Classification et présentation des systèmes de production d'énergie solaire photovoltaïque

Définition d'un système photovoltaïque : un système photovoltaïque est un système qui utilise des composants de cellules solaires et d'autres équipements auxiliaires pour convertir l'énergie solaire en énergie électrique.

On distingue généralement les systèmes photovoltaïques en trois catégories : les systèmes autonomes, les systèmes raccordés au réseau et les systèmes hybrides. Selon leur mode d’application, leur échelle et le type de charge, les systèmes d’alimentation photovoltaïque peuvent être classés plus précisément. On distingue ainsi six types de systèmes photovoltaïques : les petits systèmes solaires (Small DC), les systèmes à courant continu simples (Simple DC), les grands systèmes solaires (Large DC), les systèmes d’alimentation CA/CC, les systèmes raccordés au réseau, les systèmes hybrides et les systèmes hybrides raccordés au réseau. Le principe de fonctionnement et les caractéristiques de chaque système sont décrits ci-dessous.

1. Petit système d'énergie solaire (petit CC)

Ce système se caractérise par la présence exclusive d'une charge en courant continu (CC) de faible puissance. De conception simple et d'utilisation aisée, il est principalement utilisé dans les installations domestiques courantes, pour divers produits CC et équipements de loisirs. Par exemple, ce type de système photovoltaïque est largement répandu dans l'ouest de la Chine, où il alimente des lampes CC afin de pallier les problèmes d'éclairage domestique dans les zones non électrifiées.

2. Système CC simple (CC simple)

Ce système se caractérise par une charge fonctionnant en courant continu (CC) et sans contrainte de durée d'utilisation. La charge étant principalement utilisée en journée, le système ne comporte ni batterie ni contrôleur, ce qui lui confère une structure simple. L'alimentation de la charge est directement assurée par des composants photovoltaïques, éliminant ainsi le besoin de stockage et de restitution d'énergie par batterie, ainsi que les pertes d'énergie liées au contrôleur, et améliorant l'efficacité énergétique. Il est fréquemment utilisé dans les systèmes de pompage d'eau photovoltaïques, certains équipements temporaires et certaines infrastructures touristiques. La figure ci-dessous illustre un système de pompage photovoltaïque CC simple. Ce système est largement répandu dans les pays en développement où l'eau potable n'est pas disponible et a engendré d'importants bénéfices sociaux.

3 Grand système d'énergie solaire (grand courant continu)

Comparé aux deux systèmes photovoltaïques précédents, ce système convient également aux alimentations en courant continu, mais il nécessite généralement une puissance de charge plus importante. Afin de garantir une alimentation stable et fiable, le système correspondant est de grande envergure et requiert un ensemble de modules photovoltaïques et une batterie de plus grande capacité. Ses applications courantes incluent l'alimentation d'équipements de communication, de télémétrie et de surveillance, l'alimentation électrique centralisée en zones rurales, les balises, l'éclairage public, etc. Certaines centrales photovoltaïques rurales construites dans des zones non électrifiées de l'ouest de la Chine utilisent ce type de système. Les stations de base de communication construites par China Mobile et China Unicom dans des zones reculées non raccordées au réseau électrique utilisent également ce système photovoltaïque pour leur alimentation, comme par exemple le projet de station de base de communication de Wanjiazhai, dans le Shanxi.

4 Système d'alimentation CA/CC

Contrairement aux trois systèmes photovoltaïques solaires précédents, ce système peut alimenter simultanément des charges en courant continu (CC) et en courant alternatif (CA). De par sa structure, il comporte davantage d'onduleurs pour convertir le courant continu en courant alternatif et répondre ainsi aux besoins des charges CA. Généralement, la consommation électrique de ce type de système est relativement importante, ce qui explique sa taille conséquente. On le retrouve dans certaines stations de base de télécommunications et autres centrales photovoltaïques fonctionnant avec des charges CA et CC.