Ahef
Nomade
  
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 Sujet: Autonomie solaire - essai de tutoriel  Jeu 11 Oct - 21:50 |
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Bonjour à tous !
Le choix des élements dans une installation solaire n'est pas toujours évident  . Choix de la batterie, du régulateur et du ou des panneaux solaires... on trouve un choix très important pour chacun de ces composant de l'installation solaire. Pour aider à la décision, plusieurs méthodes de simulations existent. Mais dans tous les cas, il faudra définir :
la batterie : quelle capacité et quel type ?
Le panneaux solaires : quel type et quelle puissance (ou surface) ?
Le régulateur : quelles caractéristiques ?
* La batterie *
Il existe 3 grands types de batteries :
- Les batteries de démarrage sont plutôt faites pour donner une grosse intensité (grosse puissance pour le démarrage) pendant peu de temps et n'aiment pas trop être déchargée/rechargée un grand nombre de fois. On appelle ça le nombre de cycles charge/décharge. Généralement, les batteries de démarrage ne supportent pas plus de 50 à 60 cycles. C'est un gros inconvénient, car ensuite, il faudra jeter la batterie. Hors les batteries ne se recyclent pas. Donc on produit un déchet qui ne correspond pas à la "mentalité écologique" (si j'ose dire) d'une installation solaire. Leur avantage réside dans leur prix, le moins élevé des 3 types de batteries. Ce type de batterie à un taux de décharge de seulement 30%
- Les batteries auxiliaires. Grand nombre de cycles charge/décharge. Taux de décharge de 35 à 50%.
- Les batteries solaires. Grand nombre de cycles charge/décharge : de 500 à 600. Taux de décharge de 60 à 80%. Prix élevé !!!
Voici la formule pour calculer la capacité de la batterie auxiliaire en fonction d'un nombre de jours d'autonomie :
E/U*N/T
Avec :
E = Energie nécessaire (besoins journaliers) en Wh/jour : la somme de toute les consommations électriques liées à la batterie dont on recherche la capacité.
Exemple : si on a 3 leds de 1,5W chaque, qu'on utilise 4h par jour, ça donne : 3*1,5W*4h=18Wh/j. Pareil pour un frigo à compression qu'on laisse tourner toute la journée : 20W*24h=480Wh/j
U = Voltage de la batterie : généralement 12V, parfois 24V
N = Nombre de jours d'autonomie : 1, 2, 3 jours ou plus... (généralement, 2 ou 3 jours suffisent)
T = Taux de décharge de la batterie : selon les données constructeurs, voir sur la batterie ou avec le revendeur.
Exemple :
inventaire des appareils électriques, et de leur utilisation journalière :
2 lampes à leds, de 1,5W de puissance chacune; utilisation : 3h/jour
1 lampe à néon, de 15W; utilisation : 3h/jour
1 pompe à eau, de 85W; utilisation : 1h/jour
1 onduleur 12/220V sinus 400W, consommation en mode "ON" de 3,8W; utilisation : 3h/jour (l'onduleur permet de faire fonctionner l'ordi en 220V)
1 ordinateur portable de 55W; utilisation : 3h/jour
Ca donne (dans le même ordre) pour E :
E= (2*1,5*3)+(1*15*3)+(1*85*1)+(1*3,8*3)+(1*55*3)=
9 + 45 + 85 + 11,4 + 165 = 315,4 Wh/jour, arrondissons à 316 Wh/jour
Le système est en 12V donc U=12V
On souhaite 2 jours d'autonomie donc N=2
La batterie sera une batterie solaire, T=60% =0,6
On a alors (avec la formule E/U*N/T) :
316/12*2/0,6= 87,7Ah
Evidemment, il n'existe pas de batterie de cette capacité, on choisi alors la capacité supérieure (90 ou 100Ah, parfois on est obligé de prendre 120 ou 130Ah, tout dépend du type de batterie choisi). On peut également utiliser 2 batteries de 50Ah, reliées entre elles en parallèle, ou même 10 batteries de 10Ah, toujours reliées en parallèle.
Note : cette partie est également utilisable pour calculer la capacité d'une batterie reliée avec un coupleur/separateur
* Le panneau solaire *
4 technologies sont proposées au grand public (il en existe d'autres mais hors de prix):
- Silicium polycristallin : le plus répandu, avec des reflets type cristal de couleur bleu foncé à azur le plus souvent. Rendement de 11 à 13%. Durée de vie : approx. 30ans. Coût moyen (si j'ose dire...)
- Silicium monocristallin : sans reflets. rendement de 15 à 20%. Couleur bleu sombre à brun. Durée de vie : approx. 30ans. Coût élevé
- silicium flexible : celui qui équipe les panneaux flexibles pour les bateaux, le trekking, etc. Durée de vie : approx. 15ans. Coût élevé. Fonctionne avec la lumière incidente, donc même sous plafond nuageux (contrairement aux 2 premiers types) mais rendement de 8 à 10%.
- silicium amorphe : Surtout nos calculettes solaires mais aussi en flexible. Durée de vie : approx. 15ans. Coût élevé. Fonctionne avec la lumière incidente, donc même sous plafond nuageux (contrairement aux 2 premiers types) mais rendement de 5 à 7%.
En gros plus le rendement est bon, moins j'aurai de surface de panneaux à installer pour la même puissance produite :
En théorie, pour une production de 100W, j'ai besoin de :
0,59m² de monocristallin
0,83m² de polycristallin
1,33m² d'amorphe
Sur le marché, sont en train de débarquer des panneaux flexibles avec 3 couches de silicium, chaque couche filtrant un spectre solaire bien précis, du coup le rendement devient plus élevé. Mais le coût reste tellement élevé que mettre ça sur son cam ne me semble pas justifié du tout.
Pour calculer la puissance nécessaire à installer pour charger sa batterie auxiliaire, il faut prendre en compte plusieurs paramètres et donc appliquer plusieurs facteurs de correction :
Le panneau sur un cam sera le plus souvent posé à plat, d'où une perte de rendement par rapport à "plein sud, incliné à 45°" de 7%, soit un facteur de correction de 0,93.
Le panneau sera amené à être souvent poussiereux, d'où une perte de luminosité et donc de rendement, facteur de correction de 0,95 (je suis soigneux, sans être maniaque...) à 0,8 (si on le lave que 2 fois par an, par exemple). Prendre 1 pour un panneau fraichement nettoyé. On note po.
Ainsi, un panneau donné pour être un 80W (normalement on parle de watt crête (Wc) c'est à dire la puissance max du panneau dans les conditions idéales), donnera en conditions d'utilisation et au maximum:
80*0,93*0,95= 70,7 Wc ! ça fait quand même un peu moins.
A la charge, la batterie a un rendement de 70% ce qui donne un nouveau facteur de correction de 0,7 (rend batt).
Il faut également prendre en compte le rayonnement solaire du lieu qui varie environ de 5,2 kWh/m²/jour (Marseille) à 3 kWh/m²/jour (Lille). Comme vous allez être amené à bouger avec votre cam, je conseille de prendre 3, par sécurité (a moins que vous ne fassiez un "sun trip" !!!). On le note Ei.
La formule pour calculer la puissance crête (Pc) à installer est :
Pc = E / (0,93 * Po * Ei * Rend batt)
Donc pour reprendre l'exemple de la batterie, mes besoins journaliers sont de 316Wh/j
panneau posé à plat : 0,93
panneau légèrement poussiéreux (Po): 0,95
E : Besoins journaliers en Wh/jour : 3
Rend batt : 0,7
Ca donne :
Pc = 316 / (0,93*0,95*3*0,7) = 170Wc
Maintenant mon panneau de 170W délivrera un courant de :
(rappel : P=U*I, donc I=P/U) 170/18= 9,45A. Car oui, vous avez bien lu, un panneau 12V débitera 16 à 18V en fonctionnement (jusqu'à 21V en circuit ouvert).
Mais votre batterie ne prendra que du 14V maxi, donc la batterie ne se rechargera que de 14V * 9,45A = 132W. C'est la puissance utile maximale du panneau.
La puissance journalière produite par un panneau est égale (seulement !!!) à environ 3 fois la puissance crête. Mais ce qui nous interesse c'est la puissance journalière utile pour la batterie. Si on reprend notre exemple ça donne :
132*3 = 396W de production journalière qui comble donc mes 316W de consommation. Pour économiser de l'argent (car ça vaut cher ces bêtes là  ) , je pourrais ne prendre qu'un panneau de 85W qui rechargera alors ma batterie en 2 jours.
Par contre tous ceci reste théorique et ne prends en compte ni les nuages, ni les ombrages (arbres, immeubles ou autres) qui viendraient diminuer grandement la production.
Reste à choisir le régulateur
* Régulateur *
Le régulateur est utile à partir de 15W de puissance. Je conseille de choisir un régulateur qui fasse charge ET décharge. Côté caractéristique, on choisit le régulateur en fonction du ou des panneaux solaires choisis. On trouve une caractéristique sur la doc technique du panneau qui s'appelle l'intensité de court-circuit notée Isc (sc pour short-circuit en anglais). Il faut prendre un régulateur dont l'intensité est supérieur à Isc ou à la somme des Isc si plusieurs panneaux sont reliés en parallèle.
En général, un 10A suffit largement.
Voilà, j'espère que c'est assez clair et que cela vous aidera à dimensionner votre instal' solaire. Je sais c'est un peu long comme message et ça demande à lire beaucoup  mais pour l'instant, je sais pas faire plus clair.
Maintenant j'attends vos commentaires, rectifications ou demandes d'explications. J'éditerai le message afin d'avoir en première page les données "up-to-date", et avec vos retours le contenu devrait s'améliorer !!!
 Salutations solaires à tous
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Celui qui rame dans le sens du courant fait rire les crocodiles
Mon aménagement : Iveco 30.8 (en cours...)
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super tres belle explications .
!!!! Y'a pas mal de sites beaucoup moins cher.
prohibitifs font que cela m'est impossible. vivement un gourvernement intelligent qui pousse par quelques moyens possibles à augmenter la demande qui en croissant augmentera les volumes de productions donc les couts de fabrication et par là les prix de vente
