Alimentation électrique hors réseau pour stations radio et télécoms
Garantir un approvisionnement énergétique durable pour les sites de radiocommunication et de télécommunication est une tâche centrale de la planification moderne des réseaux. Les stations de base, répéteurs ou passerelles IoT isolés sont souvent situés dans des régions où le réseau électrique public n'est pas disponible ou est instable. Jusqu'à présent, on utilisait souvent des générateurs à moteur diesel, mais ceux-ci entraînent des coûts élevés, des défis logistiques et des émissions de CO₂. Les opérateurs recherchent donc de plus en plus des alternatives durables qui couvrent de manière fiable les besoins en énergie, réduisent les coûts et respectent les exigences environnementales.
Groupes cibles et avantages
Les solutions d'alimentation électrique hors réseau pour les stations radio et de télécommunications s'adressent aux opérateurs de réseau, aux responsables de la construction et des services, aux communes, aux services de sécurité et aux intégrateurs de systèmes. Ces groupes cibles ont en commun le fait que leurs installations doivent fonctionner 24 heures sur 24 et sont souvent situées dans des endroits isolés. Les installations photovoltaïques avec stockage par batterie offrent ici une source d'énergie fiable et soutiennent également les objectifs écologiques des exploitants. L'introduction de systèmes solaires réduit les coûts d'exploitation et les émissions de CO₂. Elle permet également de s'affranchir de la volatilité du marché de l'électricité et d'augmenter la sécurité d'approvisionnement.
Objectif et avantages de la solution
L'objectif principal d'une telle solution hors réseau est d'alimenter les stations radio et de télécommunications en énergie de manière stable et durable. Cela présente un avantage économique considérable pour les exploitants : les installations solaires réduisent les coûts d'exploitation, car elles n'engendrent aucun coût de combustible et nécessitent moins d'entretien. Dans le même temps, les émissions de CO₂ diminuent, car l'énergie solaire est une source d'énergie propre. La sécurité d'approvisionnement s'améliore, car les systèmes solaires peuvent fournir de l'énergie même en cas d'instabilité du réseau ou de coupures de courant. De plus, les systèmes modulaires permettent une extension facile pour répondre à des exigences de performance croissantes ou l'intégration d'autres sources renouvelables.
Les batteries LiFePO₄ présentent des avantages particuliers à cet effet. Elles sont plus légères et moins encombrantes que les batteries au plomb, ont une grande résistance aux cycles et conservent leur capacité pendant de nombreuses années. La résistance à la température de ces batteries ne permet qu'une installation isolée avec des tapis chauffants, par exemple. Associées à une gestion intelligente de l'énergie, elles permettent de réduire considérablement, voire d'éliminer complètement, la consommation de diesel, ce qui est particulièrement avantageux dans les endroits difficiles d'accès.
Conclusion
Les solutions d'alimentation électrique hors réseau pour les stations radio et de télécommunications allient durabilité et efficacité opérationnelle. Elles s'appuient sur l'énergie solaire, le stockage LiFePO₄ et la gestion intelligente de l'énergie. Ces systèmes réduisent les coûts d'exploitation, augmentent la sécurité d'approvisionnement et répondent aux exigences environnementales. Leur utilisation croissante dans le secteur des télécommunications montre que les énergies renouvelables deviennent de plus en plus la norme. Les entreprises qui misent tôt sur de telles solutions bénéficient de coûts réduits et d'une image de marque avantageuse en matière de durabilité.
Structure technique d'un système hors réseau
Un système hors réseau typique se compose de plusieurs éléments. Les modules solaires produisent du courant continu qui est acheminé vers le stockage batterie via un régulateur de charge. Les régulateurs de charge MPPT modernes maximisent le rendement énergétique en ajustant en permanence le point de fonctionnement des modules photovoltaïques. Le stockage batterie fournit de l'énergie pendant les périodes sans ensoleillement et assure le fonctionnement pendant la nuit ou par mauvais temps. Les batteries lithium-fer-phosphate (LiFePO₄) intégrées se caractérisent par une densité énergétique élevée et une longue durée de vie ; elles fournissent une énergie fiable même à des températures extrêmes. Les batteries LiFePO₄ peuvent atteindre au moins 2 000 à 3 000 cycles à une profondeur de décharge de 80 %.
Si une sortie CA est nécessaire, un onduleur convertit le courant continu stocké en courant alternatif conforme au réseau. Un contrôleur de gestion de batterie intégré surveille la tension, le courant et la température et protège le système de stockage contre les surcharges ou les décharges profondes. Les systèmes modernes disposent également d'un système de gestion de l'énergie qui donne la priorité à l'énergie solaire et bascule automatiquement vers le réseau ou les générateurs diesel si nécessaire. Cette architecture garantit une alimentation sans interruption, réduit la consommation de diesel et augmente la durée de vie des composants.
Questions fréquentes (FAQ)
Pour déterminer la taille nécessaire d'une installation solaire, il faut d'abord calculer les besoins énergétiques quotidiens. Un article Reddit consacré au dimensionnement d'un système radio de base de 50 W explique comment déduire la consommation quotidienne en ampères-heures à partir des heures de fonctionnement prévues, puis calculer la capacité de batterie nécessaire pour plusieurs jours nuageux. Un utilisateur conseille de dimensionner la batterie de manière à ce qu'elle puisse être rechargée complètement en une journée et recommande de tabler sur un nombre moyen d'environ quatre heures d'ensoleillement pour la conception de la surface photovoltaïque. Pour un exemple avec une batterie de 30 Ah, le calcul a donné une puissance photovoltaïque d'environ 100 W. Cette approche peut être appliquée à des installations plus grandes : la puissance photovoltaïque doit couvrir les besoins quotidiens pendant la période d'ensoleillement disponible et la batterie doit offrir une capacité suffisante pour l'autonomie souhaitée.
Les batteries LiFePO₄ sont considérées comme la norme pour les systèmes de télécommunication hors réseau. Elles offrent une densité énergétique plus élevée, une durée de vie plus longue (2 000 à 3 000 cycles à 80 % de profondeur de décharge) et une meilleure tolérance à la température que les batteries plomb-acide. Par rapport aux batteries AGM, les batteries LiFePO₄ sont plus légères et peuvent être complètement déchargées sans subir de dommages. Cependant, dans la communauté Victron, l'utilisation de batteries AGM est également envisagée pour les systèmes temporaires de 48 V si le système ne fonctionne que par cycles à intervalles réguliers. Le choix dépend donc du profil d'utilisation et des possibilités financières.
La nécessité d'un générateur diesel dépend de l'emplacement et des besoins en énergie. Dans les régions très ensoleillées, une surface photovoltaïque suffisamment dimensionnée avec un système de stockage par batterie peut couvrir la totalité des besoins énergétiques. Cependant, en cas de longues périodes de mauvais temps ou dans les latitudes nordiques, un système hybride est généralement recommandé. Un expert Victron souligne que dans le cas d'une station radio temporaire avec une charge continue de 100 W et une puissance photovoltaïque de seulement 200 W, le rendement solaire supplémentaire est limité et qu'un fonctionnement hybride peut donc être judicieux. Un système hybride combine l'énergie solaire avec des générateurs secteur ou diesel, de sorte que les générateurs ne fonctionnent qu'en cas de besoin. Cela permet de réduire considérablement les coûts d'entretien et de carburant.
La surveillance à distance est indispensable pour les stations radio isolées. Les systèmes modernes utilisent des interfaces de surveillance telles que la plateforme Victron VRM ou des outils similaires. Les utilisateurs du forum Victron indiquent qu'ils utilisent de petits onduleurs Multiplus pour les applications UPS de télécommunications et surveillent les systèmes via des scripts Node-RED ou VRM. La surveillance permet de détecter les dysfonctionnements, d'évaluer les états de charge et de décharge et de commander à distance les générateurs ou les délestages. En complément, les utilisateurs recommandent des moniteurs de batterie (par exemple SmartShunt), des éléments de sécurité et de commutation pour déconnecter rapidement la batterie et, si la charge CA doit être possible, des chargeurs supplémentaires tels que ceux de la série Blue Smart.
La surveillance à distance est indispensable pour les stations radio isolées. Oui, si tous les consommateurs connectés peuvent fonctionner en courant continu. Une discussion sur le forum Victron concernant un système de télécommunication fonctionnant uniquement en courant continu montre que certains opérateurs renoncent aux onduleurs afin d'éviter les pertes de conversion. Cela dépend toutefois des exigences de tension des appareils. Dans les installations 48 V, l'alimentation directe des appareils peut être judicieuse, à condition que des convertisseurs CC-CC appropriés soient disponibles. Pour les appareils fonctionnant en 110 V ou 230 V CA, un onduleur reste nécessaire.
Pour les installations temporaires, la disponibilité rapide est primordiale. Un article consacré à une installation provisoire de caméras et de pylônes radio décrit la configuration avec deux batteries de 100 Ah, deux panneaux de 400 W et la possibilité de recharger via 110 V CA si nécessaire. La communauté recommande d'analyser précisément le profil de charge, de dimensionner la puissance photovoltaïque de manière suffisante et de réfléchir à la nécessité d'un onduleur ou à l'efficacité d'un fonctionnement sur tensions continues. Pour les systèmes purement continus, il existe des commutateurs PoE et des appareils radio qui peuvent être alimentés directement en 12-60 V, ce qui réduit la complexité du système.
Une question archivée sur le forum Victron traite de l'intégration de régulateurs MPPT SmartSolar dans un système de télécommunication -48 V existant. La réponse confirme qu'un régulateur MPPT peut en principe alimenter directement le rail -48 V si un accumulateur est disponible. Pour surveiller les flux d'énergie, il est recommandé d'utiliser un moniteur de batterie ou un module Cerbo, ce qui permet de mesurer séparément la part solaire et la part du réseau. Le défi consiste à adapter la régulation du redresseur existant afin qu'il ne se mette en marche qu'en cas de puissance solaire insuffisante.
