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Le mythe d’une batterie de secours complète

Les systèmes de batterie de secours combinés à l’énergie solaire sont considérés comme la meilleure solution pour les pannes de courant en Californie – sans parler de notre réseau électrique archaïque.

Ces systèmes sont non seulement idéaux pour alimenter la maison en cas de panne de courant, mais ils aident également à réduire les coûts d’électricité et à fournir des services d’assistance réseau au service public local selon les besoins. En raison des émissions et des coûts, les générateurs conventionnels au gaz ou au diesel ne sont pas une option.

Il n’est donc pas surprenant que la demande de ces systèmes dépasse l’offre d’équipements ainsi que la disponibilité de main-d’œuvre d’installation qualifiée.

Elle se limite à une sauvegarde pour toute la maison

Mais il y a un hic à cela. Nous aimons croire le mythe des sauvegardes d’une maison entière ou l’idée que notre 21est Le style de vie du siècle continuera sans être perturbé malgré les feux de l’enfer ou les hautes eaux. La réalité est différente: les systèmes de batterie de secours typiques fonctionnent mieux lorsqu’ils sont conçus pour proportionner la capacité de la batterie et minimiser l’utilisation des principaux appareils.

En fait, les mythes naissent souvent: les systèmes de batterie dans toute la maison fonctionnent vraiment pour les applications hors réseau. On estime qu’il y a 180 000 maisons de ce type aux États-Unis.

Mais ces maisons sont conçues pour la vie hors ligne: elles sont généralement plus petites et bien isolées; utiliser le chauffage par combustion avec une réserve de réserve; installer des systèmes solaires thermiques actifs et passifs; et ne disposent pas de climatiseurs contenant de l’électricité, de 2 chargeurs EV ou de piscines.

Il y a deux limitations d’ingénierie fondamentales qui rendent impossible la gestion d’une maison entière sur batterie uniquement. Premièrement, la capacité énergétique des systèmes de batteries lithium-ion typiques n’est pas suffisante pour alimenter toute la maison la nuit. Deuxièmement, les convertisseurs de batterie de secours ne sont pas assez puissants pour alimenter et faire fonctionner de nombreux gros appareils.

Bien sûr, plus de batteries et de convertisseurs peuvent résoudre ces limitations d’énergie et de puissance. Mais le coût d’un convertisseur de plus de 20 kilowatts et d’une batterie de plus de 40 kilowattheures peut ne pas être suffisant pour un propriétaire typique.

Une approche plus pratique consiste à concevoir un système de batterie de secours qui n’alimentera que les charges critiques: il n’y a pas de gros appareils comme des climatiseurs, des chargeurs 240 V EV ou des cuisinières électriques. Au lieu de cela, seulement quatre à huit circuits plus petits dans la maison pour la réfrigération, l’éclairage, le divertissement, les communications et les commodités.

Notre parc de logements actuel utilise beaucoup d’électricité et, en raison de la multitude d’appareils connectés, les maisons plus récentes en utilisent souvent davantage.

Les appareils à haute énergie sont les plus exigeants pour les systèmes de sécurité à domicile. La consommation électrique d’un grand climatiseur central est de 5 000 watts, le chargeur EV de 7 000 watts, la cuisinière électrique de 10 000 watts et les pompes de la piscine de 2 200 watts.

Limites de puissance de la batterie

Alors, combien de temps un système solaire et à batterie typique fonctionne-t-il la nuit alors que ces gros appareils fonctionnent? Réponse: pas pour longtemps.

Le calcul est simple. Si la batterie est réduite à une capacité énergétique de 2,5 kilowattheures la nuit (généralement si la batterie est utilisée le soir pour maximiser les économies d’autoconsommation), il n’y a que suffisamment d’énergie pour faire fonctionner les pompes dans la piscine pendant 60 minutes, AC central pendant 30 minutes, chargeur électrique pendant 20 minutes ou four électrique pendant 15 minutes.

Avec l’un de ces appareils fonctionnant – après seulement un intervalle relativement court de sauvegardes automatiques pour toute la maison – la batterie sera bientôt morte et incapable d’alimenter les charges critiques. En termes lyriques: il n’y a pas de lumière. Pas de téléphone. Il n’y a pas de voiture électrique. Pas un luxe. Comme Robinson Crusoé, à quel point ils peuvent être primitifs.

Une solution possible consiste à éteindre manuellement les charges importantes de l’appareil lors d’une panne de courant. Malheureusement, beaucoup se produisent pendant la journée lorsque personne n’est à la maison ou la nuit lorsque les gens dorment. Les clients qui ont essayé de laisser tomber la charge manuellement sont généralement déçus de leur système de sécurité.

Une autre solution (si le budget de la maison et de l’espace mural le permet) consiste à ajouter une deuxième batterie de stockage – ce qui double la durée de stockage de l’énergie.

Au cours des derniers mois, nous avons coopéré avec des clients qui ont eu un certain nombre de bonnes et de mauvaises expériences avec des batteries de rechange. Lors de la première disparition dans notre région, survenue vers 22 h 30, un client utilisant un appareil à pression positive continue (CPAP) a déchargé la batterie vers 2 h du matin, il a commencé à ronfler et sa femme lui a dit de dormir sur le canapé. ). Un autre client a utilisé un système de sécurité pour alimenter l’un des sous-cadeaux de sa maison et n’a pas réalisé qu’il y avait une panne de courant jusqu’à ce que la batterie soit déchargée.

La solution pour les deux clients était de retirer quelques circuits discrétionnaires de leurs sous-panneaux de rechange pour maintenir la batterie en marche pendant la nuit.

Limites de puissance de l’onduleur

La puissance maximale du convertisseur de batterie (en kilowatts) est une autre raison du mythe des sauvegardes de toute la maison.

La plupart des convertisseurs de batterie de secours sont conçus pour des services électriques domestiques de 200 ampères, ce qui signifie une sortie CA maximale de 7 600 watts lorsqu’ils sont connectés au secteur. Lorsqu’ils sont alimentés par une batterie (dont le taux de décharge de crête est limité), ces convertisseurs peuvent généralement fournir 5 000 watts de puissance continue ou 6 000 watts de puissance de crête (environ 25 ampères).

Cependant, les besoins actuels en courant alternatif lors du démarrage d’un moteur à courant alternatif ou d’une pompe sont souvent deux ou trois fois plus élevés que le courant normal – ce qui signifie que l’onduleur ne passera tout simplement pas en mode de sécurité. Même si la batterie est complètement chargée par une journée ensoleillée, la pompe à courant alternatif et la piscine ne démarrent pas et aucune charge critique ne gagne en puissance.

Conception de sauvegarde avec des appareils solaires

Malgré ces contraintes énergétiques, énergétiques et financières, un système solaire et de sécurité bien conçu peut fournir de l’électricité presque indéfiniment. Les trois éléments de conception sont essentiels.

Premièrement, la capacité énergétique de la batterie (kilowattheures) et la sortie du convertisseur (kilowatt) doivent être alignées sur les besoins de la maison la nuit lorsque la batterie est partiellement déchargée. Deuxièmement, le nombre de circuits de sécurité doit être strictement limité pour éviter d’alimenter trop de petits appareils ou de gros appareils. Troisièmement, la taille du système solaire devrait être suffisante pour charger partiellement la batterie même par une journée d’hiver nuageuse.

Les prochaines technologies de systèmes électriques pour maison intelligente permettront de surmonter ces limitations pratiques, libérant automatiquement les charges lors d’une panne de courant. À Solar Power International 2019, les entreprises ont présenté des dispositifs de gestion des appareils intelligents et des commutateurs automatiques qui peuvent désactiver automatiquement les gros appareils. La technologie des panneaux électriques intelligents pouvait également contrôler automatiquement tous les circuits de la maison.

À la fin de 2019, plus de 10000 foyers et entreprises en Californie seront équipés de systèmes combinés de sécurité solaire et à batterie. À mesure que ces systèmes deviennent moins chers (et grâce à la réduction des coûts d’équipement et des incitations), ils deviendront le moyen le plus approprié et le plus efficace pour les gens de s’adapter à la nouvelle panne de courant publique normale.

Sans oublier la façon la plus propre, la plus sûre et la plus économique de rénover notre réseau électrique archaïque.

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Barry Cinnamon est le directeur de Cinnamon Energy Systems, basé en Californie.