Étude de cas d'architecture hybride: relier l'énergie solaire et le réseau dans un abri télécom de grande capacité

Étude de cas sur l'architecture hybride : Pont entre l'énergie solaire et le réseau dans un abri de télécommunication de grande capacité

Contexte

Alors que les opérateurs de télécommunication s'étendent dans les zones rurales et périurbaines, ils sont souvent confrontés à un double défi : le réseau est soit peu fiable, soit totalement absent, mais les charges du site augmentent en raison des équipements 5G et des nœuds de calcul périphériques. S'appuyer uniquement sur des générateurs diesel est coûteux et logistiquement difficile, tandis que les installations solaires pures manquent souvent de la redondance requise pour une disponibilité critique 24h/24 et 7j/7.

Un fournisseur d'infrastructure régional a récemment abordé ce problème en déployant un système d'alimentation hybride compact conçu pour intégrer de manière transparente plusieurs sources d'énergie : le système de redresseur hybride 12U 16 kW.

Le défi du site

Le site était un abri de télécommunication distant abritant des équipements de transmission 5G actifs et une batterie de secours. L'opérateur exigeait une alimentation continue en -48VDC, mais le réseau local souffrait de fréquentes baisses de tension. De plus, l'abri disposait d'un espace limité dans le rack et reposait sur un refroidissement naturel, ce qui signifiait que la solution d'alimentation devait être très efficace pour éviter l'emballement thermique.

Les exigences clés étaient les suivantes :

1. Intégration flexible des sources : Capacité à tirer de l'énergie à la fois du réseau et d'un réseau solaire sur site.

2. Haute capacité avec redondance : Suffisamment de sortie pour gérer les charges de pointe avec des marges de sécurité N+1.

3. Empreinte minimale : Une solution de rack compacte de 19 pouces qui laissait de la place pour l'équipement de transmission.

4. Gérabilité à distance : Surveillance en temps réel via RS485/SNMP.

La solution : une plateforme d'alimentation à double source

L'opérateur a sélectionné un système de redresseur hybride 12U qui combine des modules de redressement AC standard et des modules MPPT (Maximum Power Point Tracking) solaires dans un seul châssis.

1. Entrée multi-sources et distribution intelligente

Le système accepte une entrée AC monophasée de 220V (avec deux disjoncteurs de 125A pour la sécurité de secours) et dispose d'une plage d'entrée DC extrêmement large de 120VDC à 425VDC pour l'intégration solaire. Cela permet au site de connecter directement un réseau PV sans contrôleurs de charge externes.

La capacité totale du système atteint 34 kW avec une redondance N+1, utilisant un mélange de quatre modules redresseurs AC de 4 kW (16 kW) et six modules PV de 3 kW (18 kW). Pendant les heures de clarté, les modules PV donnent la priorité à l'alimentation de la charge et à la recharge des batteries. Lorsque l'énergie solaire est insuffisante, le système puise de manière transparente dans le réseau.

2. Efficacité thermique dans un environnement scellé

Étant donné que l'abri repose sur un refroidissement naturel, la génération de chaleur était une préoccupation majeure. Les modules redresseurs et PV fonctionnent à une efficacité supérieure à 96 %. À pleine puissance, ils sont conçus pour fonctionner dans des températures ambiantes allant jusqu'à 50 °C. Cette haute efficacité signifie moins de chaleur perdue dissipée dans l'abri, réduisant la charge thermique sur les batteries et les équipements de transmission.

3. Protection complète

Compte tenu de l'exposition du site aux surtensions de la foudre et du réseau, le système a été équipé de dispositifs de protection contre les surtensions (SPD) de 20/40 kA des deux côtés AC et DC. La distribution DC comprenait plusieurs disjoncteurs BLVD (Battery Low Voltage Disconnect), permettant de délester les charges non critiques si la tension de la batterie tombait trop bas, préservant ainsi l'alimentation des équipements 5G essentiels.

4. Surveillance à distance

Le contrôleur intégré MC2900 a fourni à l'opérateur une visibilité continue. En utilisant les ports de communication RS485 et SNMP, le centre d'exploitation du réseau (NOC) pouvait surveiller l'état en temps réel des entrées solaires et des modules redresseurs, recevant des alarmes instantanées par contact sec si un module ou un disjoncteur se déclenchait.

Le résultat

En déployant le système hybride 12U, l'opérateur a obtenu une réduction significative de la dépendance au réseau et de l'utilisation des générateurs diesel. L'empreinte compacte de 12U a permis au site de conserver sa configuration de rack de transmission existante sans nécessiter un abri plus grand.

De plus, la capacité de surveiller le système à distance via SNMP a éliminé le besoin d'inspections physiques fréquentes, tandis que la redondance N+1 a garanti qu'une défaillance de module unique n'entraînerait pas une panne du site. La combinaison d'une conversion à haut rendement et d'une large tolérance d'entrée s'est avérée être un modèle pratique et évolutif pour les futurs déploiements de télécommunications hors réseau.