Calcul de la capacité des batteries

Calcul de la capacité des batteries

Pour une installation photovoltaïque

1. Exemple

Dans l’exemple ci-dessous l’installation a les caractéristiques suivantes :

Application de 400Watts utilisée 3 heures par jour

Autonomie de 4 jours

On choisit une tension de 24 volts

Taux de décharge de 70%

1. Méthode manuelle

Combien d’Ah/jour ?

        Énergie = 400 x3 = 1200wh/j

        La batterie doit être capable de fournir journellement 1200/24 = 50Ah/j

Autonomie 4 jours

        C Ah = 50x4 = 200Ah

Rendement

Le rendement habituellement retenu d’une batterie Pb ouvert est de 80% (en C10). Ce rendement change selon le mode de décharge et il augmente quand la décharge est lente (C100, C120)         

200/0,8 = 250 Ah  (ou, avec rendement 90%, 200 / 0,9 = 220 Ah)

Profondeur de décharge

La capacité trouvée correspond à une décharge à 100% de la batterie. Il faut donc tempérer cette valeur par la profondeur de décharge que l’on va accepter pour la batterie. Si cette profondeur est de 70%, il faut une donc une capacité disponible de

250 / 0,7 = 357 Ah (ou, avec rendement 90%, 220 / 0,7 = 314 Ah)

Précision pour le mode de décharge

La précision C10, C100 etc. correspond à un temps pendant lequel on décharge la batterie. Plus on la décharge dans un temps bref, moins grande est sa capacité.

Une batterie de 200Ah C10 sera déchargée jusqu’à 1,8V/élément en 10 heures soit environ 20A par heure.

A titre d’exemple, une batterie de caractéristique 200Ah en C10 pour une tension de 1,8V/élément a une capacité de 310Ah en C240 pour la même tension de 1,8V/élément.

Il faut donc déterminer comment on va décharger la batterie.

•         Si on ne tient compte que de l’autonomie  en considérant une décharge régulière pendant toute la durée de cette autonomie, le régime à choisir est de 4jx24h donc du C96 arrondi en C100.

                          La batterie devra être de 360 Ah (ou 310 Ah en rendement 90%) en C100

•         Si on tient compte des caractéristiques de l’utilisation, en considérant que l’on décharge la batterie au courant max à fournir.

                400W en 24V                  Imax = 16A

        357Ah/16 = 22,3 (rendement 80%)        ou 310Ah/16 = 19,6 (rendement 90%) dans ces 2 cas, c’est C20 le plus proche

La batterie devra être 360 Ah (ou 310Ah en rendement 90%) en C20

• La valeur de C à retenir devra être un compromis entre ces deux valeurs.

1. Cas

1. Caractéristiques de l’installation

Pmax                 2000W (Onduleur de 2000 VA)

Énergie                 3520 Wh/j

Tension                 48 V

Autonomie         3 jours

Décharge         80% maxi

1. Calcul de la batterie méthode manuelle

Capacité journalière        3520/48 = 73,4 Ah/j

Autonomie                73,4 x 3 = 220 Ah

Rendement                220 / 80% = 275        Le courant appelé étant important le rendement est faible.

Profondeur de décharge        275 / 80% = 344

En ne tenant compte que de l’autonomie

La batterie devra être de 340 Ah en C72

En tenant compte du courant maximal d’utilisation

 Imax = 2000/48 = 41 A

344/41 = 8,3        Le mode C10 est le mode de décharge qui est le plus proche

La batterie devra être de 340Ah en C10

Gamme Hoppecke : 350Ah en C10 (540Ah en C120) nécessaire

200Ah en C10 (290Ah en C120) livrée.

1. Calcul de la batterie Logiciel Tenesol

1. Infos ne rentrant pas dans le dimensionnement du champ solaire et de la batterie

Puissance 680W valeur choisie à l’origine que nous n’avons pas clairement changée quand nous avons dû modifier le projet pour tenir compte des contraintes financières et qui nous ont conduit à installer un onduleur de 2000W.

Rendement onduleur :        90%

1. Infos nécessaires

Tension : 48v

Conso journalière :        3520

Autonomie : 72 heures

Taux de décharge :        80%

Température :        25°C

Utilisation uniforme sur l’année

Coeft de sécurité : 10 Ce coeft n’intervient que pour le dimensionnement du champ PV.

1. Résultats obtenus

Champ solaire :

1200Wc avec des panneaux de 75Wc

Batterie :

298Ah en C100. Ce choix de C100 ne change pas, quelque soit le régime de décharge adopté (alors qu’il devrait dépendre de la puissance de l’utilisation), c’est donc un choix empirique sans justification technique qui a été adopté dans ce programme.

Pour Butaré, le régime de décharge qui aurait dû être retenu, fonction du courant de décharge et en ne tenant pas compte de la modification de la puissance maxi passée de 680 à 2000W, est de 680W/48 = 14. Le régime le plus proche est donc C24 (dans la gamme Hoppecke).

La valeur « logique » qui aurait due être choisie dans cette gamme :

290Ah C24 (372Ah en C120) nécessaire

200Ah en C10 (290Ah en C120) livrée.

1. Réflexion générale et conclusion

Le logiciel Tenesol dimensionne bien le champ photovoltaïque.

Il n’en est pas de même avec la capacité de la batterie car le paramètre de décharge ne rentre pas dans le calcul du dimensionnement.

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