Comparația stațiilor solare: o iluzie (costisitoare) a autonomiei?
Să demitificăm puțin stațiile solare...
Este stația solară mai ieftină pe kWP?
Pentru moment, costul stațiilor de 7x vine la 5473 € cu taxe incluse, FĂRĂ baterii. Acest lucru ne oferă un cost pe kWp de 5473 / 2.98 = 1836 € per kWp, ceea ce este destul de corect la prima vedere. Cu toate acestea, în ce măsură este aceasta comparabilă cu o soluție „clasică”, kit tip care include a invertor centralizat de la o marcă majoră (Sungrow de exemplu), panouri similare și structuri de sol? Un astfel de kit de 3 kWp cu componente echivalente ca performanță și origine de fabricație (panouri bifaciale DENIM, invertor asiatic SUNGROW, structură de instalare la sol) afișează un preț cu taxe incluse de 3770 EUR sau 1250 EUR per kWP. O diferență de 48% greu de justificat!
Riscul de fulger, un factor neglijat:
Prin urmare, se pare clar că soluția pentru stația solară este mult mai scumpă, fără altă justificare decât o simplificare a implementării sistemului. Această simplitate se dovedește uneori a fi înșelătoare, deoarece un kit solar standard include protecție, cum ar fi paratrăsnetele, în special, care poate face diferența între un invertor protejat și un invertor suflat în caz de fulger. La statiile solare acest tip de protectie nu este integrat. Exemplu opus al unei cutii de protecție cu descărcător de supratensiune integrat (P1):
SUNOLOGIE explică pe site-ul său totuși că prezența unui protector la supratensiune nu este necesară, dată fiind distanța scurtă dintre priza de conectare și panou (și microinvertorul acestuia). Foarte practic și o economie de pornire. În plus, integrarea unui protector de supratensiune ar face imposibil însuși conceptul de conectare „plug and play”. Argumentul tehnic este următorul:
Argumentul ridicat este absența fenomenului de inducție a buclei („bucla indusă”). Acest lucru este inexact și înșelător. În primul rând, cablul nu este DC (curent continuu), ci AC 230V curent alternativ, deoarece există un micro-invertor in spatele panoului care converteste cu precizie curentul continuu de la panoul solar in curent alternativ, care va fi injectat in priza. În plus, o buclă indusă apare pe circuitele de cablu solar DC, nu pe un singur cablu AC. (cel care iese din statia solara). Prin urmare, în acest caz, cu SUNOLOGY este imposibil sa ai bucle induse prin definitie! Argumentul invocat pentru scutirea de la descărcătorul de supratensiune este, prin urmare, invalid din punct de vedere tehnic și chiar periculos de înșelător pentru utilizator. (mai ales dacă ținem cont de faptul că producătorii de microinvertoare precum HOYMILES refuză prizele de garanție pentru supratensiuni induse!).
În cele din urmă, în absența unui protector de supratensiune în panoul principal de distribuție electrică, toate dispozitivele conectate la acesta (inclusiv stația solară) va fi vulnerabil la supratensiuni induse (= fulgere), indiferent de distanța sa finală dintre priză (externă!) și panou. Vorbim aici despre protectoare de supratensiune de tip AC, adică capabile să protejeze echipamente precum microinvertoare, calculatoare etc. Standardul francez fotovoltaic UTE recomandă utilizarea descărcătoarelor de supratensiune pe partea AC, când densitatea fulgerului este > 2.5!
Preț prea mare pe kWh per modul de baterie:
Vă rugăm să rețineți că fiecare dintre aceste stații solare poate găzdui o baterie cu litiu în spate, dar acestea trebuie să fie comandate individual. Pachetul de baterii 0.7 kWh este afișat la 580 EUR, ceea ce ne face la kWh brut (fără a deduce un DOD de 90%) 580 / 0.7 = 828 € pe kWh. Acest preț este deja foarte mare, comparativ cu orice tip de baterie cu litiu de pe piața actuală (Pylontech, DEYE). Atenție, însă, pentru apărarea sa, sistemul are convertorul său DC/AC, ceea ce nu este cazul la alte baterii, de aceea va fi necesar să îl adăugați pentru o vedere de ansamblu asupra costului.
Calculat în kWh brut, bateria este mult mai scumpă decât o baterie cu litiu DEYE și este echivalentă cu o baterie TESVOLT care va avea o durată de viață de 2 sau chiar de 3 ori mai mare. Atenție totuși, aici comparăm prețul BRUT pe kWh al fiecărui tip de baterie, știind că SUNOLOGY MAX are convertorul AC/DC, iar nu celelalte (care sunt baterii goale la care va trebui adaugat un invertor-incarcator), vom studia ulterior costul total cu invertorul-incarcator pentru fiecare sistem.
În cele din urmă, prin urmare, costul total pentru un sistem SUNOLOGY PLAYMAX 3 kWp cu 5 kWh de stocare, adică 7x stații conectate în paralele, este defalcat după cum urmează:
– 7x stații SUNOLOGY MAX, cu o putere de vârf de 2.98 kWp. Fiecare stație integrând un microinvertor marca HOYMILES,„putere nedezvăluită (350 sau 400VA?)
– 7x baterii PLAYMAX cu o capacitate individuală de 0.7 kWh sau un total de 4.97 kWh.
Însumând 9600 € TTC. Este această configurație pe care o vom folosi ca bază de comparație în studiul alăturat și pe care o vom contrasta cu un sistem solar autonom cu baterii SUNCONNECT 3000, compus din următoarele elemente:
- O placă SUNCONNECT 3000 precablată, cu un invertor-încărcător Victron Multiplus-II 48V/3000VA și încărcătorul său solar RS 450/100
- O baterie Pylontech US5000 (sau echivalent)
- 7x panouri solare bi-sticlă DENIM, cu o putere totala de 3 KWp + suporti de montaj la podea.
Pentru un total de aproximativ 9400 € cu taxe incluse.
O baterie cu siguranță, dar restricționată și subexploatată!
Privind mai atent la caracteristicile tehnice ale statiilor solare PLAYMAX cu baterii integrate, observam ca acestea din urma afiseaza performante mai scazute, comparativ cu capacitatea de la bord in kWh. Într-adevăr, cu 7x stații PLAYMAX care acumulează aproape 5 kWh de baterie, ne chinuim să găsim mai mult de 840W de putere maximă de descărcare și doar 945W de reîncărcare maximă de la toate panourile. Acesta este puțin și corespunde unui factor de subexploatare de aproape 6 (de fapt, avem potențial 4900VA de la microinvertoarele Hoymiles de 7x, iar bateriile nu sunt capabile să gestioneze mai mult de 940VA, sau de 5.44x mai puțin.
Cum poate fi explicat un nivel atât de scăzut de performanță? Din nou, designul este cauza:
- Miniaturizarea componentelor din spatele panourilor: pentru a putea integra un regulator DC/AC & DC/DC (capabil sa incarce bateria de la sursa solara) si un convertor care va transforma curentul continuu din baterie in 230V spre casa, este necesar sa optati pentru compact. , componente disipative mai puțin căldură și, prin urmare, având un potențial de conversie electrică mai scăzut. În plus, designul IP65 al stației solare necesită ca componentele să aibă răcire pasivă (fără ventilator). Prin urmare, este imposibil să aveți 400VA de conversie DC/AC într-un format atât de mic!
- Menținerea duratei de viață a bateriei: Cu cât o baterie se descarcă mai repede, cu atât durata de viață a acesteia va fi afectată (rezistență internă crescută = degradare accelerată). Limitarea curentului de descărcare este un sfat pentru a optimiza acest parametru și a limita degradarea. Limitând puterea de descărcare a bateriei în acest fel, obținem o rată maximă de descărcare de 0.27C. Cu alte cuvinte, calculul este următorul:
135W (putere maximă de încărcare de la panoul SUNOLOGY la baterie) / 37V (tensiunea nominală a bateriei) = 3.64A. Cum să obțineți raportul vitezei de descărcare? Împărțim 3.64 A la capacitatea nominală, sau 19.2 Ah. Obținem așadar 3.64/19.2 = aproximativ 0.19C.
În comparație cu alte baterii cu litiu, rata de descărcare este deci mult mai mică. Într-adevăr, pe bateriile Pylontech, avem o capacitate de descărcare continuă de 0.5C (deci pe o baterie de 100Ah, putem reîncărca 50A la 48V, sau în jur de 2500W, de la panouri), sau chiar 1C timp de câteva minute. Avantajul? Reîncărcare mai rapidă și mobilizare mai eficientă a energiei solare, toate fără impact asupra duratei de viață, deoarece bateriile nu sunt proiectate pentru a fi expuse la temperaturi extreme.
In concluzie, bateria PLAYMAX are urmatoarele dezavantaje:
- Restricționarea puterii de încărcare de la panourile solare la baterie, la 0.19C, comparativ cu 1C pentru bateriile standard cu litiu.
- Puterea maximă de descărcare de la baterii către consumatori foarte limitată, la 945W față de 3000W pentru un sistem SUNCONNECT (fiecare modul PLAYMAX poate livra doar 135W pentru o baterie de 0.7 kWh).
- Fără capacitate de supraîncărcare (descărcare de vârf), spre deosebire de soluția SUNCONNECT.
- Nu există posibilitatea nativă de a furniza energie direct de la bateria consumatorilor AC, cu excepția cazului în care este achiziționat un convertor extern. In acest caz puterea maxima va fi de 1470W fata de 3000W.
Bateria rimează cu autonomie? Nu prea sigur...
Mai mult, stațiile SUNOLOGY nu funcționează în absența EDF. Cu alte cuvinte, în cazul unei întreruperi de curent, sistemul:
- Nu va mai produce energie solară în timpul zilei, prin urmare, bateriile nu vor mai fi reîncărcate.
- Nu va mai alimenta sarcinile la care este conectat, prin priza sa de 16 sau 32A spre casă. Fără funcție de „backup”.
- Va fi utilizată doar ca stație de amplificare „portabilă”, printr-un convertor ad-hoc pentru a adăuga la suma deja mare a sistemului (139 EUR). Pentru fiecare baterie, veți avea nevoie de un convertor AC, adică 7x 129 EUR = 1000 EUR! În mod clar de neconceput, mai ales în ceea ce privește caracterul practic al utilizării (fiecare baterie = fiecare convertor = putere necumulată!).
Acesta este, evident, un dezavantaj major, deoarece prin definiție orice sistem solar bun cu o baterie demnă de acest nume ar trebui să poată funcționa în modul „autarhic”, adică în absența rețelei EDF. Ce rost are să plătești bateriile la un asemenea preț ca să nu le poți folosi în eventualele întreruperi EDF? Acest lucru nu este menționat nicăieri pe caracteristicile SUNOLOGY, trebuie să întrebați un tehnician pentru a obține răspunsul nefericit, care este încă prost argumentat tehnic. Absența funcționării stației solare fără EDF se explică prin „securitatea rețelei”. Acest lucru este fals, deoarece sistemele solare autosuficiente precum sistemele SUNCONNECT se decuplează automat de rețeaua EDF, pentru a putea recrea o „mini-rețea” și a restabili alimentarea casei. Realitatea este că electronicele încorporate în stațiile SUNOLOGY nu sunt concepute în mod intrinsec pentru a funcționa în autosuficiență energetică, așa cum vom vedea prin această comparație a stațiilor solare:
Aceasta este povestea unei baterii din spatele unui panou solar... și legea lui Arrhenius
În 1889, un om de știință și chimist suedez a formulat o ecuație pe care o folosim și astăzi pentru a modela degradarea bateriilor sau a proceselor chimice, în funcție de temperatură.
Legea lui Arrhenius are un impact semnificativ asupra degradarii unei baterii litiu-ion, in functie de temperaturi. Conform acestei legi, viteza reacțiilor chimice crește exponențial cu creșterea temperaturii. În special în cazul bateriilor cu litiu, temperaturile ridicate accelerează reacțiile chimice nedorite din interiorul celulei, cum ar fi descompunerea electrolitică și creșterea depozitelor de metal. Acest lucru duce la o creștere a rezistenței interne a bateriei, o scădere a capacității de stocare a energiei, și o reducere a duratei de viață utilă a bateriei, în cel mai bun caz, și în cel mai rău caz un accident termic (scurtcircuit intern, formare de dendrite etc.).
Când știm că bateria se află chiar în spatele panoului solar, apare o întrebare. Sunt temperaturile ridicate? Opus, un grafic reprezentând variația tipică de temperatură din spatele unui panou solar.
Când știm că bateriile sunt situate direct în spatele modulului solar, cu puțină izolație, ne putem imagina cu ușurință că în special în perioada de vară, temperaturile depășesc cu mult 30-35°C. Acest lucru este absolut critic pentru durata de viață a celulelor cu litiu găsite acolo, studii recente au demonstrat că a Creșterea temperaturii bateriilor cu litiu la niveluri apropiate de 60°C a accelerat degradarea acestora cu un factor de 3.
Când vedem procesul de asamblare, de înaltă calitate, a stațiilor solare, este totuși greu de imaginat că un simplu deflector termic situat sub platforma tehnică care găzduiește componentele, face posibilă menținerea unei amplitudini termice optime pentru a garanta funcționarea pt. 2500 de cicluri, sau 10 ani, fără eșec.
În plus, remarcăm o altă inconsecvență tehnică. Fișa tehnică a bateriei precizează că este IP65 (tropicalizat), ceea ce este logic și absolut esențial pentru funcționarea în aer liber, dar SUNOLOGY citează de asemenea un răcire „prin convecție” (ceea ce este imposibil dacă compartimentul este impermeabil / IP65)
Realitatea tehnică este simplă. Bateria trebuie să fie IP65, să poată fi amplasat în spatele unui panou solar și să reziste la coroziune legată de umiditate, vreme rea etc. pe durata de viață a acestuia. Argumentul pentru „convecție naturală” fără ventilator este, prin urmare, pur și simplu spune ca va fi racit, sau incalzit... in functie de elemente si anotimpuri.
Dar este atât de grav doctore? La urma urmei, bateria este dată pentru 2500 de cicluri, sau 10 ani de serviciu bun și loial! Este într-adevăr dificil de modelat cu exactitate impactul asupra duratei de viață a unei baterii cu litiu (ar fi necesar deja să cunoaștem chimia utilizată în stația solară, care nu este specificată de producător, LFP, NMC, LCO?), totuși, două tendințe apar clar:
- Bateria se va degrada mult mai repede într-un design de acest tip, decât într-o încăpere tehnică închisă, la o temperatură mai constantă.
- Riscurile de defectare termică vor fi crescute datorita folosirii sale in conditii de exterior, si aceasta intr-o maniera direct corelata cu amplitudinile termice experimentate de baterie (exemplu: canicula vara, temperaturi negative iarna).
- Bateria va experimenta probabil o pierdere de putere la temperaturi apropiate de 0, care nu este specificat în fișele tehnice ale stației solare. Cu alte cuvinte, la -5°C, bateria nu se va putea reîncărca de la panourile solare, pentru a-și păstra degradarea (de fapt, încărcarea unei baterii litiu-ion la temperaturi negative o poate deteriora).
Concluzia comparației stației solare?
Ignorând aspectul (foarte) inteligent de marketing, valul de publicitate și aspectul atractiv al conceptului de stație solară, legat de ușurința sa de implementare (în ciuda lacunelor evidente de securitate), o analiză tehnică puțin aprofundată dezvăluie evitarea lacunelor tehnice și a caracteristicilor opace. . Datorită prețului său ridicat în comparație cu o soluție solară autonomă produsă conform regulilor tehnicii, devine greu de văzut valoarea adăugată reală a acestui tip de produs, în afară de relativa ușurință de implementare (care poate fi și o sursă de constrângere, trebuie reținut). Lipsa de scalabilitate tehnică (nu este posibilă o copie de rezervă), durabilitatea îndoielnică a componentelor (în special durata de viață a bateriei) și capabilitățile de încărcare/descărcare a bateriei mult prea incomplete fă-l un produs prea scump pentru valoarea sa tehnică intrinsecă.
Singurul avantaj real în opinia noastră, la finalul acestei comparații de stații solare, constă în aspectul estetic și practic pentru implementarea acesteia...
