Systemes hybrides

Le terme système hybride désigne tous les systèmes de production d’énergie fonctionnant avec deux sources d’énergies ou plus. De nombreuses variantes sont possibles (solaire+éolien, solaire+diesel, eolien+diesel) le principe de base restant le même : profiter de la complémentarité de deux sources ou plus pour avoir un approvisionnement en énergie plus régulier, plus sûr, et donc un système moins cher.

Principe des systèmes hybrides

Le fait de marier dans un même système deux sources d’énergie ou plus apporte de la stabilité, surtout si c’est sources sont complémentaires. On distingue deux grandes familles de source d’énergie :

  • les énergies flux : elles sont variables et intermitentes, et ont besoin d’un stockage car on ne peut pas les prévoir à l’avance. Elles sont gratuites et renouvelables. On fait appel à des modèles de probabilité et des simulations météo pour estimer leur potentiel : énergie éolienne, énergie solaireénergie hydraulique
  • les énergies stock : ce sont des énergies que l’on peut stocker pour une utilisation ultérieure et donc les utiliser au moment où on en a besoin. Elles peuvent répondre facilement à la demande en énergie, à n’importe quel moment. Ces énergies sont en revanche rarement renouvelable et couteuse à l’utilisation : gaz, pétrole, charbon, bois de feu...

Système hybride bi-énergie (solaire + éolienne) en Afrique

 Un bon système hybride profite des avantages combinés de ses deux formes d’énergie. Les énergies flux permettent de produire la plus grande part d’énergie, pour un prix très faible, tandis que les énergies stock sont utilisées à la demande, en appoint, pour répondre à un besoin exceptionnel en énergie ou pour faire face à un creux de production des énergies flux.

Si le système d’énergie est dimensionné par un professionnel de l’énergie, l’équilibre suivant est atteint:

  • la source d’énergie flux (solaire, éolien, hydraulique) est exploitée à son maximum pour que chaque kWh soit utile. Elle couvre de 80 à 95% de la demande en énergie
  • la source d’énergie stock (groupe électrogène) est utlisée rarement, seulement à la saison la moins favorable et sur de courtes durées
  • la capacité de stockage du système (batteries) est réduite afin de faire des économies au moment de l’investissement et lors des remplacements

 

Contribution des sources d’énergies en cours de l’année entre le solaire (jaune), l’éolienne (vert) et le groupe (noir) dans un système hybride

 La vidéo suivante montre les flux d’énergie entre les éléments d’un système hybride.

http://www.sdmo.com/FR/telecoms-solution-4.html

 Fonctionnement

 Dans la pratique, le système hybride électrique est centralisé autour des batteries qui sont le coeur du système. Toutes les sources d’énergies chargent les batteries indépendamment les unes des autres. Certains générateurs d’énergie produisent une tension continue, ou tension DC, qui recharge directement les batteries (bus DC). C’est le cas des panneaux solaires et des petites éoliennes. D’autres appareils produisent une tension alternative, ou tension AC, qui doit passer à travers le chargeur de l’onduleur/chargeur pour recharger les batteries (bus AC). C’est le cas par exemple du groupe électrogène, du réseau ou d’une turbine hydraulique.

 

Schéma type d’un système hybride solaire/générateur. Source : Victron Energy

 Le démarrage du groupe électrogène peut être démarrer automatiquement par un relai interne de l’onduleur/chargeur si les batteries sont trop basses, dans les périodes sans soleil ou sans vent par exemple.

 

Dimensionnement

Dimensionner un système hybride est une tâche délicate qui demande une bonne connaissance des produits installés, des potentiels en énergies renouvelables du site et des besoins du client (flexibilité, sécurité, performance économique).

Par exemple le régulateur solaire, le régulateur éolien et le chargeur de batteries doivent être paramétrés en atelier les uns par rapport aux autres pour que leur fonctionnement dans le système complet soit correct.

 Un système hybride bien dimensionné est indéniablement le système de production d’énergie le plus fiable et économique en site isolé car il tire parti de tous les avantages des différents types d’énergie. Par exemple, la régularité de production des panneaux solaires se marie bien avec l’éolienne qui peut produire la nuit ou par temps nuageux.

 Au Sénégal, malheureusement, le potentiel solaire comme le potentiel éolien sont plus faibles durant l’hivernage, il faut donc avoir recours à un générateur diesel ou essence pour palier au manque d’énergie à cette saison. Le reste de l’année, le solaire et l’éolien se complètent cependant très bien pour garder les batteries toujours chargées et le groupe électrogène éteint.

 

solaire photovoltaïque et éolienne couplés sur le même système sur un bateau

 Si vous avez un projet avec un système hybride de production d’énergie pour votre maison, ferme, hôtel ou entreprise, contactez nous pour définir ensemble le dimensionnement le mieux adapté.

 Mini reseau

Le mini réseau, ou réseau ilôté, est une version étendue du système hybride. Plutôt réservé aux installations de taille importante, le mini réseau offre une flexibilité sans pareil pour évoluer en raccordant différentes sources d’énergie, des centres de stockage et de nouveaux utilisateurs. Dans un mini réseau les producteurs sont connectés sur le bus AC, avec des onduleurs solaires ou éoliens raccordé au réseau par exemple.

 

 Le fabricant Allemand SMA est passé maître dans l’art de gérer un mini-réseau, avec leur produit phare, le Sunny Island. Signalons tout de même que les fabricants Studer Innotec et Victron Energy propose des solutions similaires et un peu moins chères.

 La vidéo suivante explique très bien le principe de fonctionnement d’un mini réseau :

 

 

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