Pour les projets hors réseau, la première question est presque toujours la même : de quelle quantité d’énergie ma centrale solaire mobile a-t-elle besoin ?
Il n’existe pas de réponse universelle. La puissance nominale requise doit être calculée et non simplement sélectionnée. Une hypothèse erronée peut conduire à des remaniements coûteux : un système sous-dimensionné peut ne pas pouvoir supporter la charge, tandis qu'un système surdimensionné immobilise du capital dans une capacité qui ne sera peut-être jamais utilisée.
Ce guide détaille la méthode de dimensionnement, fournit un tableau de référence rapide pour les scénarios de fonctionnement courants et explique pourquoi les modules photovoltaïques, les onduleurs et le stockage d'énergie doivent être calculés séparément.
Commencez par calculer trois valeurs clés
Consommation d'énergie quotidienne (kWh/jour)
C'est le point de départ de tous les calculs de dimensionnement. Ce qui compte, c'est l'électricité réellement consommée sur 24 heures, et non la somme des valeurs nominales des équipements ou le nombre d'appareils multiplié par leur puissance nominale.
Il existe trois manières d’estimer la consommation sur place :
- Vérifiez les relevés historiques des compteurs. Il s’agit généralement de la méthode la plus précise pour les projets dotés d’une connexion au réseau ou d’un générateur diesel existant.
- Calculez à partir d’une liste d’équipements. Estimez la consommation énergétique de chaque appareil en multipliant sa puissance nominale par ses heures de fonctionnement quotidiennes.
- Utilisez des projets comparables comme référence.
La troisième méthode est couramment utilisée pour les camps de construction ou les sites miniers nouvellement établis. Les estimations typiques de l'industrie sont : camp de construction de 30 personnes : 60 à 120 kWh/jour ; Camp de construction de 100 personnes : 250 à 400 kWh/jour.
Puissance de pointe et facteur de demande
La puissance de pointe détermine la capacité requise de l'onduleur, tandis que la consommation d'énergie quotidienne détermine la capacité photovoltaïque requise. Ce sont deux paramètres différents.
Les équipements sur site ne fonctionnent normalement pas simultanément à pleine charge. Un facteur de demande de 0,6 à 0,8 est couramment utilisé dans les estimations techniques. Supposer un facteur de demande de 1,0 peut entraîner un onduleur surdimensionné, laissant la capacité excédentaire inutilisée tout au long du cycle de vie du projet.
Une considération importante concerne les équipements équipés de moteurs de grande puissance, tels que les pompes à eau, les concasseurs et les équipements de levage. Leur courant de démarrage doit être calculé séparément. Le courant de démarrage instantané d'un moteur à induction utilisant un démarrage direct en ligne peut atteindre 5 à 7 fois son courant nominal. Si ce problème n’est pas résolu, même un onduleur de taille adéquate peut déclencher sa protection.
Consommation d'énergie nocturne en pourcentage de l'utilisation quotidienne
Ce chiffre détermine la configuration du stockage d'énergie. Pour les camps qui sont largement inoccupés le jour mais consomment beaucoup d’électricité la nuit, la consommation nocturne peut souvent dépasser 50 % de la consommation quotidienne. Pour les stations de pompage qui fonctionnent principalement pendant la journée, la part nocturne peut être inférieure à 20 %.
Plus la part nocturne est faible, plus le stockage sert de fonction supplémentaire. Plus la part est élevée, plus le stockage d’énergie devient critique pour l’ensemble du système.
Référence rapide sur l'alimentation pour les scénarios de fonctionnement courants
Le tableau suivant résume les plages typiques pour six scénarios de fonctionnement courants. Ces chiffres sont basés sur l'expérience de l'industrie ; les exigences réelles du projet doivent être vérifiées par rapport à la liste de chargement.
| Scénario de fonctionnement | Consommation d'énergie quotidienne (kWh) | Puissance de crête (kW) | Consommation nocturne | Capacité PV recommandée | Stockage d'énergie recommandé |
| Camp de construction de 30 personnes | 60-120 | 15-25 | 50 % à 60 % | série 20 kW | 40 kWh |
| Camp de construction de 100 personnes | 250-400 | 50-70 | 50 % à 60 % | Série 56-75 kW | 121 kWh |
| Deux pompes de drainage de 22 kW (une en fonctionnement, une en veille) | 200-300 | 40-50 | En dessous de 20 % | Série 56 kW | Facultatif, selon les besoins |
| Éclairage de chantier 12 × 400 W (10 heures la nuit) | 50 | 5 | 100% | série 20 kW | 40 kWh |
| Station de base de télécommunications (fonctionnement 24h/24 et 7j/7) | 60-90 | 3 à 5 | 100% | série 20 kW | 40 kWh |
| Machines à souder, équipements de coupe et petits outils électriques | 80-150 | 20-40 | Environ 30% | Série 56 kW | Facultatif, selon les besoins |
Pour utiliser ce tableau, identifiez d'abord le scénario de fonctionnement et vérifiez quelle plage correspond à la consommation énergétique quotidienne. Si la puissance de pointe et la consommation d'énergie quotidienne indiquent des tailles de système différentes, utilisez la puissance nominale la plus élevée comme point de départ, puis vérifiez si la capacité photovoltaïque est suffisante.
Pourquoi les modules photovoltaïques, les onduleurs et le stockage d'énergie doivent être dimensionnés séparément
Rapport DC/AC : la capacité photovoltaïque est généralement supérieure à la sortie nominale de l'onduleur
La sortie du module PV est évaluée dans des conditions de test standard : une température du module de 25 °C, un éclairement énergétique de 1 000 W/m² et un coefficient de masse d'air de AM1,5. Lorsque la température de la feuille arrière du module atteint 65 °C sur site, les modules en silicium cristallin avec un coefficient de température de -0,3 %/°C peuvent subir une réduction de sortie d'environ 12 % à 14 %.
Si la capacité photovoltaïque et la puissance nominale de l'onduleur correspondent dans un rapport de 1:1, le système risque de ne pas atteindre la puissance nominale de l'onduleur pendant la période la plus chaude de la journée, laissant une partie de la capacité de l'onduleur sous-utilisée.
Une pratique courante dans l’industrie consiste à dimensionner la capacité photovoltaïque installée à 1,1 à 1,3 fois la puissance nominale de l’onduleur. Ce rapport est connu sous le nom de rapport DC/AC. Il ne s’agit pas d’une note exagérée ; cela permet de mieux utiliser l’irradiation solaire disponible.
Comment calculer la capacité de stockage d'énergie
La capacité de stockage d'énergie dépend de la consommation électrique nocturne et de la profondeur de décharge autorisée (DoD).
| Consommation nocturne en proportion de l'utilisation quotidienne | Stockage requis pour 100 kWh/jour de consommation | Descriptif |
| 20% | Env. 22 à 25 kWh | Couvre uniquement l'éclairage et les communications du soir, en supposant une profondeur de décharge de 90 % |
| 40% | Env. 45 à 50 kWh | Couvre les charges auxiliaires de production pendant la soirée |
| 60% | Env. 67-75 kWh | Pour des scénarios de fonctionnement 24 heures sur 24, avec une capacité supplémentaire réservée aux jours nuageux ou pluvieux |
| 100 % (station de base de télécommunications) | Env. 110-120 kWh | Nécessite une prise en compte de la conception pendant 2 à 3 jours consécutifs nuageux ou pluvieux |
Le calcul peut être exprimé comme suit :
Capacité de stockage d'énergie = Consommation d'énergie quotidienne × Part de consommation nocturne ÷ Profondeur de décharge × Facteur de réserve par temps nuageux (1,0–1,3)
Le facteur de redondance peut être vérifié par rapport aux données météorologiques locales en utilisant le module de système hors réseau JRC PVGIS.
Pour les batteries au lithium fer phosphate (LFP), une valeur de conception typique de profondeur de décharge est de 90 %. Ne calculez pas sur l’hypothèse d’une DoD de 100 %, car cela peut compromettre la durée de vie.
Cycle de vie et calendrier de remplacement
Les batteries au lithium fer phosphate peuvent atteindre 5 000 à 8 000 cycles à une profondeur de décharge de 80 %. En supposant un cycle de charge-décharge par jour, cela correspond à environ 13 à 21 ans. C'est plus court que la durée de vie nominale de 25 ans communément spécifiée pour les modules photovoltaïques. Le stockage d’énergie peut donc nécessiter un remplacement au cours du cycle de vie du système et ne doit pas être négligé dans les calculs d’investissement.
Faire correspondre votre projet à l'une des six séries de produits
Les centrales solaires mobiles de ZM-Besta sont disponibles en six séries de puissance, couvrant 20 kW à 200 kW, avec 24 modèles au total. Les principales spécifications sont répertoriées ci-dessous.
| Série | Capacité PV installée | Type de module photovoltaïque | Puissance par module | Empreinte déployée | Poids du produit (hors stockage d'énergie) | Stockage d'énergie standard |
| 20 kW | 15 à 20 kW | TOPCon de type N | 690-720 W | 33 à 39 m × 4 m | 3,8 à 4,3 tonnes | 40 kWh |
| 56 kW | 40 à 56 kW | TOPCon de type N | 440 à 460 W | 63-85 m × 6 m | 12,5 à 15 tonnes | 121 kWh |
| 75 kW | 56 à 77 kW | TOPCon de type N | 440 à 460 W | 63-85 m × 6 m | 12-15 tonnes | Facultatif, selon les besoins |
| 150 kW | 109-152 kW | TOPCon de type N | 510-530 W | 70 à 96 m × 12 m | 33-36 tonnes | 261 kWh |
| 175 kW | 133-175 kW | TOPCon de type N | 510-530 W | 70 à 96 m × 12 m | 31 à 34,5 tonnes | Facultatif, selon les besoins |
| 200 kW | 148 à 204 kW | TOPCon de type N | 580 à 600 W | 85-110 m × 12 m | 31-34 tonnes | Facultatif, selon les besoins |
Spécifications communes à toute la gamme de produits :
- Angle d'installation : 25°
- Angle du cadre inclus : 130°
- Revêtement galvanisé à chaud sur le cadre : ≥55 μm
- Revêtement zinc-aluminium-magnésium sur rails de guidage : ≥275 g/m²
- Temps de déploiement : ≤30 minutes
- Résistance au vent après déploiement : Grade 9
- Résistance au brouillard salin : ≤C5
- Température de fonctionnement : -20°C à +50°C
- Indice de protection en configuration repliée : IP55
- Sortie de l'onduleur hybride : 380 V/400 V, triphasé, quatre fils
- Fréquence : 50/60 Hz
Quatre erreurs courantes de dimensionnement à éviter
Additionner simplement les valeurs nominales des équipements
L’ajout de la puissance nominale de chaque élément de la liste d’équipement produit généralement une estimation 30 à 50 % trop élevée. Les équipements ne fonctionnent pas tous simultanément et la différence peut se traduire directement par des coûts système inutiles.
Ignorer les pertes de sortie liées à la température
Dans les zones minières du désert où la température ambiante est de 45 °C, la température de la feuille arrière des modules photovoltaïques peut dépasser 70 °C, réduisant ainsi la production de près de 15 %. Le dimensionnement d'un système basé sur la température standard à 25 °C peut entraîner une production réelle inférieure aux attentes.
Dimensionnement du stockage d'énergie pour la charge de pointe
Le stockage d’énergie représente une part substantielle du coût total du système. Dimensionner le stockage en fonction de la puissance de pointe revient à payer une capacité de stockage d’une journée entière pour couvrir un pic qui peut survenir pendant seulement deux heures. La bonne approche consiste à dimensionner le stockage en fonction de la consommation d’énergie nocturne.
Surplomber les exigences de transport et de levage
Les équipements d'une superficie déployée de 110 m × 12 m et d'un poids de 34 t nécessitent des contrôles préalables des voies d'accès au chantier, du rayon de braquage et de la capacité de levage des grues. Les routes temporaires sur les sites miniers sont souvent conçues pour les véhicules légers. Si l’accès des véhicules lourds et les exigences de déchargement sont négligés, l’équipement peut arriver sur place mais être impossible à décharger.
Foire aux questions
Q1 : Quelle quantité d’électricité une centrale solaire mobile de 20 kW peut-elle produire par jour ?
La production dépend des conditions solaires locales. En supposant 4,5 heures d'ensoleillement de pointe et une efficacité du système de 0,75 à 0,8, chaque kW de capacité photovoltaïque installée génère environ 3,4 à 3,6 kWh par jour. Un système de 20 kW générerait donc environ 68 à 72 kWh/jour. Dans les zones avec 5,5 heures d'ensoleillement de pointe, la production quotidienne peut atteindre environ 85 kWh. Le PVOUT local réel peut être interrogé par coordonnées dans le Atlas solaire mondial.
Q2 : Le système peut-il alimenter directement des charges motorisées ?
Oui, mais le courant de démarrage doit être calculé. Un moteur à induction de 22 kW utilisant un démarrage direct peut consommer un courant instantané de 110 à 150 A. L'onduleur doit avoir une capacité de surcharge suffisante pour gérer cette demande. Pour les moteurs de haute puissance, un démarreur progressif ou un variateur de fréquence (VFD) est recommandé pour réduire le courant de démarrage et la surtension électrique associée.
Q3 : Le système peut-il fonctionner sans stockage d’énergie ?
Oui. Pour les applications qui consomment principalement de l'électricité pendant la journée, telles que les stations de pompage et les opérations de concassage, le système peut fonctionner sans stockage d'énergie, l'onduleur fournissant de l'énergie en réponse à la charge. Cependant, les applications qui nécessitent une alimentation de secours la nuit ou par temps nuageux ont besoin d'un stockage d'énergie.
Q4 : Le système peut-il être étendu ?
La conception modulaire prend en charge l'expansion de la capacité en ajoutant et en connectant des unités supplémentaires en parallèle. Avant l’extension, vérifiez le nombre maximum autorisé d’unités parallèles de l’onduleur et la capacité du point de connexion. L’ajout de capacité photovoltaïque à lui seul sans moderniser le système de distribution électrique peut ne pas suffire.
Q5 : Combien de temps l’équipement peut-il fonctionner dans un environnement chargé de sel ?
La gamme de produits est spécifiée avec un indice de résistance au brouillard salin de ≤C5 et un revêtement de cadre galvanisé à chaud de ≥55 μm. Selon les classifications de corrosion ISO 12944, C5-M fait référence aux environnements marins hautement corrosifs, y compris certaines zones côtières situées à moins de 500 m de la mer. Avec ce niveau de protection et des inspections régulières, le système peut supporter une période de service de plus de 15 ans. La durée de vie réelle dépend toujours des conditions de corrosion spécifiques au site et de la fréquence de maintenance.
Contacter : info@xzbesta.com
