Pour les hôtels et les établissements commerciaux situés dans des régions non raccordées au réseau ou faiblement raccordées au réseau, la garantie d'une alimentation électrique stable et rentable est un défi opérationnel permanent. Une demande d'énergie élevée et continue, combinée à une forte dépendance à l'égard des générateurs diesel, entraîne souvent une consommation excessive de carburant, une maintenance fréquente et un risque opérationnel accru.

Ce projet se concentre sur une application hôtelière hors réseau au Yémen, où il n'y a pas de réseau électrique stable. Pour relever ces défis, l'équipe d'ingénieurs de l'UE a conçu un système photovoltaïque hybride de 250 kW associé à un système de stockage d'énergie par batterie haute tension (BESS) de 570 kWh. Cette solution intègre l'énergie solaire, le stockage par batterie, les générateurs diesel et un système de gestion de l'énergie (EMS) dans une architecture hybride coordonnée.

Le système complet a été soumis à des tests complets en usine et est maintenant prêt à être expédié. Les sections suivantes décrivent la configuration du système et les principaux détails de sa conception.

1. Défis du projet

Conditions complexes des toits

Le toit de l'hôtel est fragmenté et la surface utilisable est limitée. Les modules photovoltaïques doivent être répartis sur plusieurs sections de toit avec des orientations différentes, tandis qu'un ombrage partiel est inévitable en raison des contraintes structurelles.

Dans ces conditions, les systèmes photovoltaïques conventionnels avec une quantité limitée de canaux MPPT souffrent souvent de pertes importantes dues à la désadaptation, ce qui entraîne une réduction du rendement énergétique et une instabilité des performances du système.

Contraintes opérationnelles liées aux générateurs diesel

Dans les scénarios hors réseau, les générateurs diesel servent généralement de source d'énergie principale ou de secours. Cependant, les générateurs ne fonctionnent le plus efficacement que dans une plage de charge spécifique (plage de charge comprise entre 30% et 80% de la capacité nominale).

Un fonctionnement prolongé à faible charge peut entraîner une combustion incomplète, une accumulation de carbone (empilage humide), une usure mécanique accrue et des coûts de maintenance plus élevés. Inversement, un fonctionnement en surcharge peut entraîner une instabilité de la tension et de la fréquence, ce qui a un impact négatif sur les équipements sensibles de l'hôtel.

Stabilité de la puissance et variabilité de la charge

Les activités de l'hôtel nécessitent une alimentation électrique continue et stable, alors que les charges électriques fluctuent considérablement tout au long de la journée en raison de la climatisation, des équipements de cuisine, des ascenseurs et d'autres charges qui démarrent fréquemment.

Comme les générateurs diesel réagissent lentement aux variations rapides de la charge, il est difficile de maintenir une tension et une fréquence stables, ce qui peut entraîner des coupures de courant et des plaintes de la part des clients. Le système hybride doit donc réagir rapidement aux variations de charge et équilibrer dynamiquement la puissance pour garantir un fonctionnement stable et fiable.

Aperçu de la conception du système

Pour relever ces défis, une architecture de système composée de chaînes photovoltaïques, d'onduleurs hybrides, de groupes de batteries et d'un système de gestion de l'énergie a été choisie pour assurer la compatibilité avec les générateurs diesel existants de l'hôtel. Le système est construit autour d'onduleurs hybrides connectés en parallèle, ce qui permet une répartition flexible de la puissance, une redondance et une évolutivité future.

Principales spécifications

Onduleurs hybrides :

5 onduleurs hybrides de 50 kW fonctionnant en parallèle (250 kW au total)

Système de stockage d'énergie :

5 groupes de batteries lithium haute tension de 114 kWh

Capacité totale de stockage : 570 kWh

Système de contrôle :

Le contrôleur EMS intégré coordonne la production photovoltaïque, le fonctionnement de la batterie, la demande de charge et la production du générateur diesel.

Stratégie Multi-MPPT pour les toits complexes

En raison de la disposition complexe du toit, la disparité des chaînes photovoltaïques et l'ombrage partiel ont été identifiés comme des risques clés pour la performance à long terme du système. Pour atténuer ces risques, une architecture multi-MPPT a été adoptée. Chaque onduleur hybride est équipé de 4 trackers MPPT indépendants, chaque MPPT prenant en charge 2 branches PV. Cette configuration permet aux chaînes photovoltaïques ayant des orientations et des conditions d'ombrage différentes de fonctionner indépendamment.

Cette approche minimise les pertes d'énergie causées par le décalage et l'ombrage partiel, ce qui garantit une meilleure utilisation globale du système photovoltaïque et des performances plus prévisibles au fil du temps. Pour les projets commerciaux dont les conditions d'installation ne sont pas idéales, la capacité multi-MPPT est un facteur essentiel pour maximiser le retour sur investissement.

Intégration des générateurs diesel contrôlés par EMS

Les générateurs diesel atteignent une efficacité et une fiabilité optimales lorsqu'ils fonctionnent dans une plage de charge définie, généralement entre 30% et 80% de capacité nominale. Dans les systèmes hybrides sans contrôle centralisé, les générateurs peuvent fréquemment fonctionner à faible charge pendant les périodes de forte production solaire, ce qui accélère l'usure et augmente la consommation de carburant.

L'EMS joue un rôle central dans ce projet. Les données en temps réel sont collectées à partir des onduleurs hybrides, du système de batteries, des générateurs diesel et des charges du site.

Sur la base de ces données, l'EMS gère activement les flux d'énergie afin de garantir que :

• Les générateurs diesel fonctionnent dans leur plage de charge optimale.
• L'énergie solaire est privilégiée chaque fois qu'elle est disponible.
• Battery storage absorbs excess energy or supplies power during peak demand.

Cette stratégie de contrôle coordonnée permet d'améliorer le rendement énergétique, de réduire la sollicitation des générateurs et de renforcer la stabilité globale du système.

1. Essais en usine et validation du système avant livraison

Avant d'être expédié, le système complet a fait l'objet de tests exhaustifs en usine :

-Vérification de la charge et de la décharge entre les onduleurs et les groupes de batteries

-Test de fonctionnement en parallèle des cinq onduleurs hybrides

-la surveillance, la communication et la vérification de la logique de contrôle du système de gestion de l'environnement

Les essais préalables à la livraison sont particulièrement importants pour les projets à l'étranger, car ils minimisent les risques liés à la mise en service et garantissent un processus d'installation sur site plus harmonieux.

Valeur du projet et avantages opérationnels

La solution hybride PV + ESS offre des avantages opérationnels et commerciaux tangibles :

• Alimentation électrique stable 24 heures sur 24, 7 jours sur 7, pour un fonctionnement ininterrompu de l'hôtel
• Réduction des contraintes de maintenance des générateurs diesel
• Amélioration de la flexibilité et de l'évolutivité du système en vue d'une expansion future

En combinant l'énergie solaire, une batterie au lithium haute tension et un système de contrôle intelligent, le système constitue une alternative fiable et rentable à la production d'électricité à partir de diesel uniquement.

Applications au-delà de ce projet

Cette solution peut également être reproduite et adaptée à d'autres sites commerciaux et industriels présentant des caractéristiques de charge et des conditions de réseau comparables : 

* Stations balnéaires

* Bâtiments commerciaux dans les régions non raccordées au réseau ou faiblement raccordées au réseau

* Installations industrielles éloignées

* Amélioration du système énergétique diesel-hybride

Conclusion

Ce projet démontre comment un système hybride PV + ESS soigneusement conçu peut répondre aux défis réels des applications commerciales hors réseau. Grâce à une conception réfléchie du système, à l'optimisation multi-MPPT, à l'intégration d'un système diesel contrôlé par EMS et à des tests approfondis en usine, la solution offre à la fois une fiabilité technique et une valeur économique à long terme.

Contactez-nous pour discuter des exigences de votre projet, demander une consultation personnalisée ou en savoir plus sur la façon dont nos systèmes d'énergie hybrides peuvent résoudre vos défis uniques en matière d'énergie. Construisons ensemble une base d'énergie durable et fiable pour votre entreprise.