Avant de concevoir et d’acheter un système photovoltaïque, n’oubliez pas que la conservation de l’énergie et une bonne conception de la maison jouent un rôle important dans la réduction de la taille et du coût d’un système photovoltaïque (PV). L’utilisation d’appareils et d’éclairages à haut rendement énergétique, ainsi que de solutions non électriques lorsque cela est possible, peut faire d’un système solaire photovoltaïque ou éolien hors réseau une alternative compétitive par rapport au réseau électrique public. Un générateur de secours pendant une partie de la journée peut également contribuer à réduire et à compenser les coûts d’installation des systèmes photovoltaïques.
Le nombre d’heures d’ensoleillement par jour, les jours d’autonomie et la consommation énergétique moyenne des foyers détermineront la taille et, en fin de compte, le coût de tout système d’électricité solaire photovoltaïque.
L’Electricité produite à partir de la lumière du soleil (photovoltaïque)
Le courant alternatif, bien sûr, convient à la plupart des appareils courants de 240 VAC, aux machines à laver, aux outils électriques, aux téléviseurs grand écran et aux consoles de jeux, aux fours à micro-ondes, aux grille-pain…etc. Les téléphones sans fil et les répondeurs, les radio-réveils et les alarmes, les chargeurs pour téléphones portables ou les batteries au nickel-cadmium ont tous besoin d’une alimentation à TEMPS PLEIN.
Lorsque vous installez un système d’énergie renouvelable hors réseau (c’est-à-dire non relié au réseau électrique local) pour votre maison, vous devenez votre propre producteur d’électricité. Chaque kWh (kilowatt-heure) d’énergie que vous utilisez signifie qu’il faut plus d’équipements solaires (et donc plus d’argent) pour répondre à vos besoins de consommation d’énergie.
La préparation de tout système photovoltaïque commence par l’évaluation et le calcul de vos besoins en énergie. Le principal outil utilisé pour cette tâche est une « liste des charges ». Une liste de charges est simplement un décompte de toutes les charges électriques qui seront utilisées dans le système terminé et comprend tout ce qui sera utilisé dans votre maison hors réseau, comme : les lampes et les luminaires, les téléviseurs et les consoles de jeux, les micro-ondes, les chargeurs, etc.
Exemple typique de projet d’énergie solaire
La quantité d’énergie solaire qui atteint la Terre est généralement d’environ 1 000 watts par mètre carré (1,0 kW/m2). Cette quantité de rayonnement solaire varie considérablement en fonction du lieu et de la période de l’année. La capture de cette énergie solaire nécessite des équipements et des systèmes dont le coût d’investissement initial est relativement élevé. Cependant, sur la durée de vie de l’équipement solaire, ces systèmes peuvent s’avérer compétitifs en termes de coûts, par rapport aux technologies conventionnelles de combustion d’énergie et de carburant.
La clé d’une installation photovoltaïque réussie est d’utiliser des composants de qualité qui ont une longue durée de vie et qui nécessitent un minimum d’entretien.
LISTE DES CHARGES – CALCUL POUR UN SYSTÈME PHOTOVOLTAÏQUE DOMESTIQUE
Nom de la charge Wattage Heures Watt-heures
Toutes les lampes, général 150 6 900
Lumières, salles de séjour 100 6 600
Lumières, 4 lits / 2 bains 240 4 960
Lumières, cuisine/unités 80 4 320
TV 40″, salon 140 6 840
TV 32″, lit 90 4 180
Satellite/VCR/Consoles 60 12 720
Ordinateurs/Portables 350 4 1400
/Laptop/Routeurs
Machine à laver (classée A) 500 0,3 150
Réfrigérateur/congélateur 75 12 900
Grille-pain 1200 0,1 120
Micro-ondes (750W) 750 0,1 75
Bouilloire 1200 0,1 120
Aspirateur 700 0,1 70
Fer 1000 0,1 100
Divers (outils électriques, etc.) 300 1 300
sous-total 7 755
10% de perte 775
Total de la maison 8 530 watts-heures
kWatt-heures/jour 8,53
kWatt-heures/mois 256
Tous les appareils utilisés pour le chauffage et la cuisson, tels que les chauffe-eau électriques, les cuisinières, les chaudières de chauffage central et les climatiseurs, sont des charges coûteuses à faire fonctionner à l’énergie solaire et doivent être évités. Pour cuisiner, vous devriez envisager d’utiliser des alternatives telles que le GPL ou le gaz propane. Utilisez des chauffe-eau solaires pour le chauffage de l’eau et des locaux et le refroidissement par évaporation ainsi qu’une conception solaire passive dans la construction de votre maison si possible au lieu d’unités de conditionnement d’air à base de compresseur.
Envisagez d’utiliser un éclairage à faible consommation d’énergie. En remplaçant une ampoule à incandescence de 60 watts fonctionnant 6 heures par jour par une lampe fluorescente compacte de 13 watts. Cela permettrait d’économiser environ 282 wattheures par jour, soit la même puissance supplémentaire disponible chaque jour qu’en ajoutant un panneau photovoltaïque de 48 watts. Les coûts de remplacement de la lampe seraient d’environ 4 à 5 livres sterling, tandis qu’un panneau supplémentaire coûterait plus de 80 livres sterling. (prix amazoniens).
Notez que ces économies de 282 wattheures sont réalisées chaque jour où la lampe est utilisée. Les jours ensoleillés où un panneau supplémentaire donnerait la même quantité, mais la nouvelle lampe permet également d’économiser 282 wattheures les jours sans soleil où un panneau supplémentaire ne ferait rien ou presque. C’est pourquoi la conservation dans la conception est PLUS importante que la source d’énergie elle-même.
Évaluer le potentiel d’énergie solaire sur votre site
La quantité d’énergie que vous pouvez obtenir d’un système photovoltaïque sur votre site hors réseau dépend de votre emplacement et de la période de l’année. En général, vous pouvez vous attendre à recevoir davantage de lumière du soleil entre les mois d’avril et de septembre et à être exposé au soleil pendant la majeure partie de la journée, par exemple de 9 h à 15 h.
La mesure de l’intensité de la lumière du soleil frappant la terre à votre emplacement est définie comme l’insolation solaire. En utilisant cette valeur, vous pouvez déterminer la quantité d’énergie solaire que vous pouvez produire tout au long de l’année pour votre site particulier. Une carte de l’insolation solaire peut vous aider à déterminer le système électrique solaire (système photovoltaïque) minimum nécessaire pendant les périodes de l’année où l’ensoleillement est le plus faible pour votre site.
Choisir les panneaux solaires nécessaires
Nous avons déjà une idée précise de l’insolation solaire pour un site particulier. Nous avons fait l’étude des listes de charges pour savoir combien d’électricité nous avons besoin par jour en moyenne. Il ne reste plus qu’à préciser le type et le nombre de panneaux photovoltaïques (PV) qui produiront la puissance requise de 4,6 kWatts.
Nous consommons en moyenne 4 630 wattheures d’énergie par jour. Ensuite, en divisant la consommation d’énergie par la production moyenne d’un seul panneau, on obtient le nombre de panneaux requis.
Les panneaux solaires peuvent varier en termes de type, de taille, de forme et de tension nominale. Dans la plupart des cas, la taille d’un panneau photovoltaïque fait référence à la puissance nominale de sortie du panneau ou au potentiel de production d’électricité. Les panneaux solaires peuvent également avoir des tensions nominales différentes en fonction de leur taille. Ceux de 12 à 48 volts sont généralement utilisés pour des applications hors réseau. La puissance maximale (P) délivrée par un panneau est donnée comme suit : tension (V) x courant (I).
Les panneaux solaires individuels peuvent être combinés en de plus grandes rangées en les câblant ensemble dans une combinaison fixe afin d’obtenir la tension ou le courant nominal requis. Les tableaux suivants indiquent les combinaisons de panneaux possibles pour le nombre de panneaux requis afin de fournir le minimum de 4 630 watts.
Sélection de la tension du système
En fonction de la puissance du panneau et de la combinaison des panneaux, nous disposons d’un certain nombre de configurations de tension et de courant pour alimenter la maison en courant continu.
Tous les systèmes d’énergie solaire avec des batteries en réserve doivent inclure un contrôleur de charge solaire pour éviter que les batteries ne se surchargent et pour empêcher les batteries de renvoyer leur charge aux panneaux solaires par le système pendant les périodes de faible ensoleillement (c’est-à-dire la nuit).
Comme un régulateur solaire fait son travail en ligne entre le champ de panneaux solaires et les batteries de stockage, il est logique que sa sélection et son dimensionnement soient influencés par ces composants. La tension et le courant sont les deux paramètres utilisés dans le dimensionnement des régulateurs de charge solaire. Le régulateur solaire doit être capable d’accepter la puissance maximale produite par les panneaux solaires tout en fournissant la tension continue et le courant de charge appropriés aux batteries.
12 ou 24 volts est la norme la plus courante pour une maison à énergie alternative hors réseau, principalement parce qu’elle est déjà une norme conventionnelle. À mesure que nous progressons vers des tensions plus élevées, moins de courant (ampères) est nécessaire pour fournir la même quantité de puissance (watts). Les rendements tendent également à augmenter avec des configurations de tension plus élevée et de courant plus faible, car un réseau de tension plus élevée réduit la chute de tension sur de longues distances de câble.
Pour les systèmes basse tension – courant élevé, les longs parcours de câbles entre les panneaux ou vers l’intérieur des bâtiments peuvent être très coûteux en termes de coût de câble car plus la distance est longue, plus le diamètre du câble en mm2 doit être important pour réduire les pertes de puissance. Ainsi, en réduisant le courant de moitié en utilisant deux fois la tension, nous pouvons réduire les coûts des câbles utilisés pour connecter les panneaux solaires à courant continu.
La valeur de courant la plus basse, 7,9 ampères, permettrait d’utiliser un câble d’éclairage ordinaire, mais la tension fournie par le panneau connecté en série est trop élevée à 596 volts. Beaucoup trop grande pour les batteries. Une bien meilleure alternative serait une combinaison de 2 x 10 des 20 panneaux. Cela donnerait une tension de sortie de 48 volts (2 x 24) fournissant un courant de près de 80 ampères (10 x 7,89).