Définition de la puissance
La puissance des ASI (monophasées ou triphasées) est exprimée en VA ou kVA. La puissance de sortie est toujours réduite de la puissance de perte et de la puissance de charge des batteries. Sur les systèmes anciens ou de plus petite envergure, ce facteur de puissance s’établit entre 0,7 et 0,9. Sur les installations plus récentes (en particulier triphasées), ce facteur est aujourd’hui généralement de 1,0 (kVA = kW).
Afin de déterminer la puissance de sortie d’une ASI, il convient de tenir compte des facteurs suivants :
Puissance nécessaire des consommateurs
Cosinus phi des consommateurs (capacitifs ou inductifs)
Protection de ligne et propriétés des courts-circuits
Comme une ASI fonctionnant sur batterie est comparable à une petite centrale avec une puissance limitée, elle ne peut supporter qu’un courant de court-circuit défini. Par exemple :
ASI de 10 kVA / 9 kW 3ph / 3ph : atteint un courant de phase maximal de 13 A
En cas de surcharge de courte durée, courant 1,5 fois supérieur (19 A pendant 500 ms au maximum)
Si la puissance et la durée maximales sont dépassées, l’ASI se coupe automatiquement.
Une protection de ligne C ne doit pas être supérieure à environ In/7.
La taille d’une ASI détermine ainsi non seulement la charge, mais aussi la protection de ligne et son comportement en cas de court-circuit.
Les mesures des courts-circuits doivent toujours être exécutées en mode bypass. Dans le cas contraire, les données seront erronées.
Comme une ASI présente une puissance de perte, il faut systématiquement veiller à refroidir la pièce. L’ASI peut fonctionner dans une plage de températures de 0 à 40 °C.
Autonomie
L’autonomie d’une ASI dépend de la puissance des consommateurs et de son rendement.
Le rendement d’une ASI à double conversion en ligne s’établit de 94 à 97 %.
Les ASI sont généralement équipées de batteries VRLA régulées par valve ne nécessitant pas de maintenance.
Dans les installations plus importantes, il est possible d’utiliser des batteries lithium (LiFePO4/Li-Ion) ou des batteries nécessitant peu d’entretien.
La tension des cellules des batteries au plomb s’établit entre 1,67 V au minimum (déchargé) et 2,28 V au maximum (chargé).
Chaque ASI présente une tension de circuit intermédiaire spécifique (tension de batterie). Cette dernière est indiquée avec le nombre de cellules de batteries (2 V/C). Plus la tension de circuit intermédiaire ou le nombre de cellules est élevé(e), plus le courant de la batterie est bas.
Les batteries sont caractérisées avec la tension (V) et les ampères-heures (Ah).
Une cellule de batterie au plomb présente une tension moyenne de 2 V. Des batteries de différentes tensions sont disponibles dans le commerce. Selon la capacité (Ah), on utilise des batteries de 2 V, 6 V ou 12 V.
Les Ah sont mesurés à une température définie, avec un certain courant de décharge, pendant une certaine durée et avec une tension de décharge précise de la cellule de la batterie.
Eurobat définit ces données comme suit :
Durée de vie à une température ambiante de 20 °C,
Tension de décharge de cellule de 1,8 V,
Temps de décharge de 10 heures (C10) avec un courant d’intensité déterminée.
Ainsi, une batterie de 12 V / 50 Ah se décharge, à une température de 20 °C, à raison de 5 A pendant dix heures.
Afin de comparer les batteries et leur puissance, il y a lieu de mettre en parallèle toutes les données des batteries.
Chaque batterie se voit attribuer un tableau de puissance en watts par cellule ou en ampères par cellule.
Cette puissance se réfère à un temps de décharge défini (5, 10, 15 minutes, etc.).
Exemple : ASI de 10 kVA / 8 kW, autonomie de 30 minutes
Les données suivantes sont nécessaires pour calculer l’autonomie :
Puissance de la charge de l’ASI => 8000 W
Cosinus phi de la charge => 1,0
Rendement de l’onduleur => 95 %
Tension de circuit intermédiaire (tension de batterie, nombre de cellules) => 192 cellules
Tension de décharge de la batterie par cellule => 1,8 V
Température ambiante => 22 °C
Puissance de la batterie = 8000 / 0,95 = 8421 watts
Puissance de la batterie par cellule = > 8421 / 192 = 44 watts par cellule
La tension de décharge se situe entre 2,25 V/cellule et 1,8 V/cellule.
Le courant de décharge se situe donc entre 19,5 A et 24,4 A.
Nous avons besoin d’une batterie fournissant une intensité moyenne de 22 A pendant 30 minutes ou pouvant être chargée avec une puissance de 44 watts par cellule pendant environ 30 minutes.
Selon le tableau d’un fabricant de batterie (courbe caractéristique de décharge), il est possible d’utiliser une batterie de 17 Ah.
La durée de vie d’une batterie dépend directement de la température ambiante :
À 20 °C = durée de vie selon la conception (3 - 5, 6 - 9, 10 - 12, >12 ans)
À 25 °C => réduction de 30 % de la durée de vie
À 30 °C => réduction de 50 % de la durée de vie
En l’absence de refroidissement, il est recommandé de ne pas placer une batterie (en particulier de grosses batteries) dans le même local qu’une ASI.