Comment alimenter une plateforme minière avec des panneaux solaires ?

Dimensionnement des panneaux solaires pour les plates-formes minières

1. Déterminez la consommation électrique totale de la plate-forme minière en additionnant la puissance de tous les GPU, cartes mères, processeurs, ventilateurs de refroidissement et pertes d'inefficacité du bloc d'alimentation, en ajoutant généralement 15 à 20 % de surcharge.

2. Tenez compte des données locales d'insolation solaire : des endroits comme l'Arizona connaissent en moyenne 6,5 heures d'ensoleillement maximum par jour, tandis que Berlin n'en voit que 2,8, ce qui a un impact direct sur la capacité de panneaux requise.

3. Sélectionnez des panneaux monocristallins avec une efficacité d'au moins 22 % pour maximiser le rendement énergétique par mètre carré, particulièrement critique lorsque l'espace sur le toit ou au sol est limité.

4. Incluez les facteurs de déclassement : pertes de câblage (2 à 3 %), inefficacité de l'onduleur (3 à 5 %), salissure (5 à 10 % en fonction de la fréquence de la poussière/pluie) et coefficients de température qui réduisent la sortie d'environ 0,4 % par °C au-dessus de 25 °C.

5. Une plate-forme de 3,2 kW fonctionnant à pleine charge peut nécessiter un générateur solaire CC de 6,8 kW à Portland, dans l'Oregon, en raison des variations saisonnières de l'irradiation et de la couverture nuageuse fréquente.

Défis d’intégration du stockage sur batterie

1. Les batteries au lithium fer phosphate (LiFePO₄) sont préférées aux batteries au plomb en raison de leur profondeur de décharge plus élevée (80 à 90 %), de leur durée de vie plus longue (3 000 à 7 000 cycles) et de leurs profils de tension stables pendant la décharge.

2. Le dimensionnement des parcs de batteries nécessite de calculer l'autonomie dans le pire des cas : si les pannes de réseau durent 48 heures et que la plate-forme consomme 2,8 kW en continu, un minimum de 134 kWh de stockage utilisable est nécessaire, en prenant en compte 90 % d'efficacité de l'onduleur et 85 % de DoD.

3. Les contrôleurs de charge doivent être évalués à la fois pour l’entrée solaire et le courant de charge de la batterie ; Les contrôleurs MPPT avec des plages d'entrée PV de 150 V à 500 V s'adaptent aux configurations de chaînes sans chute de tension excessive.

4. La gestion thermique n'est pas négociable : les boîtiers de batterie nécessitent une ventilation active ou une intégration CVC lorsqu'ils sont installés à l'intérieur, car des températures ambiantes soutenues de 35 °C accélèrent la dégradation de la capacité.

5. Les chaînes de batteries parallèles introduisent une complexité d’équilibrage ; des cellules incompatibles ou un vieillissement incohérent entre les modules peuvent déclencher des arrêts du BMS lors de sessions d'exploration de données à forte charge.

Exigences en matière d'onduleur et de conversion de puissance

1. Les onduleurs à onde sinusoïdale pure sont obligatoires : les unités à onde sinusoïdale modifiées provoquent une limitation du GPU, une instabilité du VRM et des redémarrages inattendus dans des conditions de charge soutenues de 95 %.

2. La puissance nominale continue de l'onduleur doit dépasser la demande de pointe de l'installation d'au moins 25 % ; une configuration minière de 3,5 kW nécessite un onduleur de 4,4 kW pour gérer les surtensions de démarrage à froid provenant de plusieurs GPU s'initialisant simultanément.

3. Les onduleurs hybrides avec contrôleurs de charge solaire intégrés simplifient l'architecture mais limitent l'évolutivité : l'ajout ultérieur d'un deuxième panneau solaire peut nécessiter des mises à jour du micrologiciel ou des optimiseurs CC externes.

4. La topologie de mise à la terre doit être conforme à l'article 690.47 du NEC : les systèmes d'électrodes de mise à la terre séparés pour les panneaux photovoltaïques et la distribution CA sont interdits à moins qu'ils ne soient liés en un seul point pour éviter les différentiels de tension parasites affectant les tableaux de bord ASIC.

5. L'affaissement de tension pendant les transitoires de nuages ​​peut faire chuter la sortie de l'onduleur en dessous de 208 V pour les installations triphasées ; Les commutateurs de transfert automatiques avec un temps de commutation ≤ 8 ms vers la sauvegarde du réseau deviennent essentiels pour un fonctionnement ininterrompu.

Contraintes thermiques et environnementales

1. La température de surface des panneaux solaires affecte directement la tension de sortie : les panneaux montés à fleur de toit sur des toits sombres peuvent atteindre 75 °C en été, réduisant ainsi les COV jusqu'à 18 % par rapport aux valeurs STC.

2. Les plates-formes minières génèrent des charges thermiques concentrées ; leur association avec des unités de traitement d'air à énergie solaire nécessite des circuits dédiés à phase divisée de 240 V, et non des onduleurs partagés utilisés pour la production photovoltaïque.

3. Les installations côtières nécessitent des boîtiers de combinaison classés IP66 et des rayonnages en acier inoxydable pour résister à la corrosion saline, qui autrement provoquerait des défaillances par micro-arc dans les connecteurs MC4 dans les 18 mois.

4. Les environnements désertiques nécessitent des systèmes de nettoyage robotisés ou des revêtements hydrophobes : l'accumulation de poussière réduit la production de panneaux de 0,2 % par heure pendant les tempêtes de sable, ce qui représente une perte de 30 % sur 5 jours sans intervention.

5. Les calculs de charge de neige doivent dépasser les codes de construction locaux de 25 % ; les panneaux non ombragés sous une couverture de neige de 30 cm ne produisent aucun rendement, ce qui rend l'optimisation de l'angle d'inclinaison essentielle dans les déploiements miniers alpins.

Foire aux questions

Q : Puis-je faire fonctionner un Antminer S19j Pro directement sur des panneaux solaires sans piles ? R : Non. Le S19j Pro consomme 3 030 W à 220 V CA avec des pics de charge brusques lors de l'initialisation du hashboard. Le couplage direct PV-onduleur manque d'inertie pour stabiliser la tension pendant ces transitoires, provoquant un arrêt immédiat.

Q : Les opérations minières alimentées à l'énergie solaire sont-elles admissibles aux récompenses de mise en jeu de preuve de participation ? R : Non. Les récompenses de mise dépendent uniquement de la propriété des jetons et des règles de participation au réseau, et non de l'approvisionnement en énergie. L’énergie solaire réduit les coûts opérationnels mais n’influence pas l’éligibilité au consensus.

Q : Est-il légal de réinjecter l’excédent d’énergie solaire dans le réseau pendant l’exploitation minière ? R : Dépend de la juridiction. En Allemagne, la compensation EEG s'applique uniquement si la charge minière est inférieure à 10 kW et déclarée comme usage domestique. L’exploitation minière alimentée par l’énergie solaire à l’échelle commerciale déclenche des tarifs de rachat industriels et des obligations de déclaration de TVA.

Q : L'ombrage d'un panneau dans une chaîne en série interrompra-t-il l'alimentation électrique de l'ensemble de la plate-forme minière ? R : Pas nécessairement. Les systèmes modernes utilisent une électronique de puissance au niveau du module (MLPE) comme les micro-onduleurs Tigo TS4-AO ou Enphase IQ8, qui isolent les unités ombragées et maintiennent > 92 % de la production totale de la chaîne dans des conditions d'ombre partielle.