Lors de l'évaluation de la fiche technique d'un système de stockage solaire ou d'une batterie commerciale, confondre la capacité nominale avec la capacité nominale, ou ne pas faire la distinction entre la capacité de charge (Ah), l'énergie nominale (kWh), l'énergie de décharge mesurée et l'énergie CA nette utilisable, peut empêcher un projet d'atteindre la durée requise pour l'écrêtement des pics ou l'alimentation de secours. Conformément aux normes internationales relatives aux batteries, telles que les normes CEI 62620, CEI 62619 et UL 1973, la capacité nominale et la capacité nominale (souvent recherchée sous le terme « capacité de nominal ») font principalement référence à la charge électrique en ampères-heures (Ah), alors que le dimensionnement d’un système de stockage d’énergie nécessite de convertir ces chiffres en kilowattheures (kWh) en fonction de plages de tension, de taux de décharge et de rendements de conversion définis.
Que vous choisissiez une armoire ESSA de 215,04 kWh (280 Ah LFP), une armoire Energon à refroidissement liquide de 261,24 kWh (314 Ah LFP) ou un conteneur de 5 015,9 kWh issu de notre gamme Stockage d'énergie à usage commercial et industriel (C&I) gamme, ou en choisissant une unité de stockage de 51,2 V et 314 Ah parmi notre Systèmes de stockage d'énergie à usage résidentiel Dans ce contexte, le présent guide technique explique les définitions précises, les équations et les limites de fonctionnement du système de gestion de batterie (BMS) qui régissent les kilowattheures livrables.
Qu'est-ce que la capacité d'une batterie ? Distinguer la capacité en Ah, l'énergie nominale et les kWh utilisables
Avant de comparer les offres de stockage commercial, les ingénieurs chargés des achats et les installateurs solaires doivent obtenir une réponse précise à deux questions fondamentales : qu'est-ce que la capacité d'une batterie, et pourquoi les fiches techniques des cellules et des systèmes indiquent-elles des valeurs différentes pour les ampères-heures (Ah) et les kilowattheures (kWh) ?
Lorsqu'on demande ce qu'est la capacité d'une batterie en génie électrochimique, la réponse nécessite de distinguer la charge coulombique de l'énergie électrique et de préciser l'unité de temps exacte (t en heures ou en secondes) :
- Capacité de charge électrique (Ah, ampères-heures) : quantité de charge électrique fournie lorsqu'une cellule ou une batterie se décharge entre des tensions de coupure spécifiées, dans des conditions d'essai définies. Si le temps t est mesuré en heures (h), la capacité est égale à ∫ I(t) dt ; si un BMS ou un cyclateur de laboratoire échantillonne le temps en secondes (s), l'intégrale est divisée par 3 600 :
C_Ah = ∫(de t₀ à t_cut) I(t) dt (heures) = (1 / 3600) × ∫(de t₀ à t_cut) I(t) dt (secondes)
- Énergie de décharge électrique (Wh ou kWh) : intégrale dans le temps de la tension aux bornes multipliée par le courant de décharge, qui détermine la durée pendant laquelle un système de stockage peut alimenter une charge alternative exprimée en kilowatts (kW) :
E_Wh = ∫(de t₀ à t_cut) V(t) × I(t) dt (heures) = (1 / 3 600) × ∫(de t₀ à t_cut) V(t) × I(t) dt (secondes)
Afin de lever toute ambiguïté entre la terminologie relative aux cellules de la norme CEI 62620 et l'ingénierie des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) au niveau du système, le tableau 1 définit les six paramètres distincts qui doivent être différenciés lors de l'audit technique.
Tableau 1 : Six définitions relatives à la tension nominale, à la capacité (Ah) et à l'énergie (kWh) dans les systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS)
| Paramètre | Définition technique standard (CEI 62620 / Pratique BESS) | Unité et formule de calcul | Exemple au niveau de la cellule (feuille de cellules SHS180-314Ah) | Exemple au niveau du système (Energon / unités de 51,2 V) |
|---|---|---|---|---|
| 1. Tension nominale (V_nom) | Tension de référence approximative utilisée pour désigner ou identifier une cellule ou un système de batteries. | Volts (V) | 3,2 V nominaux par cellule | 51,2 V (16S supposé) ; 832 V (Energon 1P260S) |
| 2. Capacité nominale (C_nom) | Quantité de charge de référence utilisée par un fabricant pour déterminer la taille d'une cellule ou d'une batterie. | Ampères-heures (Ah) | Référence de la classe 314 Ah | 314 Ah (Energon, MG 512314, MEG-Solid-512314FL1) ; 280 Ah (ESSA0100B-0215) |
| 3. Capacité nominale (C_rated / Capacité nominale) | Conformément à la norme CEI 62620, valeur de capacité (Ah) déterminée dans des conditions spécifiées et déclarée par le fabricant. | Ah vérifié à la charge, à la température et à la tension de coupure spécifiées | Capacité nominale de 314 Ah (caractéristiques techniques de la cellule SHS180-314Ah en version autonome) | Capacité nominale de 314 Ah pour les modèles MEG-Solid-512314FL1 et MG 512314 |
| 4. Énergie nominale (E_nom) | Énergie électrique de référence estimée ou déterminée à partir de la tension nominale et de la puissance nominale. | Wh ou kWh ; E_nom = N_s × V_nom × C | 3,2 V × 314 Ah = 1 004,8 Wh (produit théorique) | 260 × 3,2 V × 314 Ah = 261,248 kWh (Energon indique 261,24 kWh) ; 16 × 3,2 V × 314 Ah = 16 076,8 Wh (le modèle MG 512314 indique 16 076 Wh) |
| 5. Énergie mesurée / nominale (E_dis) | Énergie électrique fournie ou déclarée dans des conditions d'essai de décharge spécifiées. | Wh ou kWh ; ∫ V(t)I(t) dt | Énergie nominale de 1 005 Wh selon les spécifications de la cellule SHS180-314Ah (à 0,5P, 25 °C) | Énergie au niveau du système vérifiée selon le protocole FAT du modèle et la plage de tension de fonctionnement |
| 6. Énergie CA utilisable (E_usable_AC) | Énergie nette fournie au point de couplage CA après prise en compte de la fenêtre SOC, des pertes du PCS et des équipements auxiliaires. | kWh ; E_installée × DoD × η_del | N/A (la cellule fonctionne uniquement en courant continu) | À titre indicatif : 188,09 kWh sur Energon (à 80 % de profondeur de décharge et avec un rendement de livraison supposé de 90 %) |
Remarques techniques concernant le tableau 1 :
- Distinction entre les caractéristiques au niveau de la cellule et les caractéristiques au niveau du système : La fiche technique de la cellule hybride solide-liquide SHS180-314Ah, considérée isolément, indique à la fois une capacité nominale de 314 Ah et une énergie nominale de 1 005 Wh (contre la valeur théorique nominale du produit : 3,2 V × 314 Ah = 1 004,8 Wh). Cette spécification au niveau de la cellule est distincte des fiches techniques au niveau du système (telles que celles du coffret standard LFP Energon de 261,24 kWh ou de l'unité MEG-Solid-512314FL1 de 16,07 kWh) et ne peut pas être automatiquement transposée d'une gamme de produits à l'autre sans vérifier le modèle exact de cellule installé dans chaque système.
- Comparaison illustrative entre l'énergie CA utilisable et le rendement officiel du système : à la ligne 6 du tableau 1, 261,24 kWh × 0,80 × 0,90 = 188,09 kWh (ou 211,60 kWh à 90 % de profondeur de décharge (DoD)) est un calcul illustratif montrant comment la profondeur de décharge (DoD) et les pertes de conversion réduisent la puissance CA disponible. Le chiffre de 90 % utilisé dans cette formule est une donnée hypothétique ; les ingénieurs ne doivent pas remplacer directement le rendement maximal de 90 % indiqué dans la fiche technique d'Energon par le rendement de sortie CA mesuré sur site sans tenir compte du facteur de charge, des pertes du transformateur et de la consommation d'énergie liée au refroidissement liquide auxiliaire.
- Classification des cellules en usine et vérification des lots : Au cours de la fabrication, les cellules font l’objet d’un classement de formation afin de regrouper les unités en fonction de leur capacité, de leur tension en circuit ouvert (OCV) et de leur résistance interne. Étant donné que les tolérances de tri spécifiques et les seuils minimaux d’acceptation dépendent des normes de qualité en usine pour chaque lot de production, les acheteurs d’EPC doivent demander les critères d’inspection des lots et les rapports des essais de réception en usine (FAT) lors de l’approvisionnement.
Définition de la capacité nominale et calcul de la capacité nominale d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 314 Ah
Pour interpréter correctement les rapports d'essais de laboratoire établis selon les normes CEI 62620, CEI 62619, UL 1973 ou GB/T 36276-2023, les acheteurs doivent comprendre comment les protocoles relatifs au taux de décharge et les seuils de coupure de tension permettent de distinguer les valeurs de référence nominales des résultats mesurés lors des essais.
Définition formelle de la capacité nominale vs énergie nominale
Dans les normes relatives aux batteries, la définition formelle de la capacité nominale correspond à la valeur de référence de la charge électrique (exprimée en ampères-heures, Ah) désignée par le fabricant pour identifier une cellule ou un système de batteries. Lorsque les fabricants multiplient cette capacité nominale ou nominale en Ah par la tension de référence nominale de la cellule (3,2 V pour le LiFePO₄ et le LFP hybride solide-liquide) et par le nombre de cellules en série (N_s), le produit obtenu (N_s × 3,2 V × Ah) est correctement appelé " énergie nominale " (Wh ou kWh), bien que les brochures commerciales désignent souvent de manière imprécise tant les Ah que les kWh sous le terme générique de « capacité »."
Au cours d'un cycle de décharge réel à 25 °C, la tension aux bornes d'une cellule n'est pas fixe à 3,2 V. À titre d'exemple, la tension en circuit ouvert au repos commence entre 3,35 V et 3,40 V, passe ensuite par un plateau à deux phases, à titre d’exemple, compris entre environ 3,20 V et 3,32 V jusqu’au milieu de la courbe de décharge, puis chute brusquement vers la tension de coupure inférieure vers la fin de la décharge. Par conséquent, l’énergie de décharge réelle mesurée (∫ V(t)I(t) dt) varie en fonction de la puissance de décharge et de la température.
Pourquoi la capacité nominale et l'énergie disponible varient-elles en fonction des taux C et P ?
Alors que les cellules individuelles et les batteries basse tension sont souvent évaluées en courant constant (taux C, où 0,2 C sur une unité de 314 Ah équivaut à 62,8 A et 0,5 C à 157 A), les normes de stockage destinées aux services publics et au secteur commercial (telles que la norme GB/T 36276-2023) évaluent généralement les cellules et les armoires de systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) stationnaires en régime de puissance constante (taux P) :
- Augmentation du courant à puissance constante (I = P / V) : lorsqu'une usine utilise un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) pour lisser un pic de demande constant en kilowatts, le système de conversion de puissance (PCS) régule la puissance constante plutôt que le courant constant. À mesure que la tension de chaîne diminue, passant du plateau supérieur vers le coude de décharge inférieur, le maintien d’une puissance constante nécessite que le courant continu (I = P / V_chaîne) augmente progressivement pendant la seconde moitié de la décharge.
- Chauffage interne par effet Joule et chute de tension infrarouge : chaque cellule présente une résistance interne. Sur le modèle autonome de MegSolid SHS180-314 Ah fiche technique de la cellule hybride solide-liquide (qui doit être vérifiée par rapport à la documentation originale de la cellule, conformément au contrat), la résistance interne en courant alternatif est de 0,18 ± 0,03 mΩ et la résistance interne en courant continu est de 0,4 ± 0,1 mΩ, ce qui permet d’atteindre un rendement énergétique de la cellule ≥ 94,5 % à 0,5P. À une puissance de décharge plus élevée (par exemple, un service de régulation de fréquence à 1P par rapport à une mise en service de 0,5P pendant 2 heures), l’échauffement par résistance interne (I² R_DC) et la polarisation de la tension aux bornes (I × R_DC) augmentent.
- Tension de coupure des tests de cellule par rapport à la plage de tension de fonctionnement du système : sous charge, la tension aux bornes est égale à la tension en circuit ouvert moins la polarisation résistive (V_term = V_OCV - I × R_DC), ce qui fait que des débits de décharge plus élevés atteignent plus tôt la tension de coupure inférieure. Il est essentiel que les ingénieurs distinguent les tensions de coupure mesurées au niveau de la cellule des plages de tension de fonctionnement du BMS au niveau du système :
- — Alors que la fiche technique de la cellule SHS180-314Ah seule définit une plage de tension d'essai comprise entre 2,50 V et 3,65 V (au-dessus de 0 °C), les batteries MegSolid complètes fonctionnent dans des plages de tension système plus étroites afin de préserver leur durée de vie.
- — Plus précisément, le MEG-Solid-512314FL1 (51,2 V / 314 Ah) fonctionne entre 43,2 V et 57,6 V (ce qui correspond à une tension moyenne d'environ 2,70 V à 3,60 V par cellule sur une chaîne supposée de 16 cellules), et l’Energon (261,24 kWh) fonctionne dans une plage comprise entre 676 V et 936 V (ce qui correspond à une tension comprise entre 2,60 V et 3,60 V par cellule sur sa chaîne 1P260S). Par conséquent, les limites d’essai de 2,50 V à 3,65 V au niveau des cellules ne doivent en aucun cas être considérées comme la plage de coupure du BMS au niveau du pack pour tous les systèmes MegSolid.
Lithium ou plomb-acide : comparaison entre la capacité nominale et l'énergie utile
Dans le cadre des demandes de renseignements concernant les systèmes solaires résidentiels de secours et les installations commerciales hors réseau, les acheteurs se posent souvent la question suivante : qu'est-ce qui est le mieux, une batterie au lithium ou une batterie haute capacité ?
Étant donné que les notions de " batterie au lithium " (une famille de technologies électrochimiques) et de " batterie haute capacité " (à l’échelle de l’ampère-heure ou du kilowattheure) ne s’excluent pas mutuellement, cette question trouve son origine dans le fait que les distributeurs traditionnels de systèmes solaires comparent une " batterie au plomb-acide haute capacité de 200 Ah (AGM/Gel) " à une " batterie au lithium (LiFePO₄) de 100 Ah ". L’évaluation de la capacité nominale par rapport à l’énergie utilisable entre ces technologies met en évidence trois différences techniques :
1. Gestion pratique de la profondeur de décharge (profondeur de décharge de 80 % ou plus pour le lithium, contre 50 % habituellement pour les batteries au plomb)
Bien que les batteries au plomb-acide puissent physiquement se décharger en dessous de 50 % de leur état de charge (SoC) en cas d’urgence, les cycles de décharge profonde réguliers en dessous de 50 % de profondeur de décharge (DoD) accélèrent la cristallisation du sulfate de plomb et la corrosion des grilles. Dans le cadre d’une stratégie courante de gestion du cycle de vie visant à atteindre 400 à 800 cycles, les ingénieurs spécialisés dans les systèmes hors réseau limitent généralement les batteries au plomb-acide à un DO à 50 % par jour, ce qui signifie qu’un banc de batteries au plomb-acide de 200 Ah fournit environ 100 Ah de charge par cycle quotidien de routine. En revanche, les unités au lithium fer phosphate et les unités hybrides à l’état solide LFP sont conçues pour des cycles à long terme à un taux de décharge (DoD) compris entre 80 % et 100 % (par exemple, 8 000 cycles à 80 % de DoD sur le modèle MEG-Solid-512314FL1 ou ≥ 6 000 cycles à 80 % de la capacité de fin de vie (EOL) sur le MG 512314).
2. Comportement en décharge à courant élevé et plages de référence de l'effet Peukert
Les fiches techniques des batteries au plomb indiquent généralement la capacité nominale lors d'une décharge lente de 20 heures (0,05 C, soit 10 A pour un banc de 200 Ah). Selon la relation empirique de Peukert (t = H (C / (I × H))^k), les valeurs de référence couramment citées dans la littérature pour l’exposant k de Peukert se situent entre 1,15 et 1,30 pour les cellules au plomb-acide, contre environ 1,01 à 1,03 pour les cellules lithium-ion (les exposants exacts varient en fonction de la construction des plaques, de la température et du modèle). Lorsqu’un onduleur absorbe une charge de pointe de 0,5 C, les limitations liées à la diffusion de l’acide à l’intérieur des plaques de plomb poreuses entraînent une chute rapide de la tension aux bornes vers le seuil de coupure basse tension de l’onduleur, ce qui réduit l’énergie effective délivrable en un seul cycle par rapport à la capacité nominale sur 20 heures.
3. Capacités des cellules spécifiques à chaque modèle dans l'ensemble de la gamme de produits MegSolid
Les systèmes modernes de stockage au lithium associent l'électrochimie du lithium à des capacités nominales élevées en ampères-heures par cellule ; toutefois, les acheteurs doivent vérifier la capacité exacte attribuée à chaque gamme de produits MegSolid, plutôt que de supposer que tous les systèmes utilisent le même type de cellule :
- Systèmes résidentiels 51,2 V 314 Ah : le MEG-Solid-512314FL1 (51,2 V / 314 Ah / 16,07 kWh) et le MG 512314 (51,2 V / 314 Ah / 16 076 Wh, unité mobile pouvant prendre en charge jusqu’à 6 unités en parallèle) utilisent des cellules de 314 Ah. (Remarque : l'extension en parallèle jusqu'à 6 unités est officiellement spécifiée pour le modèle MG 512314 ; la capacité de mise en parallèle du modèle MEG-Solid-512314FL1 n'est pas mentionnée dans la fiche technique générale et doit être confirmée auprès de MegSolid au cas par cas.)
- Armoires extérieures C&I (ESSA vs Energon) : Dans la gamme C&I de MegSolid, le ESSA0100B-0215 (100 kW / 215,04 kWh) utilise des cellules LFP standard de 280 Ah (avec, en option, des configurations à semi-conducteurs spécifiques au projet), tandis que le modèle Energon à refroidissement liquide (125 kVA / 261,24 kWh), refroidi par liquide, utilise des cellules LFP standard de 314 Ah disposées en chaîne 1P260S.
- Conteneur utilitaire (5000INTL) : Le conteneur 5000INTL, d'une capacité de 5 015,9 kWh / 2 700 kW, mentionne le code de type de batterie « SHS180-314 » dans son tableau système ; l'architecture exacte de l'électrolyte des cellules et les détails techniques d'un contrat de conteneur donné doivent être vérifiés directement auprès de MegSolid plutôt que d'être déduits uniquement à partir du code de type.
Le tableau 2 compare un parc de batteries au plomb-acide traditionnel de 48 V et 200 Ah à une unité LFP classique de 51,2 V et 100 Ah, ainsi qu'aux deux modèles de stockage MegSolid de 51,2 V et 314 Ah.
Tableau 2 : Comparaison entre les batteries au plomb-acide de 48 V, les batteries LFP de 51,2 V et 100 Ah et les batteries MegSolid de 51,2 V et 314 Ah
| Paramètre de comparaison | Batterie au plomb-acide de 48 V et 200 Ah (généralement de type AGM/gel) | Batterie LFP standard de 51,2 V et 100 Ah (secteur industriel) | MEG-Solid-512314FL1 (semi-conducteur hybride) | MG 512314 (Logement mobile) |
|---|---|---|---|---|
| Capacité déclarée et énergie nominale | 200 Ah (à C₂₀) / 9,60 kWh | 100 Ah / 5,12 kWh | 314 Ah / 16,07 kWh (43,2–57,6 V) | 314 Ah / 16 076 Wh (40–58,4 V) |
| Stratégie quotidienne type du ministère de la Défense | Environ 50 % de la profondeur de décharge (DoD) : pratique courante pour la durée de vie du cycle | 80 % à 90 % de profondeur de décharge (DoD) | 80 % de la valeur de référence du cycle selon le DoD | 80 % de la valeur de référence du cycle EOL (à 25 °C) |
| Exemple d'énergie utilisable en courant continu (à 80 % / 50 % de profondeur de décharge) | ~4,80 kWh à 0,05 C (ce chiffre diminue à des taux de charge plus élevés, en fonction de la tension de coupure et de la température) | ~4,10 kWh en courant continu à 80 % de profondeur de décharge (DoD) | ~12,86 kWh en courant continu à 80 % de profondeur de décharge (~11,57 kWh en courant alternatif avec un rendement supposé de 90 %) | ~12,86 kWh en courant continu à 80 % de profondeur de décharge (montage en parallèle jusqu'à 6 unités / 96,46 kWh nominaux) |
| Durée de vie nominale | 400 à 800 cycles (valeur typique à 50 % de profondeur de décharge) | 4 000 à 6 000 cycles (à 80 % de profondeur de décharge) | 8 000 cycles à 80 % de profondeur de décharge (DoD) | ≥ 6 000 cycles (à 25 °C, 80 % de la durée de vie utile) |
| Courant de charge / décharge et impédance | 20 A à 40 A en service continu typique | Généralement de 50 A à 100 A | Charge maximale de 200 A / décharge continue de 200 A ; ≤ 15 mΩ | Charge maximale de 200 A / décharge maximale de 200 A ; résistance d'ensemble ≤ 80 mΩ |
Note technique concernant les intensités nominales du tableau 2 :
- Calcul du courant continu par rapport au courant maximal et de la puissance nominale en courant continu : Dans les fiches techniques officielles, le modèle MEG-Solid-512314FL1 spécifie un courant de charge maximal de 200 A et un courant de décharge continu de 200 A, tandis que le tableau du modèle MG 512314 indique un courant de charge maximal de 200 A et un courant de décharge maximal de 200 A sans préciser de valeur distincte pour le courant de décharge continu. La multiplication de 200 A × 51,2 V = 10,24 kW ne représente que la puissance continue théorique à la tension nominale ; la puissance de sortie alternative continue réelle dépend de la tension aux bornes sous charge, des limites thermiques en continu et du rendement de l'onduleur hybride.
4 facteurs techniques qui influencent la capacité effective des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS) sur le terrain
En conditions réelles d'exploitation, l'énergie disponible d'une armoire commerciale ou d'un parc de batteries résidentiel dépend des seuils de coupure de tension des chaînes en série, de l'impédance interne, de la polarisation due à la température ambiante et des définitions de l'état de santé (SOH) en fin de vie (EOL).
1. Dynamique de coupure des chaînes en série (" effet de baril ") et uniformité thermique
Dans une armoire commerciale haute tension telle que celle de 261,24 kWh Energon (qui relie 260 cellules LFP de 314 Ah dans un montage en série de type 1P260S fonctionnant entre 676 V et 936 V CC), les 260 cellules transportent toutes exactement le même courant en série :
- Interruption de la charge dès qu’une cellule atteint le seuil supérieur défini par le BMS : pendant la charge, le BMS de la chaîne interrompt ou réduit progressivement le courant de charge dès qu’une cellule, parmi toutes celles de la chaîne, atteint le seuil supérieur de tension défini par le BMS, même si d’autres cellules de la chaîne présentent un état de charge inférieur. (Remarque : dans les cellules LFP, la tension aux bornes pendant la charge ou la décharge active ne peut pas être mise en correspondance avec un pourcentage de SOC fixe sans tenir compte de la polarisation liée au taux de charge (C-rate), de la température et de l'hystérésis au repos.)
- Interruption de la décharge par la première cellule atteignant le seuil inférieur du BMS : pendant la décharge, le BMS déconnecte la chaîne dès que la cellule la plus faible ou la plus froide atteint le seuil inférieur de tension de coupure, laissant ainsi de la charge inutilisée dans les 259 cellules restantes.
- Atténuer le vieillissement différentiel grâce au refroidissement par liquide : les températures élevées des cellules accélérant la formation de la couche d’électrolyte solide (SEI), les gradients de température au sein d’une longue chaîne de cellules entraînent une perte de capacité plus rapide des cellules les plus chaudes que des cellules plus froides. L'application d'un refroidissement par liquide sur l'armoire Energon (261,24 kWh) et d'un refroidisseur à liquide sur le 5000INTL Le conteneur (5 015,9 kWh) permet de maintenir une plus grande homogénéité de température d'une cellule à l'autre sur l'ensemble de la chaîne qu'avec de l'air non conditionné.
2. Impédance interne et chute de tension due à la charge
Lorsqu'un onduleur alimente des charges à fort courant, la résistance interne provoque une chute de tension immédiate (Δ V = I × R_interne) :
- Impédance au niveau de la cellule : Dans sa fiche technique dédiée, la cellule hybride solide-liquide SHS180-314Ah présente une résistance en courant alternatif de 0,18 ± 0,03 mΩ et une résistance en courant continu de 0,4 ± 0,1 mΩ.
- Limite d'impédance au niveau de l'unité : sur le modèle MEG-Solid-512314FL1 (51,2 V / 314 Ah), l'impédance interne est spécifiée à ≤ 15 mΩ (et une impédance d’ensemble ≤ 80 mΩ sur le modèle MG 512314). Bien qu’une faible impédance interne minimise la chute de tension résistive lors d’une forte consommation de courant, la capacité d’une unité à supporter une charge de 200 A sans atteindre son seuil de coupure en cas de basse tension (43,2 V sur le modèle MEG-Solid-512314FL1 ou 40,0 V sur le MG 512314) dépend également de l’état de charge instantané, de la température des cellules et des temporisateurs de protection du BMS.
3. Polarisation de tension à basse température par rapport aux limites de charge
Les températures ambiantes basses augmentent la viscosité de l'électrolyte et ralentissent la diffusion des ions lithium, ce qui accroît la résistance interne et la polarisation de tension pendant la décharge :
- Réglage de la coupure de décharge en dessous de zéro : Sur la fiche technique de la cellule autonome SHS180-314Ah, la plage de tension de fonctionnement est indiquée comme étant comprise entre 2,5 V et 3,65 V au-dessus de 0 °C et s'étend de 2,0 V à 3,65 V à 0 °C ou en dessous. L'abaissement du seuil de coupure de décharge en dessous de zéro à 2,0 V compense la polarisation résistive plus prononcée observée lors de la décharge à froid, afin que l'énergie utilisable ne soit pas coupée prématurément. (Remarque : le placage de lithium est un phénomène distinct qui se produit lors de la charge à basse température et doit être évité grâce à des limites de température de charge définies dans le BMS, à une réduction du courant de charge et à un chauffage d'appoint.)
- Plages de température de fonctionnement du système : au niveau du système, la série d’armoires ESSA pour usage extérieur C&I fonctionne entre 0 °C et +45 °C, l’armoire Energon à refroidissement par liquide fonctionne entre -20 °C et +55 °C (avec un déclassement de la puissance au-delà de 45 °C), et la PMA La série PCS modulaire fonctionne entre -30 °C et +60 °C (déclassement au-delà de 45 °C).
4. Seuils de l'état de santé (SOH) en fin de vie (EOL) (80 % de SOH contre 70 % de SOH)
Lorsqu'ils évaluent les durées de vie nominales, les ingénieurs doivent vérifier la limite relative à l'état de santé en fin de vie (SOH_EOL) définie dans la fiche technique :
- Spécifications de la cellule autonome SHS180-314Ah : 6 000 cycles jusqu'à ≥ 80 % de SOH (à 0,5P/0,5P, 100 % de DoD). Dans des conditions théoriques où les autres variables restent constantes, 80 % d'une capacité nominale initiale de 314 Ah correspondent à une capacité restante de 251,2 Ah.
- Spécifications de la cellule autonome SHS165-280Ah : ≥ 8 000 cycles jusqu'à ≥ 70 % de SOH (à 0,5P/0,5P, 100 % de DoD à température ambiante).
- Remarque relative à la vérification obligatoire : étant donné que les niveaux de SOH de 80 % et 70 % correspondent à des seuils de perte de capacité cumulative différents, les deux nombres de cycles ne peuvent pas être comparés directement l’un par rapport à l’autre sans être normalisés par rapport au même seuil de SOH en fin de vie (EOL). De plus, les fiches techniques des cellules individuelles pour les modèles SHS180-314Ah et SHS165-280Ah étant distinctes du catalogue général des systèmes disponible sur le site web (llms-full.txt), les acheteurs doivent demander les documents originaux de spécifications des cellules et vérifier quel modèle de cellule est précisément configuré dans le système faisant l'objet de leur contrat.
Comment déterminer la puissance installée par rapport à la puissance utile de climatisation pour les projets C&I et résidentiels
Pour calculer l'énergie installée requise en début de vie (BOL) (E_installed_required) nécessaire pour garantir une charge CA nette cible (E_target_AC_load), les ingénieurs utilisent la formule de dimensionnement suivante :
E_installée_requise = E_charge_CA_cible / (DoD_de_conception × η_del × SOH_cible)
Le tableau 3 présente un aperçu des plateformes officielles de stockage de MegSolid destinées aux particuliers, au secteur C&I et aux services publics, ainsi que leurs configurations confirmées en termes de tension et de cellules et leurs limites de rendement.
Tableau 3 : Matrice de référence des capacités de stockage MegSolid pour les secteurs résidentiel, C&I et des services publics
| Plateforme MegSolid | Configuration des cellules et des cordes | Puissance nominale indiquée sur la plaque signalétique | Exemple de rapport BOL : énergie AC (profondeur de décharge de 80 %, rendement supposé de 90 %) | Notes officielles sur l'efficacité et les applications |
|---|---|---|---|---|
| MEG-Solid-512314FL1 (hybride à semi-conducteurs, 51,2 V) | Batterie hybride LFP à semi-conducteurs de 314 Ah (capacité estimée à 16 S à partir d'une tension nominale de 51,2 V ; plage de tension : 43,2–57,6 V) | 16,07 kWh / 51,2 V (charge maximale de 200 A et décharge continue) | 11,57 kWh (à titre indicatif pour une seule unité) | Options IP21/IP65 à préciser lors de la commande ; vérifier les règles de montage en parallèle et le rendement des onduleurs pour chaque projet |
| MG 512314 Unité résidentielle mobile | Cellule de 314 Ah (16 S déduit d'une tension nominale de 51,2 V ; 40–58,4 V ; jusqu'à 6 unités en parallèle) | 16 076 Wh par unité (jusqu'à 96,46 kWh en valeur nominale pour 6 unités) | 11,57 kWh par unité (69,45 kWh pour 6 unités en parallèle) | Système de stockage résidentiel mobile IP21 ; intensité maximale de charge/décharge : 200 A |
| Armoire C&I extérieure ESSA0100B-0215 | 280 Ah LFP standard (batterie à semi-conducteurs en option selon le contrat ; 672–850 V CC) | 215,04 kWh / 100 kW (0,5C ; la gamme ESSA s'étend de 55,3 à 215,04 kWh) | 154,83 kWh par armoire | 400 V CA, de 0 °C à +45 °C, IP54 ; transformateur d'isolement intégré |
| Armoire Energon à refroidissement liquide LFP C&I | Chaîne 1P260S composée de cellules LFP standard de 314 Ah (676–936 V CC ; jusqu’à 10 unités) | 261,24 kWh / 125 kVA (832 V CC nominal ; 400 V CA) | 188,09 kWh (à 80 % de profondeur de décharge ; 211,60 kWh à 90 % de profondeur de décharge) | Rendement maximal : 90 % (valeur maximale indiquée dans la fiche technique) ; de -20 °C à +55 °C (réduction de la puissance au-delà de 45 °C) |
| Conteneur polyvalent 5000INTL de 20 pieds | Répertorie le code de type de batterie SHS180-314 (1 123,2 à 1 497,6 V CC ; 1 331,2 V nominal) | 5 015,9 kWh / 2 700 kW (450 kW × 6 étages à 690 V CA) | À confirmer en fonction de la courbe de rendement du projet et de la charge auxiliaire du groupe frigorifique | Rendement maximal officiel : 87,5 % (valeur maximale indiquée dans la fiche technique) ; groupe frigorifique à refroidissement par liquide, indice de protection IP55 |
Remarques techniques importantes concernant le tableau 3 :
- Pourquoi 5000INTL ne devrait pas se baser sur une hypothèse de rendement de 90 % : Bien que, mathématiquement, 5 015,9 kWh × 0,80 × 0,90 donne 3 611,45 kWh, la fiche technique officielle de MegSolid pour le conteneur 5000INTL indique un rendement maximal de 87,5 %. Utiliser une hypothèse de rendement de livraison de 90 %, qui dépasse le rendement maximal publié de 87,5 % de l'unité, conduirait à une surestimation de l'énergie en courant alternatif livrable. Dans la pratique, les ingénieurs EPC doivent modéliser l’énergie livrable du 5000INTL en utilisant un rendement de livraison prudent, vérifié sur le projet, inférieur au plafond maximal de 87,5 % (après déduction de la consommation parasite du refroidisseur à liquide et des pertes du transformateur élévateur).
- Condition « ceteris paribus » pour le dimensionnement de la capacité en fin de vie : Dans des conditions théoriques où la température, le taux de décharge (C-rate), la résistance interne et les charges auxiliaires restent inchangées (ceteris paribus), un système de batterie atteignant un seuil de fin de vie correspondant à 80 % de son état de santé (SOH) subit une réduction de 20 % de l’énergie délivrable par cycle par rapport à sa valeur de référence en début de vie. Étant donné que l’impédance des cellules augmente généralement à mesure que le SOH diminue, les ingénieurs doivent prévoir une marge supplémentaire ou un plan d’augmentation programmé lorsqu’ils garantissent la puissance de sortie CA à la dixième année.
FAQ
Quelle est la différence entre la capacité nominale, la capacité nominale de service et l'énergie nominale d'un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) ?
Conformément à la norme CEI 62620 et aux conventions relatives aux batteries fixes : • La capacité nominale (Ah) est la valeur de charge de référence utilisée pour déterminer la taille d'une cellule ou d'une batterie. • La capacité nominale (Ah) est la capacité déclarée par le fabricant comme pouvant être fournie dans des conditions spécifiées de température, de taux de charge/décharge et de tension de coupure. • L’énergie nominale (Wh / kWh) est l’énergie de référence calculée à partir de la tension et de la capacité nominales (par exemple : 260 × 3,2 V × 314 Ah = 261,248 kWh, indiquée comme 261,24 kWh sur la fiche technique Energon), tandis que l’énergie de décharge mesurée (Wh / kWh) correspond à l’énergie réelle intégrée dans le temps (∫ V(t)I(t) dt) fournie au cours d’un essai de décharge normalisé.
Pourquoi la puissance active disponible est-elle inférieure à la puissance nominale dans un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) à usage commercial ?
L'énergie CA utilisable au point de couplage est inférieure à l'énergie CC indiquée sur la plaque signalétique en raison de trois facteurs : • Plage de fonctionnement SOC / DoD : le BMS fonctionne dans une plage définie de tension du système et d’état de charge (généralement entre 80 % et 90 % de DoD, par exemple de 676 V à 936 V sur Energon ou de 43,2 V à 57,6 V sur MEG-Solid-512314FL1) afin d’éviter toute surcharge et décharge excessive. • Pertes liées à la conversion de puissance et aux transformateurs : la conversion bidirectionnelle CC-CA dans le PCS et les transformateurs d’isolation/élévateurs entraîne des pertes d’énergie. • Consommation parasite auxiliaire : les refroidisseurs à liquide, les pompes, les ventilateurs d’armoire, les contrôleurs BMS et les panneaux de protection incendie consomment de l’énergie auxiliaire pendant leur fonctionnement.
Le fait de décharger un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) de 314 Ah à 1P au lieu de 0,5P réduit-il son énergie disponible par cycle ?
Oui. Une décharge à 1P (débit de puissance constant sur 1 heure) fait environ doubler le courant continu par rapport à un débit de 0,5P (débit sur 2 heures). Un courant plus élevé augmente les pertes résistives internes (I² R_DC) et la polarisation de tension (I × R_DC), ce qui fait que la tension aux bornes atteint plus tôt la limite inférieure de coupure du BMS au cours du cycle de décharge. Les ingénieurs chargés de dimensionner une armoire 1C (telle que l’ESSA0050B-0055 de 50 kW / 55,296 kWh) ou d’évaluer la capacité de régulation de fréquence en mode 1P doivent toujours demander la courbe de décharge 1C / 1P spécifique au modèle.
Qu'est-ce qui est préférable : une batterie au lithium ou une batterie plomb-acide de grande capacité pour une alimentation de secours solaire ?
Les systèmes de stockage au lithium (tels que le LiFePO₄ ou les batteries hybrides LFP à l'état solide) offrent une densité énergétique utile plus élevée et une durée de vie plus longue que les batteries plomb-acide à décharge profonde traditionnelles de même capacité nominale en Ah. Les batteries au plomb-acide sont généralement limitées à environ 50 % de profondeur de décharge (DoD) pour préserver leur durée de vie (400 à 800 cycles) et subissent une réduction de capacité plus marquée sous des charges à taux C élevé en raison de l’effet Peukert. Les unités au lithium modernes de 51,2 V et 314 Ah (MEG-Solid-512314FL1 à 16,07 kWh et MG 512314 à 16 076 Wh) offrent à la fois une capacité en Ah élevée et une profondeur de décharge (DoD) de 80 % lors de cycles quotidiens sur une durée de 6 000 à 8 000 cycles.
Est-ce que toutes les armoires et tous les conteneurs MegSolid C&I utilisent la même cellule de 314 Ah ?
Non. La capacité et la composition chimique des cellules dépendent du modèle exact du système : • ESSA0100B-0215 (100 kW / 215,04 kWh) : utilise des cellules LFP standard de 280 Ah (avec, en option, des configurations de cellules à semi-conducteurs spécifiques au projet, confirmées par contrat). • Energon (125 kVA / 261,24 kWh) : utilise des cellules LFP standard de 314 Ah dans une chaîne 1P260S à refroidissement liquide. • 5000INTL (2 700 kW / 5 015,9 kWh) : fait référence au code de type de batterie SHS180-314 sur sa fiche technique ; les acheteurs doivent vérifier la fiche technique exacte des cellules et la configuration de l’électrolyte attribuées à leur contrat de projet.
Comment les EPC peuvent-ils vérifier les déclarations d'un fournisseur de batteries concernant la capacité nominale de ses produits ?
Demandez la fiche technique précise du modèle de cellule ou de bloc-batterie, la valeur en Ah déclarée, le courant de décharge, la température d'essai, la tension de fin de décharge et les résultats des tests FAT. Vérifiez s'il s'agit d'une valeur nominale de référence, d'une capacité nominale déclarée par le fabricant, d'un résultat de décharge en courant continu mesuré ou de l'énergie en courant alternatif utilisable au point de raccordement sur site.
Pourquoi deux batteries ayant la même capacité en Ah peuvent-elles fournir des quantités différentes en kWh ?
Les ampères-heures (Ah) indiquent la capacité de charge, tandis que l'énergie dépend également du profil de tension pendant la décharge. Des tensions nominales différentes, des seuils de coupure plus bas, des débits de décharge, des températures et des résistances internes variables peuvent entraîner des valeurs mesurées en Wh différentes pour des batteries présentant la même valeur nominale en Ah.
Comment calculer la puissance en CA utilisable pour une armoire Energon 261 ?
Commencez par la puissance nominale de 261,24 kWh, appliquez la plage de profondeur de décharge (DoD) prévue et le rendement de sortie CA vérifié séparément, puis tenez compte des charges auxiliaires et de l'état de santé (SOH) en fin de vie. À titre d’exemple, un taux de décharge (DoD) de 80 % et un rendement de sortie supposé de 90 % donnent 188,09 kWh ; il s’agit d’un exemple de dimensionnement, et non d’une puissance de sortie garantie.
Quels sont les changements lorsque un système de stockage d'énergie par batterie (BESS) se décharge à 1P au lieu de 0,5P ?
À des débits de décharge constants plus élevés, le courant continu et les pertes résistives augmentent ; la tension aux bornes peut atteindre le seuil de coupure du BMS plus tôt et l'énergie fournie mesurée peut diminuer. Vérifiez les courbes de décharge exactes des cellules, les conditions de température et les limites de puissance de l'ensemble du système avant de dimensionner le PCS ou de déterminer l'autonomie prévue.
Quelles informations sont nécessaires pour garantir l'autonomie d'une batterie en fin de vie ?
Précisez la charge CA nette et la durée requise, le taux de décharge (DoD) de conception, les pertes de conversion et auxiliaires vérifiées, l'état de santé (SOH) minimal en fin de vie (EOL), le taux de charge (C-rate) maximal en fonctionnement, la plage de température et les conditions de coupure du BMS. Les indices de cyclage des modèles SHS180 et SHS165 utilisent des seuils de SOH différents (80 % et 70 %) et ne peuvent donc pas être comparés directement.
Concevez votre projet grâce aux données de capacité vérifiées de MegSolid
Pour dimensionner un système solaire commercial destiné à l'écrêtement des pics de consommation ou un système solaire résidentiel de secours, il faut distinguer les valeurs nominales en Ah et en kWh indiquées sur les étiquettes de l'énergie CA réellement fournie et vérifiée. Que votre projet nécessite une armoire extérieure ESSA d'une capacité comprise entre 55,296 kWh et 215,04 kWh, d'une armoire Energon LFP refroidie par liquide de 261,24 kWh, d'un conteneur industriel 5000INTL de 5 015,9 kWh ou d'une unité de stockage résidentielle de 51,2 V et 314 Ah, MegSolid fournit une documentation technique spécifique à chaque modèle ainsi qu'une assistance technique.
Contactez notre équipe d'ingénieurs pour examiner les fiches techniques des modules et des systèmes et calculer la production en kWh adaptée au profil de charge de votre site :
- Pour les usines, les micro-réseaux et la gestion des pics de consommation dans le secteur commercial (de 55 kWh à plus de 5 MWh) : découvrez l'ensemble des caractéristiques techniques et demandez une évaluation de capacité adaptée à votre projet sur notre Stockage d'énergie à usage commercial et industriel (C&I) page.
- Pour une alimentation solaire d'appoint à domicile de 51,2 V et un mode de vie hors réseau (de 16,07 kWh à 96,46 kWh) : comparez nos systèmes de stockage domestiques hybrides à semi-conducteurs et mobiles de 314 Ah sur notre Systèmes de stockage d'énergie à usage résidentiel page.