Dimensionnement installations photovoltaïques - kVA & kWh

[Erwan1]

Bonjour à tous !

Dans le cadre d'un projet d'une nouvelle construction et d'une rénovation de batiments, on me précise que j'aurai besoin d'un groupe électrogène de 100KVA pour l'un et 35KVA pour l'autre. Cependant, je souhaite me passer de groupes électrogènes et m'équiper de deux installations photovoltaïques. Mon problème est simple : côté groupe électrogène, on parle en KVA alors que pour le photovoltaïque, on parle de KWh (pour info, la région où ces deux installations solaires vont fonctionner reçoit +/- 4500 à 5000W/m²/jour)... Comment les dimmensionner pour me dire qu'elles fournissent chacune l'équivalent du groupe électrogène ?

Quelqu'un peut-il m'aider ?!??

Merci à tous !

[Garlik]

Oula, quelques confusions au niveau des unités là ! Quelques explications s'imposent.

les kWh (kilo Watt Heure) sont une unité de mesure de l'énergie, c'est à dire la capacité d'un système à fournir un travail. L'unité normale utilisé par les physiciens est le Joule, mais dans l'industrie on lui préfère le kWh. Pour mémoire, un kWh représente 3 600 000 Joules.

Les kW (kilo-Watts) ou les kVA (kilo-Volt-Ampere) sont une unité de puissance. Une puissance représente un débit d'énergie, c'est à dire la capacité d'un système à fournir une certaine quantité d'énergie en un temps donné.

On peut utiliser utilement l'analogie avec un robinet. Ce dernier dispose d'un certain débit en litres par minutes, lui permettant de fournir un certain nombre de litres d'eau en une heure. Dans ce cas, le débit est assimilable à nos kW et la quantité d'eau restituée à nos kWh.

Les kW et les kVA ne mesurent cependant pas la même chose dans le cas d'un générateur électrique. En effet, les kW mesurent la puissance active tandis que les kVA mesure la puissance apparente.

La puissance apparente se calcule simplement en multipliant la tension par l'intensité du courant P=U x I. En courant alternatif, la puissance active se calcule en multipliant la puissance apparente par un coefficient "cos(phi)" qui varie selon la charge que l'on applique au générateur. Dans le cas ou la charge est purement résistive (un convecteur par exemple), le déphasage du courant dans le circuit est nul , donc cos(phi) vaut 1, donc la puissance active et la puissance réactive sont identiques.

Ceci étant posé, revenons à l'installation photovoltaique. Ce qui intéresse la plupart des client de ces systèmes, c'est le nombre de kWh produits à l'année (car c'est cela que l'on revend à EDF). Dans le cas où on souhaite utiliser cette électricité, il va falloir connaitre le débit de courant, c'est à dire la puissance, de l'ensemble.

En supposant que l'utilisation qui en est faite est purement résistive, il va donc falloir une installation capable de fournir respectivement 100 kW et 45 kW de puissance.

En photovoltaique, on utilise plutot le kWc (kilo Watt crète) comme unité de mesure en raison du caractère intermittent de la production. Cette valeur donne la puissance maximale fournie par le système dans les conditions optimales d'ensoleillement. Pour info, on peut considérer qu'une installation de 3 kWc bien orientés dans le sud de la France occupera environ 18 m2 de panneaux.

En supposant que la consommation électrique du batiment est parfaitement synchronisée avec l'ensoleillement maximal, il faudra donc respectivement 600 m2 et 270 m2 de panneaux solaire. Je ne suis pas sur que tu disposes d'une telle surface...

Mais comme ce n'est jamais synchronisé, alors il faudra t'équiper de batteries permettant de délivrer une telle puissance après avoir été chargées par les cellules. Le dimensionnement des panneaux et des cellules est un peu plus compliqué et nécessiterait un fil à lui tout seul...

[Cécile]

Au-delà des questions de puissance, il est important de savoir à quoi te servira cette électricité. Comme le souligne Garlik (dont l'explication est super), cela conditionnera le stockage de l'électricité (donc le coût total de l'installation). En gros : es-tu relié au réseau ? Si non, l'électricité t'est-elle indispensable à tout moment, ou peux-tu t'en passer quelques jours ? En as-tu plus besoin en été ou en hiver ?...

[Garlik]

Citation:

donc la puissance active et la puissance réactive sont identiques.

Petite erreur ; il faut lire "donc la puissance active et la puissance apparente sont identiques.".

Pour info, la puissance reactive se deduit de la puissance apparente par la multiplication d'un coefficient "sin(phi)" : P = U x I x sin(phi). Pour les puristes, c'est la partie imaginaire de la puissance apparente complexe.

[RARA63]

Citation:

Dans le cadre d'un projet d'une nouvelle construction et d'une rénovation de batiments, on me précise que j'aurai besoin d'un groupe électrogène de 100KVA pour l'un et 35KVA pour l'autre.

Cela me fait supposer qu'il s'agit de bâtiments hospitaliers voir industriels,
et que l'utilité des groupes est de pallier à d'éventuelles défaillances du réseau ?
Alors attention, en le remplaçant par une source non "à la demande" .
D'autant que dans la pratique, EDF signe des contrats particuliers avec ce genre de clients :
Lors des pics de conso. , il leur est demandé de basculer sur leur groupe .

[Erwan1]

Merci pour ces quelques précisions. Pour information, les deux systèmes ne seront raccordés à aucun réseau (c'est dans la brousse africaine !). Aucun soucis non plus pour la place à disposition. Je vais pouvoir avancer un peu plus grâce à ces infos car il est très difficile de trouver un fabricant "qui vous prennent par la main" et sachant répondre à vos questions. Bref, je dois leur mâcher le travail pour qu'ils veulent bien aider. Le monde à l'envers...

Revenons à nos moutons : Je reprends le 1er exemple et l'installation devant fournir l'équivalent d'un groupe de 100KW. D'après l'explication de Garlik, j'aurais besoin de +/- 600 m² de panneaux photovoltaïques. Ces 600 m² seront donc capables de donner 100KW (kWh?). Quid des batteries ? Encore 1x 600 m² pour les charger ? Déjà, 600m², c'est pas donné... Mais 2x 600 m², aie aie !!

[Garlik]

Non non, les 600 m2 c'etait juste un exemple qui reprenait la puissance demandee pour la faire coller a une puissance crete.

Quand on desire consommer sa production et non pas la vendre, il faut se doter d'un systeme de stockage, c'est a dire des batteries. Maintenant, le dimensionnement des panneaux et des batteries va dependre surtout de la puissance maximale necessaire (100 kVa donc), du temps d'utilisation de cette puissance ou, plus generalement, de la maniere dont la puissance est appelee.
L'adjonction de batteries permet de "lisser" la restitution d'energie dans le temps, par exemple pour fournir de la lumiere la nuit ou de profiter des periodes de non utilisation pour recharger les batteries.

Pour faire simple, si l'on desire une autonomie complete, il va falloir construire par simulation une courbe de puissance appelee en fonction du temps et mettre cette courbe en rapport avec une courbe de charge / decharge de batterie.

Ainsi, si on a besoin des 100 kVa que pendant une heure le soir et que le reste du temps on ne tire pas de jus, on pourra se doter d'une installation beaucoup plus petite, qui chargera en journee et restituera pendant une heure le soir. Un peu comme un systeme de recuperation d'eau de pluie qui se remplit en deux jours et que l'on vide en une demi-heure d'arrosage : si on a besoin d'arroser pkus souvent, il faut alors surdimensionner son stockage. C'est le meme probleme ici, en sachant qu'on ne pourra pas consommer plus que ce qu'est capable de recevoir les panneaux.

Mais la, pour ce qui est du dimensionnement, on est tres loin de calculs sur un coin de table car de nombreux parametres rentrent en compte ; caracteristiques des batteries, rendement de la charge / decharge, rendement des panneaux, durre quotidienne d'ensolleillment, etc. Et ca se corse encore plus si la puissance appellee est diffuse dans le temps, voire aleatoire. Dans ce cas, la seule solution consiste a largement surdimensionner les panneaux.

Enfin, on parle ici de 100 kVA, ce qui reste neanmoins considerable et je doute qu'une installation solaire a un prix abordable soit capable d'assurer un tel debit...

[RARA63]

Faut voir les usages aussi .
Voir s'ils ne peuvent pas à moindre mal être mis en service lorsque la production le permet, ce qui permet au moins de réduire le besoin en batteries .

Pour de telles puissances, pourquoi ne pas creuser du coté du solaire thermique (plus souple) ?

[Erwan1]

Un tout grand merci, Garlik, grâce à toi je comprends nettement mieux ! Je vais enfin pouvoir avancer dans la bonne direction !

[Tilleul]

Le dimmensionnement des panneaux et des batteries ça va surtout dépendre de l'énergie nécessaire sur une (ou deux) journées. La puissance appelée ce sera plutot ce qui servira pour le dimensionnement de l'onduleur (éventuellement le type de batterie pour des cas très très particulier)...

Le dimensionnement du moteur diesel à 100kVA il a du être fait à la louche en prenant en compte le besoin maximal avec une petite marge de sécurité, mais la plupart du temps le moteur risque de tourner en sous-régime (et donc de consommer à mort).

A priori ça a l'air d'être dans les tropiques donc le bon plan c'est que l'irradiation ne varie pas trop au cours de l'année...

Le premier truc à faire c'est de faire l'inventaire des consommations électriques pour savoir la quantité d'énergie qui va être demandé au cours de la journée...

Par exemple si on a une dizaine d'ampoule qui consomme du 20W et qu'on les laisse allumer pendant 12h (18h à 6h du matin) on obtient une consommation de 20W * 12 heures = 240 Wh.

En ajoutant toutes les consommations calculées de cette façon, tu pourras obtenir la quantité d'énergie qu'il sera nécessaire d'obtenir par tes panneaux solaires et donc de les dimensionner.

[Chrifran]

Bonjour à tous,
Egalement dans le cadre de projet photovoltaïque, savez-vous quels sont les contraintes compteurs électriques (dans le cadre de la vente de la production)?
1/ Est-ce une quantité de kvA (ce que je pense) : inf. à 36, de 36 à 250, + de 250?
2/ Comment estimer ce qu'il faudra au niveau du compteur? (on connait le nbre. de Wc), la prod. annuelle en kWh mais... Le nbre. de "kvA compteur" nécessaire?
3/ Existe-t-il des paliers (différents modèles de transfo selon leur "puissance")?

Merci de votre retour et des informations super qualitatives de ce forum!

François