Site isolé et onduleur hybride imeon



matgardon
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Site isolé et onduleur hybride imeon

Messagepar matgardon » 28 août 2018 12:04

Bonjour à tous, je vous présente le contexte (attention pavé, vous pouvez descendre en bas pour les questions :-)):

Mes parents habitent une partie de l'année (de mars/avril à octobre environ) dans une ancienne ferme retapée en site isolé dans les Alpes (900m) du côté de Grenoble (Belledonne).
L'installation électrique pour l'instant se résume à:
  • un circuit 12V alimenté par un parc très vieillissant et hétéroclite de batteries principalement 6 blocs 2V OPzS de 250Ah (qui ont ... 30 ans) complétés avec un bloc varta plomb gel 12V de 90Ah (oui je sais, on a flingué cette batterie quand on l'a ajouté en // aux blocs de 2V, mais ça je l'ai appris qu'en faisait mes devoirs pour revoir l'installation :-)).
    Ce circuit sert essentiellement à alimenter des éclairages (principalement halogènes de camping car en 12V remplacés petit à petit par des LED), des chargeurs de smartphone et autres batteries déportées (frontale, outils sur batteries etc), et on convertisseur 12/24V DC pour le chargeur de laptop (sûrement avec un signal pas très propre en sortie, c'est pas un truc de trop grande qualité).
  • En parallèle de ce circuit 12V, on a du 220V alimenté par un vieux moteur d’estafette (qui fait office de groupe électrogène) adapté pour tourner au gaz de carburation, groupe qui permet donc aussi d’alimenter des appareils plus gourmands : machine à laver, lave vaisselle et outils 220V, et de charger les batteries, ceci étant la seule source d’énergie sur le site à l’heure actuelle (bouh c’est pas bien).
  • A côté on a des grosses bouteilles butanes qui alimentent un chauffe eau basse pression gaz (ruisseau sur le site), un frigo/congélo hybride (12V + gaz) et un combi four/plaques.
  • Chauffage au bois (c’est pas ce qui manque) via une cassette et un très vieux fourneau bouilleur dont on utilise plus la partie eau chaude (fendue).

Evidemment, on voit vite avec la description de l’installation qu’il manque cruellement d’un truc: des panneaux solaires pour recharger les batteries de manière bien plus adaptée qu’un groupe électrogène, augmentant donc l’autonomie sans avoir besoin de groupe, et la durée de vie des batteries pour éviter des décharges profondes et tout le tralala.

Tenant à me plonger dans le monde du PV de moi-même pour apprendre un maximum de mon futur domaine métier (voir ma présentation), j’ai fait pas mal de devoirs cet été et j’ai à priori bien avancé sur les choix essentiels du système visé, je cherche donc quelques confirmations et surtout une ou 2 réponses à certaines questions qui restent en suspens.

Pour faire les calculs, j’ai suivi grosso modo la démarche suivante:
Dim. des besoins journaliers => dim. parc de batterie (en fonction de la techno et du nombre de jours d’autonomies souhaité) => dim. onduleur/chargeur par rapport au parc de batteries et au parc PV nécessaire pour à minima recharger correctement le parc de batteries.

Voici ce vers quoi je me porte:

  • Dimensionnement des consos: on l’a estimé à environ 1300/1500 Wh par jour en conso de base incompressible (soit celle qui doit être visée comme couverte par les batteries dans les jours sans soleil) : lumières, chargeurs, une radio, un robot de cuisine de petite conso pendant 5 min, et surtout est envisagé un frigo élec pour réduire la conso de gaz, soit environ 600 Wh estimé (via quelques sites de dimensionnement, comme solaris store, wattuneed etc).
    Comme on a quand même des consommateurs importants en 220V (machine à laver, lave vaisselle etc) et qu’on veut aussi mettre en place de l’ECS solaire (truc DIY type sunberry mais à confirmer), on voudrait envisager de faire tourner sur le surplus solaire inutilisé dans les mois d’été, une fois les batteries chargées, la machine à laver, le lave-vaisselle, quelques outils de conso raisonnable (pas plus de 1200W) etc en raccordant une entrée eau chaude qui viendrait de la cuve chauffée au solaire pour faire diminuer la puissance maxi nécessaire (plus de résistance elec, cycles à froid). Par contre j’ai bien compris que ceci a des conséquences fortes sur l’installation: il faut un peu plus de panneaux pour avoir la puissance crête nécessaire, le couplage DC/DC n’est plus adapté, ou alors en ayant un parc de batteries suffisamment dimensionné et un onduleur adapté, tout en n’exploitant jamais l’énergie solaire en direct, donc en sur-sollicitant les batteries. D’où mon orientation vers les onduleurs hybrides, les couplages AC semblant quand même nettement plus adaptés à des grosses puissances (coût plus élevé, puissances de fonctionnements pas adaptées à mon dimensionnement).
  • Dimensionnement du parc de batteries: pour couvrir l’alimentation des besoins incompressibles, je retombe souvent sur le web sur un facteur de perte à appliquer non négligeable dans l’ensemble du processus de conversion batteries => AC (pertes onduleur, câbles, température derating etc), et donc un facteur de multiplication aux alentours de 1,2 à 1,5 x la consommation journalière à avoir dans les batteries. Vous me confirmez ce facteur de perte ?
    On arriverait donc à un parc aux environs de 1500x1,2 = 1800W utiles. Si les batteries sont aux plombs, il faut donc un parc de 3600W par jour (50% de décharge), si elles sont au lithium, 2250W/jour (80% de décharge). soit pour environ 3 jours d’autonomie, 10,8kWh en plomb ou 6,7kWh en lithium. En sachant que l’on peut s’autoriser une capacité effective un peu moindre, principalement car il est tout à fait acceptable pour mes parents de faire des efforts sur les consommateurs quand pls jours de pluie se succèdent (cf la situation actuelle bien moins luxueuse) et d’autre part pcq le frigo, principale source de conso incompressible, peut basculer au gaz si besoin.
  • Dimensionnement du parc solaire: pour charger ces batteries, étant donné qu’on va pouvoir poser les panneaux aux sols avec l’inclinaison et l’orientation adaptée, à priori une puissance crête aux alentours de 1000Wc pourrait suffire sur les mois d’utilisation (pas en plein hiver donc) grâce à la simulation solaire effectuée sur PGIS. Mais en tenant compte de la volonté d’utiliser un surplus d’énergie solaire pour faire tourner des gros consommateurs en direct, je m’oriente plutôt vers un parc solaire d’un peu moins de 2000Wc, couplé à un onduleur hybride qui me permette d’utiliser en direct l’énergie solaire en surplus si les batteries sont déjà chargées et/ou le courant de charge maximum de l’onduleur ou du parc de batteries n’exploite pas la totalité du parc pv.

Voilà donc enfin mes questions principales en prenant en compte ce contexte:

  • J’ai beau chercher, je trouve peu d’onduleurs hybrides adaptés aux sites isolés qui semblent fiables et/ou utilisés depuis longtemps: on trouve pas mal de marques blanches types WKS (aussi appelés voltronic en Australie), Wattuneed etc, puis l’Imeon, et peut-être le solaredge solax x-hybrid (et encore apparemment son fonctionnement en mode off-grid est dégradé en terme de puissances et courant de charge max etc) et puis rien ? Apparemment Victron ne fait qu’un combo mppt / onduleur-chargeur dans le easy solar, mais celui-ci ne fait pas ce qu’un onduleur hybride est capable de faire, c’est à dire dériver toute la puissance solaire vers les consommateurs 220V directement sans passer par le tampon batterie, ou même compléter la charge 220V via le parc de batteries si et seulement si la puissance solaire instantanée est insuffisante. Est-ce que j’ai loupé un gros truc, ou est-ce que la plupart des installations solaires en site isolé font le choix assumé de sur-utiliser le parc de batteries en passant systématiquement par elles pour délivrer du 220V, ce qui me semble avoir pour effet de provoquer bien plus de cycles de charges/décharges partielles que nécessaire, tout en créant une limite à la puissance instantanée possible de délivrer en fonction du dimensionnement du parc de batteries ? Et si oui, pourquoi ?
  • Si le choix de l’imeon paraît cohérent, en se penchant sur ses caractéristiques, on trouve des indications de plages de puissance PV entre 2 et 4kWc, je ne suis pas sûr de comprendre pourquoi la limite basse est fixée à 2kWc alors qu’en faisant la simulation via un bidouillage de la fiche de calcul de victron pour le dimensionnement du mppt j’ai l’impression qu’on est encore dans des plages de puissance ok pour la tension de démarrage et la plage MPPT. Est-ce que je risque d’avoir pas mal de cas où le régulateur MPPT ne se déclenche pas en prenant un parc aux alentours de 1,7kWc ?
  • La tension max en charge est indiquée sur la spec FR et le site à 25A, hors cet onduleur est sensé supporter les batteries lithium qui elles mêmes, pour des puissances similaires à mes besoins (et dans les plages de parc de batteries annoncées de 2 à 15kWh), peuvent supporter des courants de charges de 1C soit largement plus que 25A (dan mon cas pour un parc de 6kWh/50V = 120A) : ce courant de charge me paraît adapté à un parc plomb aux environs de mon besoin, mais représente un “manque à gagner” pour charger plus vite les batteries lithium, et donc pouvoir plus vite utiliser l’ensemble de la puissance solaire disponible pour les gros consommateurs. Est-ce que ce courant de charge est programmable ? Vous semble -t-il sous-dimensionné ? Sur la fiche technique anglaise de l’imeon, ce courant de charge max est annoncé à 60A, je n'arrive pas à savoir si c’est une coquille ou une spec dédiée aux installateurs.
  • Dans le débat plus général entre éléments séparés et “tout-en-un”, je suis sensible à l’aspect durabilité et maintenance facilité des éléments séparés que l’on peut changer de manière indépendante, mais comme je ne trouve pas d’équivalent fonctionnel à un truc comme l’imeon à ce niveau de prix, je suis prêt à sacrifier cet aspect des choses. Ceci dit, parmi vous est-ce que certains ont dû démonter le machin pour faire de la réparation sur les circuits, et si oui, est-ce simple d’accéder aux éléments principaux ? Par exemple pour changer un fusible interne ou remplacer un condo ?

Voilà désolé pour le pavé, mais au moins j’espère que vous avez suffisamment de billes pour mieux répondre. N’hésitez pas à me demander plus de précisions, et bien sûr à m’apporter des avis même contraires (au contraire ^^) sur mon installation, je suis preneur de tout conseils. Vous pouvez aussi m’envoyer vos devis, mais à priori nous partirons sur une installation DIY étant donné à la fois la volonté d’apprendre un maximum et la contrainte budgétaire (on veut faire tenir tout ça sous les 7000€, ça passe sans le surcoût de la compétence de l’installateur mais probablement pas avec).

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Re: Site isolé et onduleur hybride imeon

Messagepar thierry_c » 28 août 2018 13:49

matgardon a écrit : Est-ce que j’ai loupé un gros truc, ou est-ce que la plupart des installations solaires en site isolé font le choix assumé de sur-utiliser le parc de batteries en passant systématiquement par elles pour délivrer du 220V,

oui un très gros, la lois des nœuds, une des base de l’électricité.
a aucun moment tu passe par les batteries, au poind de derivation entre mppt, batteries et convertisseur la somme de tout ça est egale a zero.
par exemple, tu tire 3Kw du convertisseur, tu produit 2, ça va forcement prendre 1Kw des batteries
tu tire 1Kw du convertisseur, tu produit 2, ça va forcement chargé de 1Kw les batteries
maintenant si ta batterie est pleine et que tu tire toujours 1Kw, tu vas te retrouver avec une production dégradée a 1Kw et une charge batterie a zero. en réalité même chargé tu envoi toujours de l’énergie dans les batteries donc tu sera jamais a zéro de charge !

pour l'imeon, le probleme, et j'en ai souvent parlé avec eux c'est qu'ils ont que 2 model un 3KVA mono pour 2-3Kwc et un 9KVA tri ce qui n'ai pas du tout adapté au petit site isolé.
dans ton cas y a pas photo, financierement et techniquement il faut un couplage dc avec des système type victron ou studer, en gros du vrai matériel de site isolé !

si tu as du temps, passe faire un tour en refuge avec moi, tu verra qu'on peut monter en puissance sans pb avec des couplage dc, on n'utilise que ça en refuge, certain on des parc batteries 48v 2000Ah et ça marche sans pb !


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