La solution de protection contre la foudre pour la centrale électrique photovoltaïque BESS.

L'importance de la protection contre la foudre pour les systèmes photovoltaïques avec stockage d'énergie

Dans les systèmes photovoltaïques (PV) avec stockage d'énergie, le système de protection contre la foudre (SPF, Système de Protection contre la Foudre) est un élément central pour garantir le fonctionnement sûr et stable du système, réduire les pertes matérielles et éviter les blessures ou décès humains. Son importance peut être développée selon trois dimensions : les caractéristiques du système, les dangers des coups de foudre, ainsi que la valeur économique et de sécurité, avec une analyse ciblée combinée aux scénarios d'application des systèmes PV avec stockage d'énergie (installation en extérieur, haute tension continue, unités de stockage d'énergie à batterie).

I. La sensibilité des systèmes PV avec stockage d'énergie aux coups de foudre détermine la nécessité de la protection contre la foudre

Installation en extérieur et exposéeLes modules photovoltaïques sont généralement installés sur des toits ou des terrains ouverts, et les conteneurs de stockage d'énergie sont pour la plupart installés en complément dans les zones des centrales photovoltaïques. Les deux sont des zones à haut risque de coup de foudre. En particulier, les centrales photovoltaïques au sol disposent de réseaux de modules dont la hauteur dépasse le relief environnant, ce qui les rend vulnérables aux coups de foudre directs. Ces derniers peuvent frapper directement les modules, les supports ou les unités de stockage d'énergie, tandis que la foudre induite (impulsions électromagnétiques) peut pénétrer à distance dans le système interne par couplage via les lignes d'alimentation et les lignes de signalisation.

Caractéristiques de haute tension continue (CC)La tension continue de sortie des réseaux photovoltaïques en série peut atteindre 600 V – 1500 V, bien supérieure à celle des systèmes de distribution basse tension conventionnels. Les surtensions causées par les coups de foudre se superposent à la barrière CC, endommageant les composants isolants des onduleurs, des boîtes de jonction et des systèmes de conversion de puissance (SCP). Par ailleurs, les systèmes CC n'ont pas de point de passage par zéro, ce qui rend l'éteignage de l'arc difficile. En cas de panne d'isolation, un court-circuit durable et un incendie sont très probables.

Risques d'incendie et d'explosion des unités de stockage d'énergieLe cœur des systèmes de stockage d'énergie est constitué de batteries lithium (phosphate de fer lithium, lithium ternaire, etc.), qui sont extrêmement sensibles aux surtensions et aux surintensités. Les courants de surtension provoqués par les coups de foudre peuvent entraîner un emballement thermique à l'intérieur des batteries, déclenchant à leur tour des incendies et des explosions et causant des accidents de sécurité plus graves que ceux des systèmes photovoltaïques conventionnels.

II. Les multiples dangers des coups de foudre pour les systèmes PV avec stockage d'énergie

Destruction des équipements et paralysie du système

Les coups de foudre directs peuvent brûler directement les modules photovoltaïques, les onduleurs, les SCP et les grappes de batteries, entraînant la mise au rebut des équipements essentiels.

Les surtensions électriques générées par la foudre induite peuvent endommager les composants semi-conducteurs (IGBT, MOSFET), les cartes de commande et les capteurs à l'intérieur des équipements, provoquant l'arrêt du système. De plus, les composants endommagés de manière latente peuvent tomber en panne de manière soudaine pendant le fonctionnement ultérieur, augmentant la difficulté de l'exploitation et de la maintenance.

Accidents de sécurité : incendies et électrocutions

Les arcs de court-circuit CC causés par les coups de foudre et l'emballement thermique des batteries sont parmi les principales causes d'incendies dans les centrales photovoltaïques avec stockage d'énergie.

La dégradation de l'isolation des équipements peut entraîner la mise sous tension des carters, exposant le personnel d'exploitation et de maintenance au risque d'électrocution.

Pertes économiques et interruptions d'alimentation

Le remplacement des équipements clés, les pertes de production d'électricité dues à l'arrêt du système et les coûts de réparation après incendie imposent un lourd fardeau économique aux exploitants des centrales.

Les systèmes de stockage d'énergie assurent des fonctions telles que le déchargement en pointe et l'alimentation de secours. Un arrêt provoqué par un coup de foudre perturbera la stabilité du réseau électrique ou interrompra l'alimentation des charges critiques.

Non-conformité aux exigences normativesL'acceptation des projets de systèmes PV avec stockage d'énergie doit se conformer à des normes telles que IEC 62305 (Protection contre la foudre), IEC 61643 (Dispositifs de protection contre les surtensions) et GB 50057 (Code de conception de la protection contre la foudre des bâtiments). Les projets dépourvus de mesures de protection contre la foudre efficaces ne peuvent pas passer l'acceptation et ont peu de chances d'obtenir une indemnisation d'assurance.

III. Valeur à long terme de la protection contre la foudre : garantir la sécurité et les bénéfices du système tout au long de son cycle de vie

Réduction des coûts d'exploitation et de maintenanceUn système de protection contre la foudre robuste peut réduire considérablement le taux de panne des équipements, éviter des arrêts fréquents pour maintenance et prolonger la durée de vie des modules photovoltaïques, des batteries de stockage et des équipements électroniques de puissance.

Amélioration de la fiabilité de la centraleLes mesures de protection contre la foudre peuvent résister efficacement aux catastrophes naturelles telles que les coups de foudre, garantissant le fonctionnement stable du système pendant les saisons à forte activité orageuse et assurant les bénéfices à long terme de la centrale.

Respect des exigences réglementaires en matière de sécuritéAvec la fréquence croissante des incendies dans les centrales photovoltaïques avec stockage d'énergie, les autorités de régulation nationales et internationales imposent des exigences de plus en plus strictes en matière de protection contre la foudre et de protection contre les surtensions. Une conception de protection contre la foudre conforme est un prérequis pour l'exploitation légale du projet.

Conclusion

La protection contre la foudre pour les systèmes PV avec stockage d'énergie n'est pas une configuration facultative, mais un maillon technique central directement lié à la sécurité du système, aux bénéfices économiques et à l'exploitation conforme. Il est nécessaire de concevoir un schéma coordonné de protection contre la foudre directe (paratonnerres, descentes de protection, mise à la terre) et de protection contre la foudre induite (dispositifs de protection contre les surtensions (DPS), raccordements équipotentiels), en fonction de l'intensité de l'activité orageuse du site du projet (nombre de jours orageux) et de la méthode d'évaluation des risques spécifiée dans l'IEC 62305. Ceci permet d'assurer le fonctionnement sûr et stable du système tout au long de son cycle de vie.

LEISIDUN se spécialise dans la production et la fabrication de produits de protection contre la foudre pour les centrales photovoltaïques BESS et les fermes solaires PV. Nos produits sont conformes aux normes techniques telles que la NF C17-102:2011 et l'IEC 62305. Notre gamme de produits comprend : des paratonnerres ESE à décharge préventive, des mâts de support, des conducteurs de descente, des électrodes de terre, des accessoires de mise à la terre, des matériaux de soudage exothermique et des matériaux d'amélioration de mise à la terre. LEISIDUN est en mesure de fournir des solutions clés en main de protection contre la foudre pour les installations d'énergie renouvelable.