Conception de panneaux solaires: nord-est-ouest

 – Prix et avis

Conception de panneaux solaires: nord-est-ouest – Prix et avis

C’est une question de conception de panneaux solaires que je pose à presque tous les électriciens et vendeurs de systèmes solaires que j’interviewe: "Pouvons-nous installer des panneaux solaires sans optimiseur dans trois orientations différentes?" Neuf fois sur dix, leur réponse est fausse.

Pour expliquer la réponse, je reviendrai sur les bases de la formule du pouvoir. J'expliquerai ensuite comment nous concevons les systèmes de panneaux solaires en série et en parallèle et comment cela affecte la tension et le courant. Je montrerai ensuite comment, avec un onduleur à chaîne standard, nous pouvons installer des panneaux solaires dans plus de deux orientations. Enfin, nous examinerons certaines choses à éviter dans les parallèles est et ouest, ainsi que les options les plus efficaces disponibles dans ces situations.

Leçon n ° 1: Puissance = Volt × Courant.

Watts, volts, amplificateurs, puissance, courant. Vous connaissez peut-être tous ces termes, mais vous ne savez peut-être pas exactement comment ils se rapportent. Je vais expliquer ces termes avec l'analogie d'une plomberie. (La façon dont je l'explique est simple – ce n'est pas une analogie parfaite.)

  • L'électricité est semblable à la taille d'une conduite d'eau principale. Plus le tuyau est large, plus l'eau peut s'écouler. Nous mesurons le courant en ampères (I).
  • La volt est comme la pression de l'eau dans la rue ou la pression derrière une conduite d'eau principale. En Australie, cette "pression" pour l'électricité est de 240 volts (V).
  • La puissance (P) est le résultat des deux. Le tuyau d’incendie a beaucoup de puissance car c’est un gros tuyau qui coule à haute pression. Nous mesurons la puissance en watts (W).

Il y a trois façons d'écrire la formule. ils veulent tous dire la même chose.

La formule de puissance

Vous pouvez utiliser cette formule de base avec les appareils ménagers.

Une bouilloire de 2 400 W est branchée à 240 V. Combien d’électricité consomme-t-elle?
2400W = 240v × 10A

Ou utilisez-le pour la conception solaire:

Un seul panneau solaire avec une tension de fonctionnement est de 30 V et 8 ampères. Combien d'énergie produit-il?
240W = 30V × 8A

Leçon n ° 2: La tension est ajoutée en série

Série de panneaux solaires

Lors de la conception d'un système pour panneaux solaires de toit, nous les connectons généralement en chaînes. Une chaîne est un groupe de panneaux (généralement entre 5 et 13 panneaux), "en guirlande" – ou plus correctement connectés en série.

Dans ce diagramme, nous avons sept panneaux solaires enchaînés en série. Un panneau (avec un ensoleillement raisonnable) produit 8 ampères et 30 volts. Comme mentionné précédemment, un panneau solaire produira: 30V x 8A = 240W.

Lorsque nous combinons les sept panneaux solaires, nous avons 210v, mais toujours seulement 8 ampères,
210v x 8a = 1680 W,

Notez que la tension est ajoutée de manière constante, le courant reste le même.

Leçon n ° 3: Ajout d'électricité en parallèle

Conception parallèle du panneau solaire

Quand on parallèle deux de ces chaînes, au lieu d’additionner les tensions parallèles, nous additionnons le courant et finissons à 210 volts et 16 ampères,

210v x 16a = 3360W

Cette fois, un courant est ajouté en parallèle, la tension reste la même.

Leçon n ° 4: Conception solaire sur un panneau de toit ordinaire

conception de panneaux solaires

Nous allons maintenant concevoir une chaîne parallèle de 7 panneaux solaires et une seule chaîne de 7 panneaux de toit. Pour simplifier le travail, nous choisirons d’abord une grande maison avec un toit ouvrant.

La plupart des inverseurs de chaîne ont deux entrées distinctes appelées Maximum Power Point Trackers ou MPPT. Lorsque l'intensité et l'angle du soleil du panneau solaire changent au cours de la journée, MPPT «suit» et ajuste en permanence la tension et le courant pour trouver le «point» où il peut atteindre la «puissance maximale».

Notez que chaque ensemble de panneaux solaires fait face à la même orientation. Nous avons un ensemble de huit panneaux tournés vers le nord et deux ensembles de huit panneaux parallèles à l’autre voie orientée vers l’est.

Mais revenons à la réalité. Tous les toits ne sont pas aussi confortables pour les panneaux solaires. Regardons ce qui se passe si votre toit est plus limité en espace.

Leçon n ° 5: Une série de panneaux solaires devrait être dans la même direction

Celui-ci est juste en dehors des normes australiennes.

Les modules PV qui sont électriques dans le même réseau doivent tous être dans la même orientation dans la limite de ± 5 (azimut et inclinaison).
ASNZ 5033 clause 2.1.6

Mauvaise conception des panneaux solaires

Il y a une bonne raison pour cela. Le courant traversant une série de panneaux solaires est limité au panneau le plus faible, tout comme l’eau qui pénètre dans un tuyau est limitée par un coude dans le tuyau.

Cet exemple montre une série de six panneaux, trois orientés à l'est et trois orientés à l'ouest. Dans la matinée, les panneaux de l’est seraient retirés de l’ouest. Ensuite, dans l'après-midi, les panneaux ouest seraient retirés de l'est.

(Remarque: nous ne pouvions pas mettre en parallèle ces panneaux, car une chaîne de 3 ne fonctionnerait qu’environ 90 volts, ce qui est trop faible pour la plupart des onduleurs. Dans ce cas, nous devrons utiliser des optimiseurs).

Leçon 6: Mythe, les chaînes parallèles doivent faire face dans la même direction

Conception de panneaux solaires dans 3 directions

C’est là que de nombreux électriciens et vendeurs d’énergie solaire décollent un concept solaire. Ils savent que tous les panneaux d'un ficelle ils doivent être dans la même direction, mais ensuite ils acceptent que tous les panneaux connectés au même MPPT doivent faire face dans la même direction.

Si nous appliquons les connaissances que nous avons jusqu'à présent; cela semble avoir du sens. Nous rencontrons des panneaux en série avec des orientations différentes car les panneaux qui fonctionnent à un courant inférieur agissent comme un coude dans le tuyau.

L'idée est donc que nous ne pouvons pas non plus concevoir de panneaux parallèles pouvant entrer en collision avec des orientations différentes, car les panneaux qui fonctionnent à des tensions plus basses entraînent des panneaux fonctionnant à des tensions plus élevées.

Mais il s'avère que nous travaillons dans les limites du courant d'entrée de l'onduleur, c'est possible!

Conception de panneaux solaires 1-MPPT Est-Ouest

Vous en savez peut-être assez sur votre électricité domestique pour savoir qu’elle fonctionne à 240 volts. Ce chiffre est relativement constant, en fait il peut être compris entre 220 et 253 volts. Ainsi, lorsque vous utilisez plus d’énergie à la maison, ce n’est pas parce que la tension change – et que le courant change.

Revenons maintenant aux panneaux solaires. Lors de la première mise sous tension de l'onduleur le matin, chaque panneau solaire fonctionne à environ 30 volts et 0,1 ampères. Lorsque le soleil se lève, il atteint 2 ampères, puis 3 ampères et jusqu’à atteindre un maximum d’environ 8 ampères en plein soleil. Cependant, la tension reste à peu près la même: environ 30 volts.

Vous trouverez ci-dessous les données de surveillance du système Fronius Est-Ouest que nous avons installé l’année dernière. Comme nous n’avions pas à mettre ce travail en parallèle, nous disposons de données sur les tensions des tableaux est et ouest fonctionnant sur des MPPT distincts.

Fronius East West ArrayFronius East West mesures de tension

La ligne bleue indique la force accrue le matin. Pour des raisons de simplicité, je ne l’ai pas montrée dans l’image actuelle, mais la courbe de puissance bleue suit. Bien que les deux tensions CC ne correspondent pas exactement, elles restent similaires – généralement à moins de 5% de 350 volts. Si cette conception de panneau solaire avait deux chaînes jusqu'à un MPPT, MPT ajusterait alors la tension au point qui produirait le plus de puissance des deux chaînes.

Remarquez, c'était le matin quand la ligne violette avait disparu. Ce sont des panneaux occidentaux qui produisent très peu d’énergie. Si les panneaux est et ouest atteignaient 1 MPPT, la tension resterait élevée et les pertes sur le réseau occidental seraient toujours minimes.

Combien d'efficacité est perdue?

En 2012, un cas de Fronius a montré que l'installation de panneaux est-ouest à 1 MPPT entraîne des pertes inférieures à 1% par rapport à l'utilisation de deux onduleurs / 2MPPT. Le cas présent est obsolète parce que les onduleurs utilisés sont moins efficaces que les onduleurs disponibles aujourd'hui. Le montant réel de la perte d'efficacité dépend de plusieurs facteurs:

  • Des orientations séparées de 90 degrés seulement réduiront la tension alternative et réduiront les pertes.
  • Concevoir un panneau solaire sur des toits plats entraînera moins de gaspillage.
  • L'installation d'un tableau dans l'ombre causera beaucoup plus de pertes à l'autre tableau et devrait être évitée.
  • Courbes optimales d’efficacité de la puissance et de la tension pour l’onduleur.

Dans la bonne situation, toutefois, diviser les panneaux est et ouest d’1 MPPT peut constituer un moyen économique d’installer un système plus volumineux sur votre toit.

Toits complexes et ombragés

Si votre ligne de toit l'exige ou si le coût supplémentaire n'est pas un problème, le module Électronique de puissance peut être une meilleure option. MPLE permet à chaque panneau de fonctionner indépendamment l'un de l'autre, indépendamment de l'orientation ou de la nuance. Voici les options disponibles:

Tout comme un ballon, une solution optimisée de 6,6 kW peut vous coûter environ 1 000 USD de plus que le système Fronius non optimisé standard.
Si vous êtes dans le sud-est du Queensland, nous serons heureux de vous conseiller sur la conception de panneaux solaires qui conviendrait le mieux à votre maison.

conclusion

Lors de la conception de l'énergie solaire (sans optimisation), l'installation d'une série de panneaux dans deux orientations différentes entraînera une perte de puissance significative. Pour cette raison, l'AS5033 ne le permet pas. Cependant, l'exécution de deux chaînes de panneaux parallèles avec des orientations différentes aura une légère influence sur la tension, de sorte que la perte de puissance sera souvent minime. En conséquence, une conception de panneau solaire dans 3 orientations différentes avec un onduleur double MPPT se traduira par des pertes de puissance minimales. Nous prenons en compte des facteurs tels que l’ombrage, la hauteur et les courbes de performances de l’onduleur. Dans certains cas, nous vous recommandons d’utiliser des optimiseurs.

Pour plus d'informations sur la conception solaire de base, lisez mon post: Quelle est la meilleure direction pour les panneaux solaires.

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