Guide pour une installation photovoltaïque en auto-production

Publié par Christian Seneclauze

Aide pour une installation photovoltaïque en auto-production
 

Pour mener à bien une installation photovoltaïque en auto-production pour mon habitation, j'ai été amené à effectuer différentes recherches, essentiellement sur le net .

Cette consultation a été fructueuse puisque j'ai installé sans aucune aide extérieure, un champ photovoltaïque de 3750 Wc couplé à un onduleur hybride de 5KVA, alimentant un pack de batteries. J'ai également installé pour un usage spécifique, 500Wc de modules photovoltaïques accouplés à des micro- onduleurs en injection directe sur le réseau.

En relisant les notes enregistrées sur mon ordinateur, j'ai pensé qu'une synthèse de tous ces documents pourrait s'avérer utile , j'ai procédé à une compilation de ces différents textes , modes d'emploi et spécificités techniques des éléments d'une installation photovoltaïque ainsi que la retranscription de discussions sur les forums dédiés. J'ai réécrit ,simplifié, annoté comparé certains de ses documents avant la mise en forme de cette synthèse.

Ni ma vie professionnelle, ni mes études ne m'ont donné de qualifications spécifiques en ce domaine. C'est donc uniquement un travail autodidacte. C'est pourquoi ce guide doit être utilisé comme une source d'inspiration et en aucun cas comme un mode d'emploi que l'on devrait suivre pas à pas.

Il est de tradition de citer ses sources lorsque l'on publie un manuel inspiré par des tiers . Ces sources sont si nombreuses , qu'elles nécessiteraient plusieurs pages , Je remercie toutes celles et ceux qui par leurs travaux et publications m'ont aidé à mener à bien ce projet.

Le transfert du guide sur le blog a altéré sa mise en page.Si vous désirez le consulter de façon pus lisible ou l'imprimer .Vous pouvez me le demander par courriel et je vous le ferais parvenir en pièce jointe (libre office ou pdf).

Christian Seneclauze

SOMMAIRE

1. MESURES ET GÉNÉRALITÉS ÉLECTRIQUES
2. PHOTOVOLTAÏQUE OU THERMIQUE
  2.1 Les panneaux solaires thermiques produisent de la chaleur 2.2 Les panneaux photovoltaïques produisent de l'électricité 2.3 Les différents types de panneaux solaires photovoltaïques 2.4 Les cellules monocristallines 2.5 Les cellules polycristallines  2.6 Les cellules amorphes 2.7 Pourquoi 36 cellules ? 2.8 Fonctionnement et fabrication     tfabrication                                                                                       

3. LE RENDEMENT D’UN PANNEAU PHOTOVOLTAÏQUE

3.1 Comment est exprimé le rendement d’un panneau photovoltaïque ? 3.2 Explication de la puissance-crête. 3.3 La production prévisible

4. CHOISIR SES PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES

4.1 Estimer la puissance des panneaux photovoltaïques 4.2 Configuration des panneaux solaires4.3 Implantation des panneaux photovoltaïques 4.4 Orientation et inclinaison des panneaux photovoltaïques

5. DÉCRYPTER LES ÉTIQUETTES DES MODULES PHOTOVOLTAÏQUES

6. RÉGULATEUR SOLAIRE

6.1 Les fonctions du régulateur solaire 6.2 Les critères pour choisir son régulateur

7. LE RÉGULATEUR SOLAIRE MPPT

7.1 Fonctionnement d'un régulateur MPPT

8. BATTERIE SOLAIRE POUR STOCKER L'ÉNERGIE

8.1 Définir la capacité de stockage des batteries solaires 8.2 Déterminer la tension de votre installation photovoltaïque 8 .3 Intégrer l'autonomie souhaitée pour finaliser votre estimation

9. BATTERIE SOLAIRE : CAPACITÉ ET DURÉE DE VIE

9.1 Comment mesurer la capacité d'une batterie solaire ? (C10, C20, C100...) 9.2 Comment définit-on la durée de vie d'une batterie solaire ? 9.3 Principes de bases pour toutes les batteries 9.4 Pourquoi les batteries automobiles ne peuvent pas être utilisées ? 9.5 Réception et stockage de votre batterie solaire au plomb ouvert 9.6 Entretien des batteries solaires au plomb ouvert 9.7 Consignes de sécurité pour les batteries solaires au plomb ouvert

10. PARAMÉTRAGE DE CHARGE DES BATTERIES

10.1 Paramétrage du régulateur

11. CHOISIR SON CÂBLAGE SOLAIRE

11.1 Comment choisir ? 11.2 Les différents types de câbles 11.3 Câblage des convertisseurs. 11.4 Câblage du régulateur.

12 .LES BOÎTIERS DE MISE EN PARALLÈLE DES MODULES

13. LES DISPOSITIFS DE SÉCURITÉ

13.1 La mise à la terre 13.2 Les interrupteurs-disjoncteurs CC 13.3 Le fusible CC 13.4 La protection départ du circuit électrique CA

14. CONVERTISSEUR DE TENSION OU ONDULEUR

14.1 Convertisseur PUR SINUS ou Convertisseur QUASI SINUS ? 14.2 Déterminer la puissance de votre convertisseur 14.3 Un Convertisseur Chargeur combine 2 appareils en 1 seul

15. ONDULEUR HYBRIDE

16. MICRO ONDULEUR

17. LES FORMALITÉS AVANT LES TRAVAUX

17.1 Procédures d’urbanisme 17.2 Déclaration de travaux, ou permis de construire. 17.3 Procédures Administratives 17.4 En ville 17.5 En zone classée 17.6 Raccorder son installation 17.7 CONSUEL 17.8 Auto-installation

18. LES AIDES

19 . ÉVALUEZ LE BESOIN QUOTIDIEN EN ÉNERGIE SOLAIRE

20. LE BESOIN EN ÉNERGIE PHOTOVOLTAÏQUE EST IL CONSTANT ?

21 . TABLEAU DE CONSOMMATION DES APPAREILS ÉLECTRIQUES

22. DIMINUER SES DÉPENSES D'ÉCLAIRAGE.

23. DIMINUER LA CONSOMMATION LIÉE AU FROID .

23.1 Réfrigérateurs et congélateurs 23.2 Choisir ses appareils du froid

24. CONSOMMATION DES APPAREILS ÉLECTRONIQUES EN VEILLE

1. MESURES ET GÉNÉRALITÉS ÉLECTRIQUES

Le courant alternatif

Le courant alternatif (abrégé par CA) est un courant électrique sinusoïdale

Un courant alternatif est caractérisé par sa fréquence, mesurée en hertz (Hz). C’est le nombre de changement de phases qu’effectue le courant électrique par période. Un courant alternatif de 50Hz effectue 50 alternances par période, c'est-à-dire qu'il change 100 fois de sens par période (50 alternances positives et 50 alternances négatives).

La fréquence utilisée est le plus souvent de 50Hz sauf, par exemple, en Amérique du Nord où la fréquence est de 60Hz.

Le courant continu

Le courant continu ou CC (DC pour direct current en anglais) est un courant électrique dont la tension est indépendante du temps.

Par extension, on nomme courant continu un courant périodique dont la composante continue constitue l'essentiel de la puissance ou plus globalement un courant électrique qui circule continuellement dans le même sens.

le cheval-vapeur

le cheval-vapeur est une unité de puissance qui exprime une équivalence entre la puissance fournie par un cheval tirant une charge et celle fournie par une machine de propulsion à vapeur. Le cheval était, du fait de son utilisation massive, la référence de puissance des attelages avant l’avènement de la propulsion mécanique. La puissance de nombreux appareils ,notamment les pompes, les moteurs d'ateliers… est exprimée en cheval-vapeur.
Un cheval-vapeur = 736 watt.

L'ampère, ou l'intensité électrique

L'ampère (A) est l'unité de mesure de l'intensité d'un courant électrique, c'est-à-dire le flux d'électrons dans un conducteur. C'est André-Marie Ampère, l’inventeur de l’électro-aimant, qui a donné son nom à cette unité.

On peut comparer le déplacement des électrons dans un circuit à celui de l’eau dans un tuyau: l’intensité, exprimée en ampères, c’est le débit d’eau ! Sur le tableau électrique de notre installation à la maison, les fusibles ou disjoncteurs différentiels indiquent l’intensité: 10, 20 ou 32 ampères. Si la puissance électrique demandée est supérieure au flux d’électrons disponible, l’installation disjoncte.

Le volt, ou la tension électrique

Le volt (V) est l’unité de mesure de la tension électrique dans un circuit entre un point A et un point B, obtenue avec un appareil appelé voltmètre. C’est à Volta, physicien italien et inventeur de la pile électrique, qu’on doit ce nom.

Le volt traduit la force électromotrice et la différence de potentiel (tension) entre deux points d’un circuit.

Le courant électrique est un déplacement d’électrons. Pour les faire se déplacer, il faut un générateur de courant qui va créer un déséquilibre de charge (différence de potentiel) afin d’attirer et de repousser les électrons. Ce déséquilibre de charge est appelé «tension électrique

L’unité de puissance est le watt (symbole W)

Le watt (W) est l’unité de mesure de la puissance électrique. Soit la quantité d’énergie pendant un temps donné, En général 1 seconde. Le terme vient du nom de l’ingénieur écossais James Watt à l’origine du développement de la machine à vapeur.

Le Watt c’est la puissance nécessaire, consommée, à un moment donné, par un appareil, un moteur.

La puissance correspond à la quantité d’énergie produite ( consommée) par unité de temps. La puissance se note P.

L’intensité, exprimée en ampères (A) correspond au débit, à ce qui passe dans le «tuyau ». On multiplie la tension (en volt V) par l’intensité pour obtenir la puissance. « P = U*I ».

En électricité : Puissance = tension x intensité. Si l'on prend l'image d'un tuyau d'eau, la puissance électrique serait équivalente à la pression dans le tuyau quand le robinet est fermé (tension) multiplié par le débit d’eau quand le robinet est ouvert (intensité).

Donc pour une même puissance, soit on a un petit tuyau avec petit débit mais tension élevée, soit il faut un tuyau énorme avec une tension basse, ce qui n’est pas sans poser de difficultés (comme faire passer un gros débit dans un petit tuyau d’eau : ça pète).

le Watt-heure (Wh) : la consommation :

On dira d'une ampoule qui consomme 60W à un instant donné, qu’elle consomme 60Wh en une heure .

Le kilowatt (kW), soit 1 000 watts, est généralement utilisé pour décrire la puissance électrique des moteurs, électriques ou thermiques ou la consommation d’électricité des habitations

Le mégawatt (MW), soit un million de watts, désigne des unités de production électrique. Une éolienne déploie une puissance d’environ 1 MW, tandis qu’un réacteur nucléaire en France atteint en général une puissance comprise entre 900 MW et 1 450 MW. Soit 1,45 GW (gigawatts).

La capacité en Ampère-heure (Ah). Mais on peut parler en watt-heures.

Une batterie « 48V/ 20Ah » a une capacité de 48V*20Ah = 960Wh, que l’on va arrondir à 1000Wh.

Avec 1000 Wh = 1kWh, on fait fonctionner :

  • une ampoule 60W pendant 16h40
  • une machine à coudre 100W pendant 10h
  • une automobile à essence pendant 750 mètres. les watts ne sont pas qu’électriques, on a 1000 Wh dans 0.1L d’essence etc…

La résistance

La résistance est la propriété physique d'un matériau conducteur à ralentir le passage d'un courant électrique.

La résistance se note R. L’unité de résistance est l’ohm (symbole **Ω **)

La résistance est responsable d'une dissipation d'énergie sous forme de chaleur. Cette propriété porte le nom d'effet Joule. Cette propriété peut être utilisée volontairement (résistances de chauffage), ou générer des pertes d’énergie.

Le voltampère

Le voltampère (abrégé en VA) est une unité de mesure de la puissance électrique . Elle s'apparente au watt. Pour certains types de charges électriques, telles que les ampoules incandescentes, les puissances en watts et en VA sont identiques. En revanche, lorsqu'il s'agit d'équipement informatique, la différence entre la puissance en watts et en VA peut être relativement importante, sachant que la puissance en VA est toujours supérieure ou égale à celle exprimée en watts. Le rapport entre les watts et les VA est appelé le « facteur de puissance » et s'exprime sous la forme d'un nombre (0,65) ou d'un pourcentage : coefficient multiplicateur à appliquer par ex :(Cos Phi = 65 %),

Donc pour faire une approximation 1 VA = 0.65W

Rappel :En continu 1VA = 1 W

2. PHOTOVOLTAÏQUE OU THERMIQUE

2.1 Les panneaux solaires thermiques produisent de la chaleur

Dans les panneaux solaires thermiques, appelés capteurs solaires thermiques, le rayonnement du soleil chauffe l'eau ou un liquide caloporteur ("porteur de chaleur"), qui circule dans des tubes placés dans une boîte vitrée isolante afin d'obtenir un effet de serre. Le liquide chauffé sert ensuite au chauffage de la maison ou au réchauffement de l'eau chaude sanitaire.Certains capteurs thermiques fonctionnent avec de l'air qui s'échauffe et qui est ensuite ventilé dans les habitats pour le chauffage ou dans des hangars agricoles pour le séchage des productions.

2.2 Les panneaux photovoltaïques produisent de l'électricité

Les panneaux solaires photovoltaïques, appelés modules photovoltaïques sont composés de cellules photovoltaïques convertissant la lumière en électricité par l'intermédiaire d’un matériau semi-conducteur ( silicium) reliées entre elles et intégrées dans un cadre de métal et de verre spécial. Ce type de panneau convertit le rayonnement solaire en électricité avec un rendement de l’ordre de 7 à 17 %.

2.3 Les différents types de panneaux solaires photovoltaïques

On distingue actuellement 3 principaux types de panneaux photovoltaïques, qui sont différenciés par le type de cellules qui les composent. Toutes les cellules sont produites à base de silicium, mais les méthodes de fabrication différentes leurs donnent des caractéristiques très différentes, notamment en termes de productivité. Les modules ont typiquement 36, 54, 60 ou 72 cellules.

Pour information: une cellule à silicium monocristallin est toujours octogonale (ou ronde), alors qu'une cellule polycristallin est toujours carrée.

2.4 Les cellules monocristallines

Les cellules monocristallines sont issues d'un seul bloc de silicium fondu, elles sont donc très "pures". Elles offrent le meilleur rendement (entre 13 et 17%), mais sont aussi plus chères à la production, donc à la vente. Ces cellules sont en général octogonales et d'une couleur uniforme foncée (bleu marine ou gris). Ces cellules sont les plus performantes , elles permettent donc de constituer des panneaux qui ont de meilleurs rendements, qui produisent le plus d’énergie avec le moins de surface.

2.5 Les cellules polycristallines

Les cellules polycristallines sont élaborées à partir d'un bloc de silicium cristallisé en forme de cristaux multiples. Vues de près, on peut voir les orientations différentes des cristaux. Elles ont un rendement de 11 à 15%, mais leur coût de production est moins élevé que les cellules monocristallines. Elles sont en général de forme rectangulaire et sont bleues nuit avec des reflets.Comparées aux panneaux monocristallins, leur rendement est encore moins bon lorsque l’ensoleillement est faible.

2.6 Les cellules amorphes

Les cellules amorphes sont produites à partir d'un "gaz de silicium", qui est projeté sur du verre, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide.

La cellule est gris très foncé. C'est la cellule des calculatrices et des montres dites « solaires », car ce type de cellule est bon marché et la technologie est utilisable sur de nombreux supports, notamment des supports souples. Le problème,c’est que son rendement est 2 à 3 fois plus faible que les cellules monocristallines.

Comparativement ce type de panneau fonctionne plutôt bien avec un ensoleillement faible ou diffus (ils fonctionnent même sous éclairage artificiel), mais leur rendement au m² reste globalement faible (environ 60 Wc/m²) par rapport aux panneaux mono ou polycristallin. La technologie amorphe doit donc être réservée à des utilisations particulières comme les panneaux photovoltaïques flexibles ou enroulables, qui peuvent être utilisés sur des bateaux, lors de randonnées, etc …

2.7 Pourquoi 36 cellules ?

Un panneau solaire est constitué au minimum de 36 cellules raccordées en série.

Ce chiffre n’a pas été choisi au hasard.

En effet, pour produire un courant continu de 12 V (référence de la tension utilisée par les batteries,et les ampoules en courant continu), il faut disposer d’environ 14,5 V pour une charge efficace.

Sachant que l’on va perdre 2 à 3 V en câblage, il faut donc un panneau fournissant au minimum 17,5 V arrondi à 18 V donc la tension de 36 cellules en série, (sachant qu’une cellule délivre environ entre 0,5 et 0,6 V).

2.8 Fonctionnement et fabrication

Une cellule photovoltaïque transforme la lumière en électricité. La cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de matériau semi-conducteur ( Silicium) :

- une couche dopée Positivement (avec un matériau comme le Bore qui possède moins d'électrons que le Silicium),

- une couche dopée Négativement (avec du Phosphore par exemple qui possède plus d'électrons que le Silicium).

Lorsqu'un photon (la lumière) arrive sur la cellule, cela provoque une excitation de l'électron et son retour à l'état initial provoque une différence de potentiel électrique , c'est-à-dire une tension électrique. C'est ce qu'on appelle l'effet photovoltaïque.

Un panneau photovoltaïque est composé de cellules branchées en série et/ou en parallèle. Ces cellules sont soudées les unes aux autres, traditionnellement sur leur face avant (il existe aussi des panneaux dont les soudures sont faites sur la face arrière), ces panneaux sont appelés "back contact", ils offrent en général un rendement supérieur de 10% grâce à la surface économisée sur la face avant).

3. LE RENDEMENT D’UN PANNEAU PHOTOVOLTAÏQUE

3.1 Comment est exprimé le rendement d’un panneau photovoltaïque ?

La puissance d’un panneau photovoltaïque (qui est la manière la plus simple d’exprimer son rendement) est exprimée en watt crête (watt peak en anglais). Il s’agit de la puissance produite par un panneau qui reçoit une irradiation de 1000 Watts par m². C’est la seule façon officielle d’exprimer la « puissance » d’un panneau afin de le comparer aux autres panneaux.

3.2 Explication de la La puissance-crête.

Les panneaux solaires produisent de l'énergie, donc des Wh . Mais ils produisent en fonction de l'ensoleillement : pas beaucoup les jours de pluie et rien du tout la nuit.
Prenons un panneau d'un mètre carré, éclairons-le avec une puissance de 1000 W à la verticale, Mesurons combien il produit d'électricité : on trouve 140 W. (il s'en est perdu pas mal) ! Nous avons là un rendement de 140/1000 = 14%. Pas énorme, mais pour un panneau solaire, c'est bien, techniquement parlant, et l'éclairement solaire est gratuit.
Ces 140 W donc, c'est le maximum que le panneau peut produire, car on a bien fait attention à lui mettre la lumière en plein dessus. Cette puissance maximum obtenue dans les meilleures conditions possibles s'appelle la puissance-crête.
Les panneaux font rarement 1m², leurs dimensions ne tombent jamais rond.
Ex : 1,63 x 0,87 = 1,42 m².
Si ce panneau a un rendement de 14%, il produit 140 W par m², soit 1,42 x 140 = 198,8 Wc
Une installation qui compte 15 de ces panneaux aura une puissance de 198,8 x 15 = 2982 Wc (2,982 kWc)
Le soleil, lui sera très rarement en plein dessus, puisqu'il "se déplace" continuellement, qu'il se couvre, etc... La production sera donc toujours inférieure voire jamais égale à 2,982 kWh.

3.3 La production prévisible
Alors, comment savoir ce que va produire cette installation de 2,982 kWc au cours d'une année
L'expérience montre qu'en moyenne, en France, tout se passe comme si l'installation produisait pendant 1000 heures à sa puissance maximum (puissance-crête). On peut donc s'attendre à ce qu'elle produise 2,982 x 1000 = 2982 kWh. (C'est pratique pour calculer ,mais c'est un hasard,il ne faut pas confondre les Wc et les Wh)
C'est une moyenne : elle produira un peu moins à Lille, un peu plus à Perpignan. Et elle produira moins si elle est mal orientée, sur une mauvaise pente, ombragée par moments...

4. CHOISIR SES PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES

Sur la base de l'évaluation de votre besoin en énergie (défini en Wh), vous devez maintenant choisir de manière adaptée vos panneaux photovoltaïques.

4.1 Estimer la puissance des panneaux photovoltaïques

Dans un premier temps vous devez diviser le montant de votre besoin énergétique quotidien exprimé en Watts Heure (voir l'article, Intégrer l'autonomie souhaitée pour finaliser votre estimation ) par un indice d'ensoleillement qui correspond à votre zone géographique :

- pour le nord de la France : x 0,9
- pour l’Île de France, Bretagne, Normandie, Champagne: x 1
- pour le centre de la France : x 1,1
- pour le sud de la France : x 1,2

Ensuite vous divisez le résultat obtenu par un coefficient correspondant à la saison d'utilisation de vos panneaux photovoltaïques :

- pour l'hiver : 1
- pour le printemps et l'automne : 3
- pour l'été : 5

Le résultat vous donne la puissance totale en Watts crête (Wc) des panneaux photovoltaïques dont vous avez besoin.

Exemple :

Pour couvrir un besoin de 1200 Wh/jour dans la région de Toulouse pendant la période du printemps.

1200 / 1, 2 (indice d'ensoleillement) = 1000

1000 / 3 (si on se base sur la saison du printemps ) = 333 Wc

Il est recommandé de prendre systématiquement une marge de sécurité de 10% à 20% par rapport à cette valeur, pour compenser les déperditions d'énergie dues aux pertes de charges dans les câbles et les connexions et l'utilisation d'un convertisseur.

Dans ce cas d'exemple,il faut donc d'installer une puissance de 333 Wc + 10% à 20%, soit 360 à 400 Wc.

Pour cette installation, il sera donc possible de choisir la configuration de panneaux suivante :

- Soit 2 panneaux photovoltaïques de 180 Wc

- Soit 4 panneaux photovoltaïques de 100 Wc

On retrouve le calcul simplifié mentionné au chaptire 3/3: 1,2 kWh/jour*365 jours =438 kWh pour 400 Wc

4.2 Configuration des panneaux solaires

Les panneaux photovoltaïques délivrent individuellement une tension de 12V ou 24V (ce qui est une simplification puisqu'en réalité la tension d'un panneau varie autour de ces deux valeurs suvant la taille des panneaux). En général les panneaux dont la puissance est inférieure à 150 Wc délivrent une tension de 12V, ceux qui sont au dessus, une tension de 24V.

Vous pouvez ensuite connecter vos panneaux en parallèle ou en série pour obtenir la tension désirée (voir le paragraphe « Déterminer la tension de votre installation photovoltaïque »

- Pour additionner la tension des panneaux il faut relier les panneaux en série (bornes négatives connectées aux bornes positives), l'intensité (ampérage) reste constante.

- Pour augmenter l'intensité (ampérage) tout en maintenant la même tension , les panneaux doivent être connectés en parallèle (bornes négatives connectées aux bornes négatives et bornes positives connectées aux bornes positives).Ce montage n'est possible que si les panneaux ont la même tension .

La tension entre les bornes de l'ensemble est égale à la tension commune des différents capteurs. L'intensité fournie par l'ensemble est égale à la somme des intensités fournies par chaque panneau.

Les deux effets peuvent aussi être cumulés. Exemple : pour une installation de 400 Wc fonctionnant en 24V, vous pouvez utiliser 4 panneaux de 100 Wc, connectés 2 en série et 2 en parallèle.

Pour mémoire, il est nécessaire d'avoir une tension en circuit ouvert (Voc) des panneaux photovoltaïque supérieure à la tension des batteries pour charger les batteries solaires en énergie.(voir chapite 5)

4.3 Implantation des panneaux photovoltaïques

Pour fonctionner correctement, le panneau solaire doit être ensoleillé sur toute sa surface durant la journée. Veillez à choisir un emplacement où les panneaux solaires reçoivent un ensoleillement permanent (aucune ombre ne doit être portée par un obstacle : bâtiment, arbre, clôture, colline…) ceci quelles que soient les périodes du jour et de l’année en particulier l’hiver: la période la plus défavorable.

4.4 Orientation et inclinaison des panneaux photovoltaïques
- à l'aide d’une boussole si besoin, orienter les panneaux plein Sud pour l’hémisphère Nord (et plein Nord pour l’hémisphère Sud) ;
- l'inclinaison est calculée en fonction de la latitude et du lieu de l’installation : en France l'inclinaison optimale est souvent comprise entre 30° et 40°.

5. DÉCRYPTER LES ÉTIQUETTES DES MODULES PHOTOVOLTAÏQUES

Puissance de crête ou Peak Power

La puissance de crête est une unité de mesure standardisée qui figure sur toutes les étiquettes. Elle désigne la puissance que le panneau photovoltaïque fournit dans des conditions particulières d’ensoleillement : égales à 1 000 W/m².
La puissance de crête est désignée par Wc ou pW.
Étant donné que les conditions d’utilisation de votre panneau photovoltaïque ne seront pas toujours réunies pour atteindre un tel niveau d’ensoleillement, cette unité de mesure est à relativiser. Elle constitue toutefois un repère important pour connaître les performances possibles de votre matériel.

Tolerance ou Power Output Tolerance

la tolérance de puissance est la variation possible, exprimée en pourcentage entre la puissance-crête théorique et effective du panneau

Maximum Power Voltage ou Intensité maximum de puissance en volt

la tension maximum de puissance est désignée par Vmpp . exprimé en volts(V)

Maximum Power current ou Intensité maximum de puissance en ampères

L’intensité maximum de puissance est désignée par Impp Il s’agit de l’intensité produite par le panneau exprimé en ampères (A) .

Si vous multipliez Vmpp par Impp vous obtenez la puissance crête Wc

Open circuit Voltage ou Tension en circuit ouvert

La tension en circuit ouvert, désignée par « Voc », ) exprimé en volt
Il s’agit de la tension fournie par le panneau photovoltaïque lorsqu’il ne débite pas d’électricité. Quand il n'est pas relié et donc, aucun courant ne passe.

Short-Circuit Current Intensité de court-circuit

L’intensité de court-circuit est désignée par « Isc ».
Il s’agit de l’électricité fournie par le panneau lorsque celui-ci est en court-circuit (tension nulle).c’est-à-dire lorsque les deux bornes du panneau sont reliées l’une à l’autre sans résistance .L’unité de mesure est l’Ampère (A).

Isc etVoc servent entre autres à vérifier le bon fonctionnement du panneau hors installation.Vous pouvez vérifier facilement la Voc avec un voltmètre en le branchant sur les sorties + et - d'un panneau non connecté.

Maximum Système voltage

Cet élément désigne la tension maximale, en volts, que le panneau solaire photovoltaïque est capable de supporter.C'est une donnée cruciale pour les grandes installations lorsqu’on branche des panneaux en série . Si la tension maximale est de 1000V pour un panneau dont la Vmpp est de 29,1 V, cela signifie qu’on ne doit pas mettre en série plus de 33 modules

Max series fuse rating :

le calibre du fusible de protection est l’intensité maximale du courant électrique qui peut circuler dans le panneau.

Les autres caractéristiques indiquées par les fabricants concernent les variations de fonctionnement du à la température .

Il est important de connaître ces données pour mener à bien une installation photovoltaïque car elles sont déterminantes pour l'acquisition des régulateurs et onduleurs concernant cette installation.

6. RÉGULATEUR SOLAIRE

Le régulateur solaire (appelé aussi régulateur de charge ou contrôleur de charge), régule le niveau d'énergie stockée par les batteries afin d’éviter les surcharges ou les décharges trop profondes des batteries :
- il limite, voir stoppe, la charge de la batterie solaire par le module solaire quand la batterie est complètement chargée ;
- il ralentit la décharge par délestage de l'utilisation, voir même l’arrêt total, afin d’éviter les décharges profondes risquant d'endommager les batteries.

Le régulateur solaire affiche en permanence l'état de fonctionnement du module photovoltaïque et l'état de charge de la batterie solaire. Cette affichage se fait soit via des LEDs, soit via un écran digital.

C'est un appareil complètement autonome, qui réalise toutes les opérations de mesure et correction de la charge de manière automatique.

6.1 Les fonctions du régulateur solaire

- affichage du niveau de charge
- affichage des incidents (surcharge, décharge profonde, court-circuit)
- protection contre la surcharge
- protection contre la décharge profonde
- protection contre les courts-circuits
- protection des panneaux solaires photovoltaïques (contre les retours de charges électriques)
- protection thermique (sonde des batteries)

Certains régulateurs solaires plus performants proposent des "fonctions avancées" intégrées ou en option :
- Compensation de la température ambiante pour mesurer la charge de la batterie
- Connexion par fil ou à distance (WIFI par exemple) à un PC ou un réseau informatique
- Déclenchement d'alarmes programmées de façon automatique (signal sonore, e-mail, SMS)
-Enregistrement pour analyse de données issues du régulateur etc...

6.2 Les critères pour choisir son régulateur solaire

Pour choisir votre régulateur solaire, il faut prendre en considération 3 éléments principaux :

- la tension maximum en circuit ouvert de vos panneaux : Les régulateurs acceptent des plages de tension plus ou moins larges .

-la tension minimum pour charger les batteries .

- l'intensité maximale du régulateur : l'intensité du régulateur (exprimée en ampères) doit être supérieure à l'intensité de court circuit des panneaux solaire auquel il est relié. Cette donnée est indiquée sur la notice de chaque panneau.Il est préférable de prendre en plus une marge de sécurité de 10% à 20%.

7 LE RÉGULATEUR SOLAIRE MPPT

Une nouvelle génération de régulateurs est apparue : les régulateurs solaires MPPT (pour Maximum Power Point Tracking, ce qui signifie recherche du point de puissance maximum). Cette nouvelle technologie permet de tirer les meilleures performances des panneaux solaires photovoltaïques , de 10% à 25% d'énergie en plus.

Un régulateur solaire MPPT a une fonction de balayage, qui parcourt la tension du panneau solaire toutes les deux heures pour trouver le point de sortie de puissance maximum : ainsi il peut adapter la tension délivrée par le panneau à celle que les batteries solaires peuvent absorber.

Ces régulateurs permettent non seulement d'augmenter la production d'énergie d'une installation photovoltaïque, mais en optimisant le charge des batteries, ils prolongent aussi significativement la durée de vie de ces batteries.

Le régulateur MPPT, plus cher que ces confrères PWM va pouvoir modifier la tension du module et fournir la tension nécessaire pour effectuer une charge à 100% des batteries.

7.1 Fonctionnement d'un régulateur MPPT

Un régulateur a MPPT a deux fonctions :
-Trouver la puissance optimale des panneaux afin de fournir le maximum d’énergie (ce que ne font pas les autres régulateurs qui sont généralement optimisés pour un seul point de fonctionnement en plein soleil)
-Adapter l’impédance entre panneaux et batteries dans le cas des installations d'autoconsommation tout en conservant l’énergie.

Exemple :

Avec un panneau solaire ayant pour caractéristique Vmpp= 30V et Impp=8.3A soit (250Wc) qu’on utilise pour charger un parc batterie de 24V :

Si on utilise un régulateur classique, le courant de charge sera de 8.3A, on récupère en gros 200W (8.3A x24V ), les 24V correspondent à la tension imposée par la batterie. On a ici 20% de pertes de puissance ( 200Wc/250Wc ).
Avec un MPPT, le régulateur va imposer un courant de charge proche de 10.5A, ce qui signifie qu’on va récupérer nos 250Wc de puissance solaire ( 10.5A x 24V ) ! Le régulateur MPPT a donc compensé la baisse de tension en augmentant le courant de charge.

Par ailleurs des batteries en 24V demandent une tension de charge d’absorption d 'environ 30V. (La tension du module peut varier et chuter avec l’augmentation de la T° extérieure). On peut se retrouver dans une configuration ou le panneau solaire ne peut pas attribuer la tension nécessaire à une bonne charge batteries. Si c’est le cas il y aura moins d’autonomie et une usure prématurée du parc de stockage. Pour éviter ce problème, on fera en sorte d’avoir toujours une tension module supérieure à la tension de charge max des batteries. Pour y arriver, on mettra 2 modules solaires en série pour obtenir 60V de tension sur la chaîne de panneau. Dans ce cas, il faudra donc veiller à installer un régulateur MPPTqui accepte cette tension d’entrée et qui soit aussi capable de compenser le décalage de tension .

De plus en plus de personnes souhaitent utiliser pour un site isolé ou de l'autoconsommation (systèmes avec des batteries ) des modules PV destinés à l’origine à l’injection réseau plus facile à trouver à des prix intéressants. Il est possible de constituer des champs PV aux tensions adéquates avec ces modules, en utilisant éventuellement des boîtiers spécifiques (voir chapitre câbles solaires)et surtout des régulateurs MPPT à large plage de tensions d’entrée.

Tous les régulateurs MPPT n'ont pas les même caractéristiques ce qui explique les différences de coûts entre les différents régulateurs du marché ; il faut donc bien étudier la fiche technique du régulateur MPPT.

8. BATTERIE SOLAIRE POUR STOCKER L'ÉNERGIE

Les batteries solaires stockent l'énergie produite par les panneaux photovoltaïques afin d’assurer l'alimentation électrique en toutes circonstances (jour ou nuit, ciel dégagé ou couvert).
Vous pouvez brancher une batterie solaire directement sur un panneau solaire, mais vous risquez d'endommager la batterie si son niveau de charge dépasse les 90%. C'est pour cela qu'il est vivement recommandé d'installer un régulateur solaire entre le panneau solaire photovoltaïque et la/les batteries solaires.

Les principales utilisations d'une batterie solaire sont : installation solaire en site isolé, camping car, caravaning, nautisme et également pour l'autoconsommation

8.1 Définir la capacité de stockage des batteries solaires

La première question à se poser est la question de la capacité de stockage d'énergie solaire ou éolienne, dont vous avez besoin.
La capacité d'une batterie solaire est exprimée en Ampères Heure (Ah) ce qui désigne le débit total d'énergie de la batterie .

Avec un régulateur solaire (qui se branche entre les panneaux solaires et la batterie ), vous régulez la charge de la batterie, qui ne doit pas dépasser 90%, ni ne doit descendre sous les 50%, car une surcharge comme une décharge trop profonde endommage ces batteries et diminue leur durée de vie.

Exemple :

une batterie 100 Ah – 12V, pourra se décharger au mieux de 50Ah (50% x 100Ah). Cela représente par rapport à votre besoin quotidien en énergie 50 Ah x 12V = 600 Wh

8.2 Déterminer la tension de votre installation photovoltaïque

Ensuite, il faut déterminer la tension de stockage de l'énergie solaire: 12V, 24V ou 48V.
La règle pour cela est assez simple : plus vous utilisez d'énergie, plus vous devez utiliser une tension élevée, afin de diminuer les déperditions d'énergie, qui surviennent quand l'énergie est transportée ou stockée.

En règle générale les trois cas de figures suivants sont utilisés

Tension recommandée

De 0 à 80Wc:12V

De 800 à 1600 Wc 24V

Au dessus de 1600 Wc:48V

Le montage des batteries se fait en série ou en parallèle pour augmenter la tension ou la capacité :
-Le montage en parallèle ( consiste à relier les bornes "+" aux bornes "+" et les bornes "-" aux bornes "-") permet d'additionner les capacités de stockage (en Ah) tout en conservant la même tension (en Volts).
- Le montage en série permet d'additionner la tension des batteries, en revanche la capacité en Ah reste celle d'une seule batterie.

Les batteries mises en série ou en parallèle doivent être du même type, et avoir la même capacité et état de charge.

Il est déconseillé de combiner d'anciennes batteries avec de nouvelles batteries, dans la pratique , cela n'est pas toujours facile.

8.3 Intégrer l'autonomie souhaitée pour finaliser votre estimation

Il vous reste à déterminer l'autonomie dont vous avez besoin.

Vous pouvez vous référer si vous le souhaitez au tableau des consommations types des appareils électrique présenté à la fin de ce livret.

Pour cela, vous devez fixer le nombre de jour d'autonomie de votre installation photovoltaïque, c'est-à-dire le nombre de jours pendant lesquels vos batteries n'ont pas besoin d'être rechargées tout en conservant une consommation d'énergie normale. En général, cela représente le nombre de jours consécutifs sans soleil auquel vous pouvez faire face.

En France, l'autonomie moyenne des installations en site isolé est de 3 à 5 jours.

Exemple

si vous avez un besoin d'énergie de 900 Wh par jour et que vous choisissez une autonomie de 3 jours, votre besoin de stockage sera de 3 x 900 Wh = 2700 Wh (pour simplifier, car il faudrait ajouter à cela une déperdition de charge de 15% à 30% à cause du câblage, de l'onduleur ...). Soit en 12V, une capacité de 2700 Wh / 12V = 225 Ah.

Il est recommandé de ne pas décharger sa batterie au delà de 50%, donc il faut prévoir le double en capacité de batterie, soit 450 Ah.

Donc vous pourriez choisir avec une bonne marge de sécurité 4 batteries de 150 Ah – 12V qui vous donneront une capacité cumulée de 600Ah.

Une approche que je considére intélligente, consiste à surdimensionner la production, partant du principe que les panneaux photovoltaïques sont de moins en moins chers et ont une durée de vie très longue à la différences des batteries qui peuvent devenir très vite obsolètes si elles sont trop souvent déchargées

9.BATTERIE SOLAIRE : CAPACITÉ ET DURÉE DE VIE

Une installation photovoltaïque autonome (dite aussi site isolé) ou d’autoconsommation comporte une ou plusieurs batteries pour stocker l'énergie produites par les panneaux photovoltaïques. Ces batteries spécifiques sont appelées "batterie à décharge lente" (ou pour simplifier batterie solaire).

Ces batteries sont conçues pour restituer un courant stable pendant de longues périodes en conservant leurs aptitudes à la recharge, et ceci à un grand nombre de reprises (cycles), on parle de batteries stationnaires ou à décharge lente.

Une batterie comporte des électrodes positives et négatives composées d’alliages dissemblables plongées dans un électrolyte (acide). Les réactions d’oxydoréduction, qui gouvernent le fonctionnement d’une batterie sont réversibles, dans la mesure où celle ci n’a pas été longtemps ni complètement déchargée, ni trop surchargée. Un fonctionnement prolongé dans l’un ou l’autre de ces états aboutirait à la destruction des capacités de la batterie.

Il existe des batteries solaires fonctionnant en 2 Volts, 6 Volts ou 12 Volts . les batteries ayant la capacité de stockage la plus élevée sont les batteries 2V.
Ces batteries sont différenciées par la géométrie des plaques positives (planes ou tubulaires) et par la forme de l’électrolyte (liquide, gel).

9.1 Comment mesurer la capacité d'une batterie solaire ? (C10, C20, C100, …)

La capacité d'une batterie solaire (appelée aussi batterie à décharge lente) se mesure en ampères heure (Ah). Elle représente le "débit" potentiel de la batterie.

Mais il faut ajouter à cela la vitesse de décharge de la batterie qui a un impact sur la capacité : plus la rapidité de la décharge est importante, plus la capacité réelle de la batterie sera faible.

Ainsi une batterie présentant la capacité de 70 Ah en C100 aura réellement une capacité de 70 Ah si la décharge prend 100 heures, environ 55 Ah en 20 heures et seulement 50 Ah en 10 heures.

Pour le dire autrement : si on décharge complètement cette batterie selon une intensité de 5 Ampères, la décharge ne durera que 10 heures (10 x 5 = 50) cette même décharge durera 20 heures à la cadence de 2,75 A (2.75 x 20 = 55Ah) et enfin 100 heures à la cadence de 0,7 A (0,7 x100 = 70 ah).

Mais attention, dans une installation photovoltaïque ou éolienne, cette capacité n'est qu'une base de travail, car il est hors de question de décharger une batterie à 100% : cela la détruirait. Dans le cadre d'un dimensionnement photovoltaïque ou éolien, on prendra donc comme hypothèse une décharge possible de 50% maximum, afin de ne pas endommager la batterie et de prolonger sa durée de vie.

Les batteries solaires sont souvent de type C20,

9.2 Comment définit on la durée de vie d'une batterie solaire ?

La durée de vie d'une batterie solaire s'évalue en nombre de cycles de charge/décharge qu'elle est capable de supporter. On dit "estimer" car il s'agit d'une donnée basée sur un niveau de décharge et sur des conditions atmosphériques données.

La durée de vie d'une batterie solaire dépend de la technologie utilisée : Plomb ouvert, AGM, GEL.

Ensuite les batteries solaires vieillissent en raison des charges et décharges : le nombre de cycles dépend principalement de la profondeur habituelle de décharge.

Pour vous donner un ordre d'idée, pour des décharges de l'ordre de 40%, on peut estimer les durées de vie suivantes pour les différents types de batteries à décharge lente :
-Batterie solaire au plomb ouvert : 400 à 500 cycles
-Batterie solaire AGM : 600 à 700 cycles
-Batterie solaire GEL : 800 à 900 cycles

9.3 Principes de bases pour toutes les batteries

- La première charge de votre batterie solaire a un impact sur sa durée de vie.
-Toute décharge importante, nuit gravement à la durée de vie d’une batterie solaire, et le phénomène est amplifié si cet état dure.
- Une batterie s'use exponentiellement par rapport à son utilisation.

Le respect des bonnes conditions d'utilisation prime sur l’âge ou l’ancienneté de la batterie

9.4 Pourquoi les batteries automobiles ne peuvent pas être utilisées ?

La batterie à décharge profonde (solaire) oscille lentement entre des niveaux de pleine charge et de décharge maximale admissible tandis que la batterie de démarrage est rechargée immédiatement après utilisation par l’alternateur.

Les plaques (électrodes) de la batterie à décharge profonde sont plus épaisses que celles de la batterie de démarrage et sont fabriquées dans un alliage plus dense et plus élaboré. Leurs surfaces sont aussi plus réduites, elles ne peuvent donc pas produire de forts courants instantanément ; ce qui justifie l’interdiction d’utiliser même occasionnellement une batterie stationnaire pour démarrer le moteur d’un véhicule (risque de détérioration dès la première utilisation).

Les plaques (toujours planes et minces) d’une batterie de démarrage se dégradent à une vitesse impressionnante si elles sont soumises à des décharges profondes. Cette batterie subit des dommages dès que la décharge atteint 50% de la capacité nominale, c’est pourquoi elles ne conviennent pas aux systèmes photovoltaïques.

9.5 Réception et stockage de votre batterie solaire au plomb ouvert

Installer la batterie dans un endroit sec, de préférence à l'abri du gel, de la chaleur et du soleil. Toujours poser cette batterie "debout", elle ne doit pas être penchée.

Les batteries sont en général livrées chargées (contenant l’électrolyte), mais elles ne doivent pas être stockées trop longtemps sans être rechargées. Il est conseillé de ne pas dépasser un temps de stockage sans recharge de 3 mois (à 20°C) ou 2 mois (à 30°C).

Si les batteries solaires sont livrées chargées sèches (ne contenant pas d’électrolyte), le temps de stockage ne doit pas dépasser 2 ans. Pour procéder à leur mise en service,
1) Remplissage de la batterie (Électrolyte: Acide sulfurique de densité 1.270 à 20°C) de manière à ce que le niveau supérieur de l'électrolyte dans les éléments se situe presque au ras du couvercle.. (Ou au maximum indiqué sur les bacs)
2) Laisser la (ou les) batterie(s) au repos pendant environ trente minutes (imbibition des éléments)
3) Réglage des niveaux d'électrolyte. (Parfaire le remplissage)
4) Mise en place des bouchons.
5) Nettoyage des éléments.

Pour le premier chargement, il est recommandé de charger la batterie solaire à 100%. Dans l'idéal cette charge s'effectuera avec un chargeur régulé avec une intensité constante de 1/20 de la capacité.

Ne jamais stocker (pour un hivernage par exemple) une batterie complètement déchargée (donc a priori après utilisation) et s’assurer de son parfait état de charge avant stockage.

9.6 Entretien des batteries solaires au plomb ouvert

Il est recommandé d'effectuer une vérification des batteries solaires tous les 6 mois environ.

1) Vérifier le niveau d'électrolyte et remettre à niveau l'électrolyte (30 à 35 mm en dessous de la surface supérieure du couvercle) en rajoutant de l'eau distillée. Ne jamais rajouter d'acide ni dépasser le niveau maximum indiqué.

2) Administrer une charge d'égalisation à intensité constante 1/20ème de la capacité pendant 1 heure ou plus si nécessaire. (Tous les éléments doivent "bouillir"). Un chargeur régulé de bonne qualité serait idéal.

3) Mesurer la densité de l'électrolyte de chaque élément. Si la densité (Ramenée à 25°C) est supérieure ou égale à 1.260 pour tous les éléments, la batterie est prête à être remise en service.

9.7 Consignes de sécurité pour les batteries solaires au plomb ouvert

L'acide des batteries est un produit dangereux. Il convient, lors de toutes manipulations de prendre les précautions nécessaires. Utilisez des gants, des lunettes, des vêtements protegeant des projections d'acide. Tenez à proximité un récipient rempli d'eau propre, afin de pouvoir se laver en cas de projection ou de contact. Toujours rincer abondamment. Du bicarbonate de soude ajouté à l'eau neutralise l'acide. Ne pas hésiter à utiliser de l'eau bicarbonatée pour les rinçages corporels ou matériels. Ne pas fumer pendant les manipulations des batteries. Éviter toute flamme et étincelles dans le local.

Les pièces métalliques de la batterie sont toujours sous tension et sont actives électriquement. Éviter les courts-circuits. Utiliser des outils dont le manche est isolé. Ne pas porter d'objets métalliques lors des interventions. (Bracelets métalliques, bagues) Les batteries contiennent de l'acide sulfurique dilué, très corrosif. Elles émettent des gaz explosifs lors de la charge. Éviter toute décharge électrostatique, en particulier provenant de l'habillement. Les mesures de protection de la norme EN 50272-2 doivent être observées.

10. PARAMÉTRAGE DE CHARGE DES BATTERIES

Définition des termes utilisés :

  • Tension nominale :

Tension d'une batterie chargée au repos à 25°C : 12.6V pour la traditionnelle batterie dite de 12V. C'est ce que vous devez lire avec un voltmètre (à la précision de la mesure près) sur une batterie que vous avez chargée et ensuite débranchée pendant une nuit.

  • Tension de floating : (ou charge flottante) Le terme floating est employé classiquement mais en bon français, on devrait dire charge d'entretien.

Tension à laquelle on peut maintenir en permanence une batterie pour être sûr qu'elle soit chargée au moment où en a besoin :13,5 V à 13,68 V à 25°C. Cette valeur devrait être corrigée de 0.005V en plus ou en moins par degré centigrade selon que la température descend ou monte. A -10°C c'est 14,16V et à +40°C 13,26V.

Soit pour résumer : 14.6V à -10°C, 13.6V à +25°C et 13.2V à +40°C.

  • Tension de recharge : (ou charge en Bulk)

Tension maximum à laquelle on peut charger la batterie (mais pas la laisser en permanence). 13.8 à 14.4V pour une batterie de 12V à 25°C et avec le même coefficient de température de 0.005V/°C.

10.1 Paramétrage du régulateur

Les panneaux photovoltaïques ont une particularité : ils peuvent être court-circuités ou peuvent voir leur circuit s’ouvrir sans dommage.

Dès que les critères de fin de charge de la batterie commencent à être atteints , le courant du panneau photovoltaïque est réduit de façon progressive par le régulateur jusqu’à le court-circuiter (shunt) ou en ouvrant le circuit électrique .

La fonction principale du régulateur est de contrôler l’état de la batterie.Il autorise la charge complète de celle ci en éliminant tout risque de surcharge et interrompt l’alimentation des destinataires si l’état de charge de la batterie devient inférieur au seuil de déclenchement de la sécurité anti décharge profonde. Prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie qui est le composant le plus fragile de l'installation photovoltaïque.

Il convient donc de paramétrer le régulateur en tenant compte de la tension de recharge et de la tension de floating.

Les batteries AGM/Gel supporte des tensions en charge moins importantes que les batteries ouvertes.

Les tensions indiquées au début du chapitre concernent les batteries en 12 V. Si vous montez des batteries en séries 24 ou 48 V, ces valeurs doivent être multipliées par 2 ou 4.

11.CHOISIR SON CÂBLAGE SOLAIRE

Ce que vous devez savoir ,c'est que le courant continu nécessite de plus grosses sections de câbles,(voyez le branchement de la batterie de votre voiture)

l’énergie de la production photovoltaïque ou éolien est transportée sous forme de courants électriques continus basse tension (12, 24, 48V). Cette énergie étant relativement coûteuse au regard de l’investissement nécessaire pour la produire, il y a lieu de minimiser les pertes dans l’installation, de la production jusqu’à la consommation.

Outre les pertes inévitables dues à l’électronique (régulation, et surtout conversion CC-CA) et au stockage (facteur de Peukert = taux de restitution de l’énergie stockée, il est d’environ 0,9 pour une batterie neuve de bonne qualité, et diminue avec le temps et l’usure), le plus souvent des pertes d’énergies importantes sont dues à un mauvais câblage (notamment des sections de câbles insuffisantes), et/ou une qualité de connexions insuffisante .

11.1 Comment choisir ?

D’une manière générale, les câbles recommandés côté CC sont en cuivre souple (multibrin), le cuivre présentant le meilleur rapport prix/conductivité, et la caractéristique multibrin permet d’assurer des connexions de qualité optimale, donc de minimiser les pertes d’énergie par chute de tension.
Il faut noter que la même quantité d’énergie peut être transportée, sans augmentation des pertes, avec un câble de section inférieure (donc moins cher), tout simplement en augmentant la tension. C’est ce qui explique que, pour des puissances d’installations élevées, on opte pour une tension de 24V, voire 48V.

11.2 Les différents types de câbles

Les câbles solaires standards ont des section 4 et 6 mm², adaptés à pratiquement tous les cas de figure. Pour les cas particuliers, notamment l’éolien (où les distances sont plus longues), les sections peuvent aller de 10 à 35mm².

La mise en série et en parallèle des batteries s’effectue avec des câbles de préférence à cosses prémontrées de section 16mm², 25mm² et 35mm².

11.3 Câblage des convertisseurs.

Étant donné que les courants d’entrée (côté CC) peuvent être très élevés (jusqu’à 250A pour un convertisseur de 3000VA en 12V !), il y a lieu, d’une part, de raccourcir au maximum la distance entre la batterie et le convertisseur, et de s’assurer d’autre part que, même avec cette distance très courte, la chute de tension soit minimale. Il est préférable d’utiliser des longueurs de câbles à cosses pré-montées de 1,5m en 25mm², 35mm² et 50mm².

Pour assurer des connexions parfaites, les câbles solaires sont reliés avec des connecteurs MC4 ou MC3.

11.4 Câblage du régulateur.

Les câbles allant aux batteries doivent être aussi courts que possible et avoir une section appropriée pour minimiser les pertes de charge 2.5 mm² pour 10A et 2m, 4mm² pour 20A et 2m, 6mm² pour 30A et 2m ;

Vérifier que la partie dénudée des câbles (en provenance des panneaux et batteries) est enfoncée à fond dans les presse-étoupes du régulateur et qu’aucune partie dénudée n’est visible . Si la partie dénudée du câble n’est pas suffisamment enfoncée dans le régulateur, vous risquez de créer un arc électrique pouvant enflammer le régulateur et les produits alentour.

Le câble reliant le pôle positif de la batterie à la connexion positive du régulateur doit être rouge.

Le câble reliant le pôle négatif de la batterie à la connexion négative du régulateur doit être noir.

Attention, une inversion de polarité dans le câblage peut détruire le régulateur ! Pensez à étiqueter vos câbles.

12 . LES BOÎTIERS DE MISE EN PARALLÈLE DES MODULES

Lorsqu’un champ de modules photovoltaïques (PV) doit être constitué de plusieurs modules, ou branches de modules (strings) en parallèle, il est recommandé d’utiliser un boîtier de mise en parallèle. Ces boîtiers sont munis de diodes anti-parallèle, qui permettent d’isoler les branches parallèles entre elles, ce qui permet d’éviter, en cas de dysfonctionnement d’une branche, de perturber le fonctionnement des autres. En cas de court-circuit d’une branche notamment, l’absence de diodes anti-parallèle mettrait toutes les autres branches en court-circuit également, et le champ ne produirait plus rien. Bien des installations photovoltaïques, , fonctionnent mal, ou plus du tout, simplement du fait d’une mise en parallèle des modules PV en direct, sans utilisation de boîtier de mise en parallèle.

Les boîtiers sont en principe tous équipés d’un interrupteur-disjoncteur de sécurité, et d’un parafoudre modulaire. Leur étanchéité IP65 permet un montage en extérieur, donc à proximité du champ PV.

13. LES DISPOSITIFS DE SÉCURITÉ

Des dispositifs de sectionnement et de sécurité doivent, comme dans toute installation électrique, être placés aux endroits adéquats, afin de pouvoir interrompre le circuit, manuellement ou automatiquement (à la suite d’un défaut). L’interruption manuelle peut être motivée par le besoin d’isoler une partie du circuit (maintenance, contrôle, mise hors circuit des consommateurs…). L’interruption automatique doit impérativement se produire en cas de défaut, et notamment de court-circuit.

La sécurité recherchée du côté CC ne concerne pas seulement le risque d’électrocution , mais surtout le risque d’incendie. En effet, sans protection, en cas de court-circuit, le courant généré par les batteries (ou même les panneaux solaires) ne sera pas coupé, et provoquera tout à la fois des arcs électriques pouvant produire un incendie, et, par échauffement,la fonte et l’embrasement des composants inflammables. Par ailleurs, la nature même du courant continu interdit l’utilisation de dispositifs de protection conçus pour le courant alternatif, du fait de l’effet d’arc, bien souvent non interrompu dans les dispositifs de coupure prévus pour le courant alternatif.

13.1 La mise à la terre

La mise à la terre et la protection de l’installation CC contre les surtensions transitoires dues à la foudre est vivement recommandée. En effet, les panneaux solaires ou les éoliennes sont en grande partie métalliques et le plus souvent placés en hauteur, et par conséquent sont exposés aux phénomènes électro-atmosphériques. Les surtensions transitoires dues à la foudre peuvent endommager ou détruire tout ou partie de vos appareils, et peuvent être évacuées vers la terre au moyen d’un parafoudre CC (l’appellation normalisée est :"parasurtenseur", car les parafoudres ne protègent pas de la foudre, ce qui est le travail des paratonnerres, mais seulement des surtensions transitoires dues à la foudre) correctement relié à la terre. Les éventuels courants de fuite, de défaut, ou électrostatiques doivent aussi être évacués vers la terre.

La mise à la terre des structures métalliques (cadre des panneaux solaires, structures métalliques de fixation, mât de l’éolienne, carcasses métalliques du régulateur et du convertisseur…) est réalisée au moyen d’un câble en cuivre souple de section 10 mm² ou plus, la mise à la terre du parafoudre en 16mm². L’équipotentialisation des conducteurs de terre est réalisée au moyen d’une barrette de terre, le contact avec la terre avec un piquet de terre de 1,5m descendu intégralement dans le sol.

  • La mise à la terre d’une installation photovoltaïque ou éolienne est indispensable. On constate bien souvent que les installateurs ou les usagers négligent ce point essentiel, mettant ainsi en péril, non seulement la pérennité de leur installation, mais aussi leur vie !

La mise à la terre adéquate d’une installation photovoltaïque ou éolienne remplit 3 fonctions :

* La protection des appareils contre les surtensions dues à la foudre

* La protection des personnes contre les décharges statiques ou d’éventuels courants de fuite ou de défaut

* La protection des personnes contre les défauts d’isolation des appareils connectés côté CA.

Il est recommandé en plus de ma mise à la terre d'installer des modules «parafoudres »au niveau de l'interrupteur/sectionneur et si votre installation est reliée au réseau d'en installer en sortie CA.

13.2 Les interrupteurs-disjoncteurs CC

Ces appareils doivent être en mesure d’assurer, sur commande manuelle ou sur défaut (masse, court-circuit), le sectionnement complet du circuit électrique côté courant continu en charge (c'est-à-dire sous tension), ce qui signifie qu’ils doivent être capables de supprimer totalement l’arc électrique produit à l’ouverture (ce qui peut ne pas être le cas des interrupteurs-disjoncteurs à courant alternatif pourtant encore couramment utilisés dans les installations solaires en site isolé)

Position

L’interrupteur-disjoncteur CC du champ solaire : il se place à l’entrée «solaire» du régulateur. Il doit être calibré à une valeur légèrement supérieure à l’intensité de court-circuit du panneau ou du champ solaire. Il n’a pas de fonction de sécurité, puisqu’il ne réagira pas à la mise en court-circuit des panneaux, mais par contre est très utile pour couper l’alimentation solaire lors des contrôles ou de la maintenance.

L’interrupteur-disjoncteur CC du régulateur : il se place à la sortie «batterie» du régulateur, et protège celui-ci contre le courant de la batterie en cas de défaut.

L’interrupteur-disjoncteur CC des consommateurs : se place à la sortie «consommateurs» du régulateur et permet d’isoler le circuit consommateur en cas de défaut, d’intervention ou de maintenance, sans couper en même temps la charge solaire de la batterie.

13.3 Le fusible CC

Celui-ci est destiné à protéger l’entrée CC du convertisseur. Bien souvent, ces derniers possèdent déjà un fusible interne, mais peu accessible, et comme il n’est pas recommandé d’ouvrir ces appareils en cas de défaut, il vaut mieux placer un fusible externe à l’entrée CC.

13.4 La protection départ du circuit électrique CA

Concernant la sortie CA du convertisseur alimentant un circuit ou des appareils en courant alternatif 230V, On retrouve la configuration classique d'une installation électrique, il y a lieu de se conformer aux dispositions réglementaires de sécurité stipulées dans la norme NFC 15-100.

Il existe dans le commerce des boîtiers DC et AC munis de sectionneur et de modules parafoudre pré-montés ,bien pratique pour les installations de 1000 à 3000 Wc.

14. CONVERTISSEUR DE TENSION OU ONDULEUR

Un convertisseur est appelé aussi onduleur ou encore convertisseur de tension, est relié aux batteries dont il reçoit le courant et sur lequel vous branchez les appareils électriques que vous souhaitez faire fonctionner ou directement sur les panneaux quand l'énergie n'est pas stockée,

Le convertisseur de tension transforme le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques sous une tension de 12V, 24V ou 48V en courant alternatif de tension 220V/230V.

Pour choisir un onduleur, vous devez vous attarder sur certaines de ses caractéristiques. Il doit impérativement être conforme aux normes CE et DIN VDE 0126 (si vous envoyez du courant sur le réseau public) qui traite du dispositif de déconnexion automatique entre un système et le réseau public . La protection de découplage permet notamment de supprimer tout risque d’électrocution en cas de rupture de courant pour le personnel intervenant. En clair si votre réseau EDF est en panne votre onduleur cesse de fournir de l'électricité.

Le constructeur doit vous garantir que l’onduleur est protégé contre les éléments extérieurs tels que les poussières, l’eau, la foudre.
Enfin, vérifiez que l’onduleur est assuré pour une période d’au moins 2 ou 3 ans.
Une garantie de 10 ans est idéale, puisqu’il s’agit de la durée de vie moyenne de l’appareil.

14.1 Convertisseur PUR SINUS ou Convertisseur QUASI SINUS ?

  • Le signal électrique émis par un onduleur quasi sinus est moins régulier que pour un pur sinus.
  • Cela implique que l'utilisation d'un onduleur QUASI SINUS est possible avec les appareils électriques qui ne sont ni inductifs ni électroniques comme l'éclairage à incandescence, un fer à repasser basique, cafetière, plaques, four, convecteur simple, radio, TV cathodique...
  • Pour les autres appareils inductifs, sensibles ou nécessitant un fort courant au démarrage (réfrigérateur/congélateur, pompe, machine à laver, écran plasma ou LCD, ordinateurs, .matériel de mesure ),il est fortement recommandé l'utilisation d'un convertisseur PUR SINUS.
  • 14.2 Déterminer la puissance de votre convertisseur

Pour déterminer la puissance de votre convertisseur, il existe un principe simple :

La somme des puissances des appareils que vous alimentés, branchés sur le convertisseur doit être inférieure à la puissance du convertisseur.

Il vous suffit donc de calculer la somme des puissances de fonctionnement des appareils que vous voulez brancher sur l'onduleur.

Il convient de distinguer la puissance nominale (puissance de fonctionnement) de la puissance de démarrage, qui est nécessaire pour mettre en route un appareil électrique. La puissance de démarrage est bien plus élevée que la puissance nominale : jusqu' à 2 à 3 fois supérieure. Les onduleurs de bonne qualité absorbent des pics de consommation jusqu'à 2 fois leur puissance nominale (sur de courtes durées). Donc en général ce type de "surintensité" ne pose pas de problème, mais pour une installation photovoltaïque alimentant un seul appareil ayant un moteur puissant (comme un congélateur professionnel) il conviendra peut être de "surdimensionner" le convertisseur.

La tension d'entrée : doit être égale à la tension de sortie de la batterie solaire

Rappel : il est préconisé de minimiser la distance du câble Batterie - Onduleur (inférieur à 6m) afin d'éviter les déperditions d'énergie .

14.3 Un Convertisseur Chargeur combine 2 appareils en 1 seul

- la fonction"Convertisseur"transforme le courant continu (12V, 24V ou 48V produite par un panneau photovoltaïque) en courant alternatif 220V ;

-La fonction "Chargeur "permet de recharger une(ou plusieurs) batteries à partir du réseau EDF ou d'une autre source d’énergie 220V, comme une groupe électrogène ,trés utile pour les bateaux ou les camping -cars.

ATTENTION : Avant de brancher un convertisseur, vérifiez qu'il est bien en position OFF.

15. ONDULEUR HYBRIDE

  • Un onduleur hybride ou onduleur intelligent est une nouvelle génération d'onduleur dédié aux applications utilisant les énergies renouvelables pour l'autoconsommation et en particulier pour les installations solaires photovoltaïques. L'électricité provenant des panneaux solaires photovoltaïques est générée uniquement pendant la journée, avec un pic de production aux alentours de midi. Cette électricité est donc fluctuante et non synchronisée avec la consommation des habitations qui atteint son pic entre 18 h et 23 h,le moment ou la production photovoltaïque s’arrête.
  • Pour pallier ce phénomène il est donc nécessaire de stocker l'énergie et de travailler de manière intelligente le stockage d'énergie et la consommation »smart-grid »( réseau intelligent).
  • Des onduleurs capables de mettre en corrélation production et consommation ou du moins essayent de le faire ont fait leurs apparitions.

Principe :

Un onduleur hybride permet de choisir et d'orienter l'énergie renouvelable, l'énergie du réseau et l'énergie du stockage en fonction de la consommation.

Plutôt que de systématiquement stocker l'énergie dans des batteries (avec les pertes de rendements importantes > 20%), cette technique ne stocke que si c'est nécessaire: par exemple quand il y a plus de production que de consommation. Ce système permet aussi de choisir si l'électricité provenant des panneaux photovoltaïques doit être stockée ou consommée .

Ceci est possible grâce à une technique d' addition des différentes sources d'énergie .Couplage de la technique du « on grid »(connecté avec le réseau )et à la gestion de l'électricité stockée dans des batteries «off grid » (non connecté au réseau) .

Les onduleurs hybrides fonctionnent donc en techniques On Grid ou Off Grid ou hybride (les deux en même temps) et Backup (alimentation sécurisée en cas de coupure réseau). Ces onduleurs intelligents sont probablement l' avenir des installations solaires photovoltaïques dédiées à l' autoconsommation.

Applications

  • Stockage uniquement de l’excédent d'énergie solaire (pic de midi) pour une utilisation ultérieure
  • L'utilisation en mode Off grid (hors réseau) il alimente le réseau domestique directement avec possibilité de coupler à un groupe électrogène. L'onduleur est alors connecté obligatoirement sur un parc batterie.
  • L'utilisation en mode On grid (lié au réseau) avec possibilité de vendre l'énergie ou l’excédent d'énergie. Dans ce cas Il y a une nécessité d'avoir la norme de protection et découplage VDE 0126.1
  • L'utilisation en mode Hybride Il fonctionne donc sur parc de batteries mais aussi lié au réseau. C'est la grande spécificité des onduleurs hybrides. Cette double fonctionnalité permet une meilleure gestion de l'énergie (smart grid ou réseau intelligent).
  • L'utilisation en mode Backup: Il permet d'éviter les coupures liées aux délestage du réseau: l'onduleur hybride bascule d'un mode réseau (On Grid) en hors réseau (Off Grid) au moment de la coupure. Cela permet de stabiliser et d'effacer les coupures du réseau.
  • Ces onduleurs ne sont pas recommandés en site isolé non relié au réseau,ils perdent de ce fait beaucoup de leur attrait et consomment pour leur propre fonctionnement 50W/h ce qui une journnée correspond à 600W

Ces onduleurs hybrides sont apparus depuis peu et il est difficile de les évaluer mais si leurs fiabilités venait à être prouvées cela permettrait un grand saut pour les les tenants de l'autoproduction et de l'autoconsommation

16. MICRO ONDULEUR

Le micro onduleur :

- Permet de réaliser des petites installations connectées au réseau très performantes.

- De faire évoluer l'installation dans le temps.

Les micro-onduleurs sont des unités compactes équipées d'une technologie brevetée qui convertit le courant continu (c.c.) en courant alternatif (c.a.) au niveau du module solaire.

Par rapport aux installations de panneaux solaires photovoltaïques faisant appel à des onduleurs de chaîne ou à des onduleurs centraux, les micro-onduleurs permettent d'augmenter la récolte d'énergie de 5 à 10 % tout au long de la durée de vie du système grâce à l'exécution d'une recherche des points de puissance maximum sur chaque module. Ainsi, lorsque l'ombrage ou l'accumulation de débris en surface réduit la puissance d'un module solaire (ou de l'un de ses composants), les performances du système global restent intactes ce qui n'est pas le cas avec un onduleur central pour tous les panneaux.. Par ailleurs, étant donné que le courant continu est converti en courant alternatif à la sortie de chaque module solaire, il n'est plus nécessaire d'utiliser de câbles CC. haute tension; le système solaire offre donc davantage de sécurité et le recours à une technique ou à un appareil CC spécialisé lors de l'installation ne s'impose plus.

Les micro-onduleurs garantissent une fiabilité optimale et possèdent une durée de vie de 15 à 25 ans (garantie constructeur) identique à celle des modules, , contrairement aux onduleurs de chaîne ou aux onduleurs centraux dont la durée de vie est limitée à 10 ans.

Par ailleurs, les micro-onduleurs fonctionnent dans des conditions de températures réelles (de -40° à 85°C)

La technologie des micro-onduleurs permet de commencer par une installation d’un ou deux panneaux. La mise en place est extrêmement simple. Il n’y a pas de danger lié à la manipulation de puissance importante courant continu car les micro-onduleurs transforment directement le courant continu de chaque panneau en courant alternatif. L’installation peut évoluer au gré des changements de consommation et de l’envie de l’utilisateur: un, deux ou trois panneaux peuvent être ajoutés à tout moment. Un système peut démarrer avec 1 panneau et finir avec 15 panneaux quelques années plus tard.

Combien de modules faut-il ?

Tout d'abord les micro- onduleurs sont calibrés en général avec des modules d'environ 250 Wc.

Il y a plusieurs manières d'aborder la question du nombre de modules, mais on peut mettre en avant les points suivants :

  • On doit éviter d'avoir trop de surplus puisque ce dernier est envoyé gratuitement sur le réseau (sauf si on a un compteur mécanique).
  • On doit raisonner sur une année complète. Il est à peu près sûr qu'on aura plus de surplus en été qu'en hiver. Viser le "zéro surplus" tous les jours n'est donc pas forcément la meilleure solution économique.
  • On ne doit pas se focaliser sur la consommation d'un seul appareil car la production est toujours injectée sur le réseau de toute la maison et donc tous les appareils peuvent profiter de cette production.
  • Ne pas oublier que la puissance d'un module est une puissance de référence. Dans la réalité, la puissance qu'il délivrera sera toujours bien inférieure et également moins importante en hiver qu'en été.
  • Installer plusieurs modules permet de faire des économies d'échelle intéressantes aux niveaux électriques, des fixations en toiture et des frais de transport.
  • On peut également réfléchir à sa manière de consommer pour faire coïncider sa production avec sa consommation. C'est souvent possible (exemple, la climatisation, la pompe de la piscine, le lave-vaisselle, le lave linge...) et on peut utiliser des prises programmables.

Un calcul simple consiste à prendre votre consommation annuelle et à la diviser par 8,76. Cela vous donne la puissance moyenne en continue de votre maison. Ce n'est qu'une indication mais c'est un premier début. Par exemple, si vous avez 6000 kWh de consommation annuelle, votre puissance moyenne constante est de 685 W.

Une autre approche consiste à regarder son compteur électrique autour du midi solaire pour voir la puissance instantanée soutirée (sélection du menu n° 4 avec le bouton du haut puis défilement pour voir la puissance avec le bouton du bas). On répète cette opération quelques jours de suite pour avoir une valeur moyenne. Ensuite, on regarde un peu l'ensemble des appareils qui fonctionnent et on se demande comment cela évolue au cours de l'année en éteignant/allumant les appareils saisonniers. On obtient ainsi à peu près la puissance que l'on doit compenser.

En résumé, dans pratiquement tous les cas, une installation de 500 Wc n'entraînera quasiment jamais de surplus significatif.

Lorsqu'on possède une piscine fonctionnant principalement en été, une installation de 1000 Wc,donc de 4 panneaux avec leurs micros onduleurs est un bon compromis .

Le micro-onduleur permet d'obtenir le meilleur rendement d' un panneau photovoltaïque donné.

17. LES FORMALITÉS AVANT LES TRAVAUX

« En principe » vous ne pouvez pas installer librement des panneaux photovoltaïques chez vous. Vous devez, au préalable remplir des formalités administratives:

Si vous votre installation est située en zone rurale, et ne présente pas un caractère industriel, vous n'avez pas trop à vous préoccuper des formalités administratives.

17.1 Procédures d’urbanisme

De manière générale, si la puissance du système photovoltaïque au sol est inférieure à 250 kWc, une simple déclaration préalable est nécessaire. Les systèmes au sol inférieurs à 3kWc et inférieurs à 1,80m de hauteur en dehors des secteurs sauvegardés sont totalement dispensés de procédures d’urbanisme (article R421-2 du code de l’urbanisme). Donc la majorité des cas !

Les installations dont la puissance de crête est supérieure à 250 kW, et inférieure ou égale à 4500 kW :L'exploitation de vos panneaux photovoltaïques passe par une déclaration d'exploitation de l'installation auprès de la DIDEME (Direction de la demande et des marchés énergétiques), selon le décret n°2000-877 du 7septembre 2000. modifié par le décret n° 2009-1414 du 19 novembre 2009,

17.2 Déclaration de travaux, ou permis de construire.

La démarche que vous devez remplir dépend de votre situation. Si les panneaux photovoltaïques sont installés sur une maison neuve, durant sa construction, vous devez intégrer les panneaux au permis de construire.

Si vous installez des panneaux photovoltaïques sur une maison existante, déposez une déclaration de travaux. Pour réaliser ces démarches, rendez-vous à la mairie du lieu de votre maison.

Pour savoir si vous pourrez réaliser votre projet d'installation de panneaux photovoltaïque, consultez la législation locale. La mairie peut imposer certaines restrictions en matière d'urbanisme, du point de vue de l'esthétique extérieure des bâtiments.

17.3 Procédures Administratives

Si vous ne souhaitez pas de contrat d'achat de votre énergie, la procédure générale est simplifiée. Il vous faudra néanmoins vous conformer aux règles de l'urbanisme et du gestionnaire du réseau électrique.

Bien sûr, si vous faites appel à un installateur, il pourra vous accompagner dans ces démarches. enfin, votre installation doit bien entendu être assurée.

17.4 En ville
Pour pouvoir installer des panneaux photovoltaïques en ville, vous devez contacter votre mairie pour :

- Vérifier que les règles d’urbanismes le permettent

- Déposer un dossier complet de demande d’installation de panneaux photovoltaïques si cela s’avère nécessaire .

Lorsque vous vous situez en zone urbaine, vous devez intégrer à votre dossier de demande un plan de la situation du terrain. Pour cela, consultez le cadastre. Si votre ville possède un caractère architectural marqué, préparez-vous à des démarches fastidieuses. De nombreux refus sont, en effet motivés par des raisons purement esthétiques, pour éviter une dénaturation du style architectural de la ville.

17.5 En zone classée

Votre future installation se situe dans un périmètre de 500 mètres d'un bâtiment classé ? Vous devez alors recevoir en plus l'accord de l'architecte des bâtiments de France, avant de pouvoir démarrer les travaux.
Vous êtes considéré en zone classée ou sauvegardée quand votre bien immobilier est visible depuis un édifice classé ou inscrit comme monument historique ou situé à moins de 500 mètres de celui-ci

Si vous êtes situé en zone classée, la mairie doit transmettre votre dossier de demande à l’architecte des bâtiments de France (ABF). Le délai de réponse est alors de 2 mois au lieu d’un mois seulement en temps normal.

A savoir
L’avis de l’ABF est incontournable, car prescrit par l’article R425-1 du Code de l’urbanisme.
Là encore, c’est le côté esthétique qui prédomine dans la décision de la mairie. Le but étant que les panneaux photovoltaïques ne dénaturent pas la zone classée.

17.6 Raccorder son installation

Si vous n'êtes pas en zone isolée, rendant impossible le raccordement, contactez ERDF afin de faire une demande de raccordement. Si elle est acceptée, elle aboutira à la signature d'un contrat de raccordement.
Cette formalité est en principe obligatoire pour pouvoir injecter l'électricité produite par les panneaux photovoltaïques sur le réseau ERDF ou Régie Locale

Votre installation de production sera indirectement raccordée au réseau général, au travers de votre installation domestique. Vous devez donc la déclarer à votre gestionnaire de réseau, conformément aux C.G.V. de votre contrat de consommation

Cette obligation, (que certains commerciaux oublient de préciser) s'applique également à TOUS les systèmes de production, tels que l'éolien ...

La déclaration devra se faire auprès de votre gestionnaire de réseaux. Vous devrez le contacter pour obtenir l'autorisation de mise en service. C'est généralement ERDF, mais vous pouvez parfois dépendre d'une régie locale :

17.7 CONSUEL

En cas de modification de l'installation électrique, la réglementation vous oblige à faire vérifier votre nouvelle installation par le Consuel. Mais le texte est flou concernant cette notion de « modification ». Si vous choisissez de connecter votre installation de faible puissance sur une prise électrique il n'y aura pas besoin de Consuel.

Si vous vous connectez sur le tableau électrique c'est moins évident ! Actuellement, le terme

« modification » est interprété différemment selon les représentants d'ERDF auxquels on a affaire. Certains exigent le Consuel, d'autres non, sans aucune uniformité entre les régions ou départements.

Dans la pratique, votre installation de consommation ne change pas. Les nouvelles normes prévoient d'ailleurs de laisser des emplacements libres dans le tableau électrique pour pouvoir y rajouter des éléments en cas de besoin. Il n'est donc pas évident que la mise en place d'un simple disjoncteur modulaire dans le tableau existant soit à considérer comme une « modification » de l'installation car, sinon, le pisciniste, le plombier, le chauffagiste, le maçon ... devraient également avoir besoin du Consuel chaque fois qu'ils font des travaux chez vous et installent un nouvel appareil, voire un nouveau local ! Sans oublier que votre installation dans bien des cas fournira probablement moins de puissance que ce que nécessite une simple cafetière électrique .

17.8 Auto Installation

Si vous devez installer un onduleur, regroupant la production de plusieurs modules photovoltaïques, assurez vous d'avoir les compétences nécessaires.

Si vous avez des notions de menuiserie, de maçonnerie et surtout électricité, vous pouvez envisager la pose d'une installation de faible puissance utilisant des micro-onduleurs, raccordés directement sur votre installation 230 V en alternatif. Si vous êtes un bricoleur averti avec des compétences en électricité vous pouvez vous lancer dans une installation photovoltaïque en autoconsommation de plus grande envergure sans oublier la dangerosité qui peut s'avérer mortelle d'une installation électrique.

Vous devrez respecter les préconisations du guide UTE C15-712-1, notamment celles concernant l'implantation des matériels, le câblage, la mise à la terre et l'étiquetage. L'ensemble de votre installation devra être protégé avec un disjoncteur différentiel 30mA (comme c'est probablement déjà le cas).

18. LES AIDES

Il n'y a pas d'aide nationale, ni de crédit d'impôt, pour les systèmes d'autoconsommation, bien qu'ils permettent la réduction du coût des consommations du bâtiment à l'instar de nombreux autres travaux de rénovation énergétique.

La région Poitou-Charentes favorise les installations d'autoconsommation pour TOUS.

La région Aquitaine et la région Languedoc favorisent l'autoconsommation des entreprises, mais pas des particuliers.

·19 . ÉVALUEZ LE BESOIN QUOTIDIEN EN ÉNERGIE SOLAIRE

Les appareils électriques ont tous une puissance nominale qui est mesurée en Watts et est indiquée dans la notice de l'appareil. Cette puissance doit être multipliée par le nombre d'heures moyen d'utilisation de l'appareil pour définir la consommation quotidienne.

C'est en additionnant les consommations quotidiennes de tous les appareils électriques que l'on obtient le besoin électrique quotidien en watts heures (Wh)
Cela peut être résumé par l'équation suivante :
Besoin énergétique (en Wh) = (puissance appareil x nombre d'heures d'utilisation) x par le nombre d'appareils dont les sources lumineuses.

Tenir compte que certains appareils comme les réfrigérateurs ou les congélateurs bien que branché 24 h sur 24 ne consomment que par intermittence suivant les conditions d'utilisations .


20. LE BESOIN EN ÉNERGIE PHOTOVOLTAÏQUE EST IL CONSTANT ?

Il est ensuite important de déterminer si le besoin est constant tout au long de l'année ou bien s'il y a des pics saisonniers (comme l'utilisation d'une climatisation en plus en été par exemple). Car la production d'un panneau photovoltaïque en hiver est largement inférieure à sa production en été.

Il y a deux types de solutions pour répondre à ces pics de consommation :
-Soit l'évaluation de la puissance de l'installation photovoltaïque se fait en tenant compte de la période d'ensoleillement minimale,,
-Soit on évalue la puissance de l'installation en se basant sur un ensoleillement médian et on répond aux pics de consommation par des apports énergétiques non renouvelables (réseau EDF, groupe électrogène, etc …)

Le première solution conduit à choisir une installation presque 2 fois plus puissante que la seconde, donc quasiment 2 fois plus coûteuse aussi .

21. TABLEAU DE CONSOMMATIONS TYPES DES APPAREILS ÉLECTRIQUE

Les consommations indiqués dans le tableau ne sont que des moyennes et indications ,elles peuvent êtres considérablement différentes suivant l’utilisation , le modèle ou la marque des appareils .

Téléviseur LCD 72W 4h / jour ..288 Wh / jour

Téléviseur plasma 235W 4h / jour 940 Wh / jour

Console de jeux 115W 2h / jour. 460 Wh / jour

Radio 40W 2h / jour. 80 Wh/ jour

Minichaîne 16,5W 2h / jour. 33 Wh / jour

Lave-linge 1 cycle / jour 1200 W

Réfrigérateur 24h /400 à 1000 W .200 Wh/ jour

Lave-vaisselle 1 cycle / jour 780 W

Four à micro-onde 1200W/10 mn.200 Wh jour

Bouilloire 2000 W /5 mn / jour. 167 Wh / jour

Congélateur 24h/jour.150 à 400 Wh/jour

Aspirateur 1900W/1h / semaine .272 Wh / jour

Cafetière 1330W/5 mn / jour .111 Wh / jour

Smartphone (chargeur) 6,5W 1h / jour .7 Wh / jour

Smartphone (chargeur) 2,8W 1h / jour.6 Wh / jour

Modem 6,5W 24h / jour. 156 Wh / jour

Box HD26W 4h / jour.104 Wh / jour

Boîtier ADSL 19W 24h / jour.456 Wh / jour

Ordinateur de bureau 200W 2h / jour400Wh / jour

Moniteur 30W 2h / jour.60 Wh / jour

Ordinateur portable 80W 2h / jour.160 Wh / jour

Téléphone fixe 1,4W 24h / jour.34 Wh / jour

Imprimante 30W 10 mn / jour.5Wh/jour

Ampoule à incandescence 60W 5h / jour .300 Wh / jour

Ampoule basse conso.14W 5h / jour.70 Wh / jour

Ampoule LED 6W 5h / jour .30 Wh / jour

22. DIMINUER SES DÉPENSES D'ÉCLAIRAGE.

En moyenne, chaque foyer français possède 22 lampes, en achète 3 par an et consomme environ 350 kWh par an pour son éclairage.

Les écogestes possibles pour réduire les consommations électriques dans les habitations :

- Remplacer les ampoules classiques par des ampoules à LEDs :

les lampes classiques transforment 95% de l’énergie utilisée en chaleur et seulement 5% en lumière. C'est la plus grande efficacité énergétique des lampes à LEDs qui permet de réaliser des économies d'énergie substantielles
Pour un éclairage équivalent, Les lampes à LEDs (le mode d'éclairage utilisé dans les feux de circulation) consomment 90% d'énergie en moins et leur durée de vie est estimée entre 50 000 et 100 000 heures (contre 1000 heure pour une ampoule classique)

Une ampoule à LED reste froide (voire légèrement tiède) quelque soit la durée d'utilisation.
Enfin les éclairages LED offrent le gros avantage, par rapport aux ampoules fluocompactes, de ne pas contenir de mercure, nocif pour la santé et l'environnement.

- Remplacer les ampoules classiques par des ampoules fluocompactes :
Les ampoule fluocompactes consomment 80% d’électricité en moins et leur durée de vie est comprise entre 3000 (faible qualité) et 15 000 heures (qualité haut de gamme)

- Adapter la puissance des lampes aux besoins : la puissance des ampoules peut être adaptée en fonction de la taille des pièces et de leur usage.

- Changer les ampoules en fin de vie : elles éclairent moins bien et pourtant consomment autant que les autres. Il est possible de les placer dans des endroits qui n’ont pas besoin de beaucoup de lumière (cave…)

- Dépoussiérer les lampes : cela permettra d’améliorer leur rendement lumineux

- Éteindre la lumière en quittant une pièce : 3 pièces éclairées inutilement chaque soir consomment autant d’électricité qu’un réfrigérateur.

- Installer des lampes solaires dans le jardin : l’installation de lampes solaires dans le jardin est beaucoup plus écologique et plus simple. Comme il s’agit de poser ces lampes sans tirer de nouveaux fils électriques, l’investissement est moindre, et le coût d’utilisation est quasiment nul.

- Peindre les pièces de la maison dans des teintes claires : les teintes claires réfléchissent la lumière et permettent de diminuer la puissance électrique de des ampoules.

Comprendre les différents types de lampes

Pour comparer efficacement les différents types de lampes, il est nécessaire de le faire selon trois critères : la puissance en watts, l'efficacité lumineuse en lumens par watt et la durée de vie en heures.

ampoules classiques

75 W : 13-20 lm/W 1000 h

Halogène

60 W: 14 -25l m/W 2000 h

Fluocompacte (PFC)

15 W : 80-115 lm/W 6000 h

Ampoule à LEDs

4 W: 70-130 lm/W 50 000 h

23. DIMINUER LA CONSOMMATION LIÉE AU FROID .

23.1 Réfrigérateurs et congélateurs

- Adapter la température du réfrigérateur : refroidir plus que nécessaire le réfrigérateur ou le congélateur n’est pas utile (températures moyennes conseillées : réfrigérateur = +5°C / congélateur = -18°C). Chaque degré en moins sur les températures conseillées consomme 5% d’énergie en plus.

- Changer les vieux appareils électroménagers : ils consomment généralement plus d’énergie que les nouveaux appareils. Par exemple, un nouveau réfrigérateur-congélateur consomme en moyenne 60 % de moins d’énergie que les modèles fabriqués en 1984.

- Dégivrer les frigo et congélateur : il est très important de dégivrer régulièrement ses appareils afin d’en assurer la plus grande efficacité. Une couche de givre de 3 mm augmente de 30 % la consommation d’énergie.

- Éloigner le réfrigérateur des sources de chaleur : il est préférable d’éviter de superposer les appareils à production de froid et de chaud, ou de les mettre à côté. Ne pas placer le réfrigérateur à côté d’un radiateur ou de la cuisinière par exemple.

- Éviter d’encastrer le réfrigérateur : cela entrave la circulation de l’air et limite alors l’échange thermique. Le mur arrière et l’appareil doivent être séparés par au moins 5 cm.

23.2 Choisir ses appareils du froid

Les critères objectifs sont déterminants : place disponible pour la taille, encastrable ou non, et détermination de la taille en fonction de la structure familiale.

Certains appareils ont une consommation excessive au regard de leur utilité propre : ainsi les réfrigérateurs dits américains (avec distributeur de glaçons) consomment en moyenne trois fois plus qu'un appareil classique (Plus de 1500 kWh/an)

Il est également recommandé de choisir un équipement doté de deux compresseurs pour un appareil doté d'un réfrigérateur et d'un congélateur afin d'assurer une meilleure efficacité énergétique et de pouvoir les arrêter de manière disjointe.

24. CONSOMMATION DES APPAREILS ÉLECTRONIQUES EN VEILLE

Lorsqu'un appareil électronique est en veille, son témoin de mise en fonction reste allumé. L'appareil est plus ou moins en dormance, prêt à être utilisé. Si un état de veille 24 heures sur 24 est nécessaire à un téléphone numérique ou à un fax qui attendent des appels en permanence, il ne l'est pas pour une télévision, une imprimante, un ordinateur ou une chaîne hi-fi: tous peuvent être éteints lorsqu'on a fini de s'en servir. En laissant les appareils en veille, on augmente la facture d’électricité de 10 % !

Depuis janvier 2010 en Suisse, les appareils électroniques en vente ne doivent pas dépasser 2 watts en mode veille, et 1 watt lorsqu'ils sont éteints (sauf les boxes pour la réception de la télévision numérique: maximum 6-8 watts en veille).

Si on n’y prend pas garde, la télévision, le magnétoscope, le lecteur de DVD, la chaîne Hi-Fi, le décodeur TV, l’amplificateur d’antenne, etc., restent en veille en permanence et finissent par consommer davantage « éteints » qu’allumés.

Un ordinateur éteint mais qui reste branché continue à consommer de l’électricité (environ 70 Wh en une journée).Une TV en veille pendant 1 nuit consomme autant que pour regarder un film de 2 heures.

C’est encore plus net net avec les appareils qui ne fonctionnent pas très longtemps dans l’année : un magnétoscope utilise plus de 90 % de sa consommation électrique annuelle… quand il ne marche pas !

Une famille bien équipée en audiovisuel peut consommer de moins de 100 à plus de 800 kWh/an, uniquement pour les appareils en veille.

Pour certains foyers, les veilles deviennent le premier poste de consommation électrique de la maison (hors chauffage et cuisson).

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