagneuses, fournissant l'électricité principale aux ménages, aux avant-postes, aux stations météorologiques, etc.

Les endroits ayant des exigences élevées en matière de fiabilité de l'alimentation électrique : tels que les stations de base de communication, les sites de défense des frontières et les installations de surveillance importantes, peuvent être utilisés comme sources d'alimentation principales ou de secours pour améliorer le niveau de sécurité.

Ménages recherchant des économies d'énergie et une indépendance énergétique : dans les villes ou les banlieues, il peut être utilisé comme source d'énergie supplémentaire pour réduire les factures d'électricité et fournir une alimentation de secours en cas de panne du réseau.

Résumé : Ajustez les mesures aux conditions locales et optimisez la configuration

Il n’existe pas de modèle fixe pour la conception du système hybride éolien-solaire, et son essence réside dans l’adaptation des mesures aux conditions locales. Dans les zones avec un bon ensoleillement et un vent faible, le photovoltaïque devrait être la méthode principale et les éoliennes devraient être complétées ; dans les zones où l’énergie éolienne est abondante et où la lumière est moyenne, c’est l’inverse qui devrait être fait. Une conception de système réussie doit être basée sur des données solides sur les ressources locales et une demande d'énergie claire, obtenir l'effet complémentaire « 1+1>2 » grâce à une configuration optimisée et, à terme, fournir aux utilisateurs une solution énergétique indépendante, économique, fiable et verte.