D’après pv magazine international.
Des chercheurs de l’Université de technologie de Chalmers en Suède ont comparé le potentiel d’économies d’énergies des systèmes de distribution à courant alternatif (CA) et à courant continu (CC) pour les bâtiments résidentiels équipés de PV et de systèmes de stockage sur batterie. Plus particulièrement, ils ont vérifié si les dispositifs en CC pouvaient réduire les pertes en énergie.
« Grâce à nos travaux, nous avons notamment pu présenter des modélisations de réductions de pertes avec une distribution CC pour un climat nordique avec (en moyenne) une irradiation plus faible, déclare le chercheur Patrik Ollas à pv magazine. Nous avons aussi observé l’effet (et la nécessité avérée) du PV et du stockage sur batterie pour réaliser des économies d’énergie avec le CC. »
Pour réaliser leur analyse des performances quotidiennes et saisonnières des deux topologies, les scientifiques ont eu recours à un ensemble de données sur une année complète portant sur l’utilisation des charges, la production PV, les caractéristiques de rendement dépendant de la charge des convertisseurs électroniques de puissance, ainsi que le stockage sur batterie. Ils ont observé les configurations CA et CC pour un bâtiment équipé d’une installation solaire + batterie de 3,6 kW orientée au sud et inclinée à 45 degrés. Ils sont partis du principe que le chauffage et l’eau chaude étaient assurés par une pompe à chaleur géothermique.
« Des mesures individuelles ont été obtenues pour les appareils suivants : pompe à chaleur géothermique, ventilation, pompes à eau et production PV », indiquent les chercheurs en précisant que la demande annuelle atteint 6 354 kWh, pour une production de 3 113 kWh du système PV. « L’étude a été réalisée pour un bâtiment connecté au réseau ; un convertisseur CA/CC bidirectionnel a été nécessaire pour l’interaction avec le réseau. »
Les travaux se sont penchés sur quatre typologies de systèmes différentes : CA—230 VCA avec rendement dépendant de la charge, CC1—380 VCC avec rendement dépendant de la charge, CC2—380 VCC avec rendement fixe du convertisseur, et CC3—380 et 20 VCC avec rendement dépendant de la charge.
« Un niveau de sous-tension de 20 VCC a été ajouté à CC1 et CC2 pour fournir les charges plus petites et la lumière par l’intermédiaire d’un convertisseur central CC/CC », ajoute l’équipe.
Celle-ci a observé que les pertes du convertisseur bidirectionnel affichaient une différence significative suivant si elles étaient modélisées avec des caractéristiques de rendement fixe ou dépendant de la charge. Les universitaires ont aussi conclu que la topologie CC pouvait réaliser des économies d’énergie même sans système PV ou de stockage sur batterie.
« Les pertes du convertisseur connecté au réseau adoptant une approche de rendement constant (CC2) ont été inférieures de 34 % aux pertes mesurées dans le cas d’un rendement dépendant de la charge (CC1), notent-ils. Les valeurs de rendement pour les différents systèmes (CA et CC1−3) étaient respectivement de 95,3 %, 94,3 %, 95,8 % et 93,7 %. »
En conclusion, les chercheurs affirment que le dispositif CC ne constitue pas une option favorable en termes de réduction des pertes sans l’inclusion d’un système PV et d’une batterie.
« Dans un contexte plus scientifique, il a été mis au jour que le recours à des rendements constants à la fois pour la batterie et le convertisseur électronique de puissance est une erreur, conclut Patrik Ollas. De plus, les économies les plus significatives ont été obtenues lorsque l’énergie PV alimentait les charges directement ou par l’intermédiaire du système de stockage sur batterie. Je reconnais que la distribution en CC dans les bâtiments constitue une application de niche et qu’elle est prise dans un cercle vicieux en ce qui concerne l’offre et la demande de produits. Toutefois, elle pourrait se révéler intéressante dans certains cas particuliers, par exemple dans les réseaux CC internes avec PV, batterie et connexion à un véhicule électrique ainsi que dans des bâtiments de bureaux présentant une bonne corrélation entre PV et demande de charge. »
Les chercheurs ont présenté les résultats de leurs travaux dans l’article « Energy Loss Savings Using Direct Current Distribution in a Residential Building with Solar Photovoltaic and Battery Storage », récemment publié dans Energies.
Traduction assurée par Christelle Taureau.
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