Les camps de construction africains maintiennent rarement une charge stable entre la mobilisation et la passation de pouvoir.. Les bureaux de chantier et l'éclairage de sécurité pourraient dominer en premier. Hébergement, ateliers, les pompes et la réfrigération peuvent arriver plus tard. Un dimensionnement uniquement pour la charge initiale peut créer de longues heures d'utilisation du générateur ou une mise à niveau imprévue de la batterie..
UN système solaire hybride pour l'Afrique doit donc être planifié en fonction des étapes de charge changeantes, équipement critique et calendrier de déménagement du camp. Les entrepreneurs EPC doivent évaluer le générateur photovoltaïque, banque de batteries, onduleur hybride, interface du générateur, système de protection et méthode d'expansion comme une solution coordonnée.
Pourquoi les camps de construction ont besoin d'un plan de système solaire hybride différent
Des grilles faibles, poussière, les températures élevées et l'assistance technique limitée affectent également la sélection de l'équipement. Donc, le devis doit commencer par un calendrier de charge phase par phase plutôt que par un chiffre total en kilowatts.
| Phase de camp | Charges typiques | Principal souci de dimensionnement | Décision d'agrandissement |
|---|---|---|---|
| Mobilisation | Lumières de sécurité, communications, bureau de chantier et hébergement de base | Approvisionnement fiable du jour au lendemain avec une faible demande initiale | Installer l'onduleur principal, contrôles et plateforme de distribution protégée |
| Construction principale | Ateliers, outils électroportatifs, pompes, refroidissement, cuisines et blocs d'hébergement plus grands | Courant de démarrage du moteur, énergie diurne et croissance rapide de la charge | Ajouter un PV, modules de batterie ou capacité de conversion de puissance parallèle, le cas échéant |
| Finition et mise en service | Équipement de test, bureaux temporaires, éclairage et réduction de la demande en atelier | Évitez de faire fonctionner un générateur surdimensionné à un niveau de charge inapproprié | Reconfigurer les priorités opérationnelles et préparer les modules réutilisables pour la relocalisation |
Étape 1: Créez un programme de charge avant de dimensionner la batterie
Enregistrez chaque charge par puissance nominale, quantité, heures d'ouverture, phase et comportement de démarrage. Séparez ensuite le calendrier en éléments critiques, charges différées et intermittentes.
Les charges critiques peuvent inclure les communications, sécurité, réfrigération et éclairage essentiel. Gros moteurs, les compresseurs et les pompes nécessitent un examen séparé du courant de démarrage. Ne dimensionnez pas l'onduleur uniquement en fonction des kilowattheures quotidiens.. Il doit couvrir une charge simultanée, surcharge autorisée, démarrage du moteur et équilibre des phases.
Les entrepreneurs peuvent comparer les configurations intégrées sur le WHC Solar page sur les systèmes solaires commerciaux et industriels et examiner plus largement options de solutions solaires commerciales avant de demander une conception spécifique au projet.
Étape 2: Calculer l'autonomie de la batterie à partir de l'énergie critique
L'autonomie de la batterie doit couvrir l'énergie nécessaire pendant les périodes nuageuses, restrictions du générateur ou fonctionnement de nuit:
Demande énergétique critique (kWh) = charge critique moyenne (kW) × autonomie requise (heures)
La capacité nominale de la batterie doit alors tenir compte de la profondeur de décharge autorisée., efficacité du chemin de décharge, conditions de température et politique de réserves du fournisseur:
Capacité nominale indicative de la batterie = demande énergétique critique ÷ (DOD utilisable × efficacité du chemin de décharge)
Par exemple, un 25 kW charge moyenne critique fonctionnant pendant 10 heures nécessite 250 kWh. Hypothèses illustratives de 80% profondeur de décharge utilisable et 92% l'efficacité du chemin de décharge produit environ 340 kWh de stockage nominal. Remplacez ces hypothèses par la batterie sélectionnée, GTC, données sur l'onduleur et la température du site.
Précisez également la puissance de charge et de décharge. Des kilowattheures suffisants ne garantissent pas les kilowatts requis si la limite de courant du BMS, L'interface C-rate ou inverseur n'est pas adaptée.
Étape 3: Taille PV à partir de la ressource du site et du bilan énergétique quotidien
La capacité photovoltaïque doit refléter la demande énergétique quotidienne du camp, ressource solaire locale, orientation des modules, pertes de température, poussière, pertes de câble et efficacité de conversion de puissance. Une formule préliminaire est:
Capacité PV indicative (kWc) = énergie solaire quotidienne ÷ (heures de pointe d'ensoleillement × facteur de performance)
Une seule hypothèse d’heures solaires ne devrait pas être appliquée à chaque pays ou saison africain.. Les équipes EPC peuvent utiliser le Ressources potentielles solaires photovoltaïques de la Banque mondiale pour une évaluation précoce, suivi de données d'ingénierie spécifiques au site.
Étape 4: Coordonner le générateur avec le système solaire hybride
Dans un système hybride solaire diesel, la stratégie de contrôle doit définir le moment où le générateur démarre, quelles charges il dessert, s'il charge la batterie et quand il s'arrête.
Confirmer la tension du générateur, fréquence, séquence de phases, puissance nominale, plage de chargement, interface de démarrage automatique et réponse par étapes. Vérifiez les exigences minimales de chargement et de réchauffement ou de refroidissement dans le manuel du générateur..
La logique typique donne la priorité au PV pour les charges diurnes, utilise l'excès d'énergie solaire pour charger la batterie et démarre le générateur lorsque l'état de charge ou de charge atteint un seuil approuvé.
Cependant, les seuils de démarrage et d'arrêt nécessitent des règles d'hystérésis et de course minimale. Sinon, des charges fluctuantes ou de courts événements nuageux peuvent provoquer des cycles fréquents du générateur. La conception du contrôle doit également empêcher tout retour involontaire et coordonner tous les dispositifs de transfert., disjoncteurs, dispositions de mise à la terre et circuits d'arrêt d'urgence.
Le Guide IRENA sur les mini-réseaux hybrides et les réseaux isolés fournit un contexte supplémentaire sur l'évaluation de la charge, production renouvelable, stockage et intégration diesel.
Étape 5: Planifiez une expansion modulaire avant de commander de l'équipement
Un système d'énergie solaire modulaire n'est pas créé simplement en laissant un espace au sol vide. La conception originale doit confirmer comment des chaînes photovoltaïques supplémentaires, les batteries et la capacité de l'onduleur seront connectées et contrôlées.
Confirmer l'entrée PV maximale, Disposition MPPT, plage de tension de la batterie, Protocole GTB, quantité et micrologiciel parallèles d'onduleur autorisés. L'ajout de nouveaux modules à un parc de batteries obsolète nécessite un examen de l'état de santé et de la compatibilité..
Réserver la capacité d'extension approuvée dans le tableau de distribution, jeux de barres, protection, ventilation et communications. Pour les camps mobiles, des patins ou des armoires modulaires peuvent simplifier la déconnexion et la réutilisation des actifs.
Disponible Configurations d'onduleurs solaires WHC doit être adapté au programme de charge final et à la fiche technique actuelle plutôt que sélectionné uniquement en fonction de la puissance nominale.
Comparaison de configuration pour l'approvisionnement EPC
La comparaison suivante aide les entrepreneurs à sélectionner la bonne architecture pour le programme de construction plutôt que de choisir uniquement en fonction du prix d'achat initial..
| Option | Meilleur ajustement | Avantage en matière d'approvisionnement | Principal risque à vérifier |
|---|---|---|---|
| Forfait solaire fixe et batterie | Petit camp avec écurie, charges bien documentées | Nomenclature initiale simplifiée | Flexibilité limitée lorsque la demande de main d’œuvre ou d’atelier augmente |
| Système solaire hybride modulaire | Projet en plusieurs phases avec une demande future incertaine | Prend en charge le PV planifié, extension de stockage ou d’onduleur | Les limites d'extension et la compatibilité de communication doivent être documentées à l'avance |
| Système hybride alimenté par un générateur | Charges de moteur élevées ou zone d'installation photovoltaïque restreinte | Utilise le générateur existant pour les pics et les périodes prolongées de faible ensoleillement | De mauvais réglages de contrôle peuvent augmenter la consommation de carburant et le cycle du générateur |
Scénarios typiques des camps de construction africains
Camp d’entrepreneurs en routes et ponts
Éclairage de sécurité, les communications et l'hébergement créent une charge de base continue, tandis que les ateliers et les pompes à eau ajoutent des pointes intermittentes. La conception doit séparer l'énergie critique nocturne de la demande d'outils diurnes et réserver une capacité d'expansion pour les fronts de travail ultérieurs..
Camp de développement minier éloigné
Hébergement du personnel, réfrigération, les équipements de communication et de maintenance peuvent fonctionner loin d’un réseau fiable. Le générateur peut supporter des périodes de charge élevée, tandis que le photovoltaïque et les batteries réduisent le fonctionnement inutile du générateur pendant les heures de faible charge. Le risque lié à la livraison de carburant devrait être inclus dans la décision d’autonomie.
Projet d'infrastructure publique temporaire
Une école, un programme de construction d'une clinique ou d'un service public peut nécessiter un bureau de chantier mobile et un camp de travailleurs avant que l'électricité permanente ne soit disponible. Un système modulaire peut ensuite être déplacé ou réaffecté, cadres de transport fournis, les procédures de reconnexion et les exigences de remise en service sont planifiées dès le départ.
Liste de contrôle de la documentation du fournisseur
Avant de passer une commande, demander un package technique unique et coordonné couvrant le générateur photovoltaïque, batterie, GTC, onduleur ou PCS, interface du générateur, système de protection et de surveillance. Le forfait doit inclure:
- Un calcul de charge et d'énergie phase par phase.
- Autonomie en charge critique et hypothèses de déclassement de la batterie.
- Contrôles de démarrage du moteur et de surcharge du variateur.
- Tension de la batterie, Confirmation du protocole BMS et de la compatibilité de l'onduleur.
- Démarrage du générateur, arrêt, logique de chargement et de transfert.
- Protection, mise à la terre, exigences en matière de câble et de distribution.
- Limites d’expansion pour le PV, capacité de la batterie et de l'onduleur.
- Essais de mise en service, exigences en matière de formation et de réinstallation des opérateurs.
Le Programme de stockage sur batterie de la Banque mondiale souligne également le rôle du stockage dans l’intégration des énergies renouvelables et l’amélioration de la fiabilité du système.
Conclusion: Spécifiez le camp avant de sélectionner le système
Un fiable système solaire hybride pour l'Afrique commence par le calendrier de construction, il ne s'agit pas d'un ensemble d'équipements standard. Les entrepreneurs EPC doivent documenter les charges critiques, heures d'ouverture, le moteur démarre, caractéristiques du générateur, ressource solaire, objectifs d’autonomie et phases futures du camp avant de confirmer la capacité.
La configuration choisie doit également être pratique à transporter, commission, maintenir et réutiliser après la fin du projet en cours.
Foire aux questions
Combien d'heures de batterie un camp de construction doit-il spécifier?
Il n'y a pas de valeur universelle. Calculer l'autonomie face aux charges nocturnes critiques, périodes de faible ensoleillement attendues, disponibilité du générateur, risque de livraison de carburant et profondeur de décharge approuvée de la batterie.
Un générateur diesel existant peut-il être connecté à un onduleur hybride?
Potentiellement, mais la compatibilité doit être vérifiée. Confirmer la tension, fréquence, configuration des phases, interface de démarrage automatique, limites de chargement, méthode de transfert et exigences d’entrée du générateur de l’onduleur.
La capacité de la batterie devrait-elle être basée sur la charge de pointe du camp?
Non. L'énergie de la batterie est principalement basée sur les kilowattheures et l'autonomie, pendant que la batterie se décharge, la capacité de l'onduleur et la capacité de surtension doivent prendre en charge les kilowatts requis.
Le parc de batteries peut-il être étendu après un an?
Seulement si le fabricant de la batterie le permet et que le BMS, tension, l'état du module et la conception du système restent compatibles. Mélanger de nouveaux modules avec une banque ancienne nécessite une revue technique.
Quelles informations un EPC doit-il envoyer pour un devis?
Fournir la liste de chargement, heures d'ouverture, moteur donné, configuration des phases, emplacement du site, objectif d'autonomie, spécification du générateur, zone d'installation disponible, calendrier du projet et étapes d’agrandissement prévues.
Demander un examen du système solaire d’un camp de construction
WHC Solar prend en charge la configuration du système solaire intégré pour les entrepreneurs EPC et de projet. Envoyez votre planning de chargement de chantier, fiche technique du générateur, emplacement du site, heures de sauvegarde requises et plan d'expansion via le Page de contact WHC Solaire pour une configuration spécifique au projet et une revue de devis.
