Autonomie Photovoltaïque ! (3ème Partie)
Ayant tout récemment investi dans une installation photovoltaïque pour accéder à une quasi autonomie énergétique ; notre ami Sedenion (pseudo) nous livre ces précieuses infos et recommandations. Ceci est la troisième partie de l’article…
Bonne lecture !
Préambule
Ce guide ne doit pas être considéré comme la panacée ou la solution ultime. Je ne suis pas un professionnel du photovoltaïque et je ne connais par conséquent réellement que les matériels et solutions pour lesquelles j’ai opté à titre personnel. Or, il existe de très nombreuses solutions, un très grand nombre de configuration possible, plus ou moins adaptés à tels ou tels besoin. Ne faites donc pas l’erreur de penser que c’est un professionnel qui a tout testé et connaît tout qui vous conseille : Je ne peux vous conseiller que sur base de ma propre expérience et des choix que j’ai fais à l’issue des recherches que j’ai mené et des renseignements que j’ai pris. Néanmoins, j’ai eu l’aide précieuse d’un de mes proche, ancien métreur électricien, qui pu m’expliquer beaucoup d’aspect technique et me prévenir de certains écueils.
Dans ce guide, je m’efforcerais de vous présenter les choses dans l’ordre de mon propre cheminement, considérant que vous vous poserez probablement les mêmes question que moi lorsque j’ai débuté mes recherches. J’expliquerais ainsi pourquoi j’ai opté pour telle solution plutôt qu’une autre.
Comprendre le circuit électrique
Une installation photovoltaïque ne peut pas être montée et dimensionnée n’importe comment en ajoutant divers montages de batteries avec n’importe quel onduleur et un nombre aléatoire de panneaux solaire. L’installation doit être cohérente dans son ensemble et respecter les puissances électriques imposée par la « norme » que vous aurez choisi.
Si vous comptez créer un kit de votre propre cru, il est évidemment indispensable que vous compreniez ce que vous faites, sous peine de vous retrouver avec une installation dysfonctionnelle, voir, de créer des accidents graves. Mais même si vous comptez investir dans un « kit solaire » prêt à monter tel que certains vendeur le propose, il est de toutes façons préférable que vous sachiez comment les éléments s’harmonisent, et éventuellement, comment vous pourrez faire évoluer votre installation, ou pas.
Dans cette partie, je propose outre d’expliquer les clefs pour bien choisir et dimensionner son installation, une petite révision de vos cours d’électricité afin de démystifier ce qui l’est encore pour certains.
Révision des cours d’électricité
Certains sont plus à l’aise que d’autres avec les notions d’électricité, mais je me suis rendu compte qu’il était en fait nécessaire de réexpliquer les bases. Nous allons donc revoir ici les notions de base de l’électricité et détailler un peu les différentes unités de mesure.
Courant alternatif et continu
Nous utilisons principalement deux types de courant électrique, le courant alternatif (AC), et le courant continu (DC).
Le courant alternatif (AC) monophasé est typiquement celui qui arrive à nos prises électrique, il est en France délivré en 220 Volts à une fréquence de 50 Hz. En fait, il s’agit d’une méthode de transmission de l’énergie électrique où les électrons vont d’avant en arrière dans le circuit, oscillant à une fréquence donnée. Ce principe d’oscillation a de nombreux avantages, et notamment de permettre de transporter le courant sur de longues distances sans pertes, et c’est pourquoi c’est le courant utilisé pour la distribution à grande échelle. Le courant alternatif est symbolisé par une courbe sinusoïdale.
Le courant continu (DC) est, lui, le plus naturel et le plus simple que nous connaissons. C’est le type de courant de la foudre, ou celui que vous ressentez lorsque vous recevez une décharge électrostatique. C’est également celui des piles électriques et donc tout ce qui utilise des piles pour fonctionner (lampe torche, jouets, télécommandes, etc.). Son principe est simple car élémentaire : il y’a une borne négative, et une borne positive, et sur le même principe que les vases communicants les électrons transitent d’un borne à l’autre jusqu’à l’équilibre (tension nulle).
Le courant alternatif est symbolisé par une courbe sinusoïdale (une « vague »), tandis que le courant continu est symbolisé par deux barres horizontales dont une est en pointillée :
C’est le courant continu qui nous intéressera tout particulièrement ici, car c’est en courant continu (DC) que les batteries et les panneaux solaires fonctionnent.
La tension (Volt) et l’intensité (Ampère)
La tension électrique se mesure en Volts (symbole V) et est la différence de potentiel entre la borne négative et la borne positive. Ça peut être comparée (toute proportion gardée) à la pression exercé par une colonne d’eau sur un robinet fermé : Lorsque le robinet de votre baignoire est fermé, l’eau ne coule pas, néanmoins, elle ne demande que ça, elle exerce une pression sur la tuyauterie et le robinet, et c’est pourquoi elle jaillit dès que vous ouvrez le robinet.
L’intensité d’un courant électrique se mesure en Ampères (symbole A) et correspond à la quantité d’électrons transitant dans le circuit en un temps donné. Ça peut être comparé (toute proportion gardée) au débit d’eau qui s’écoule d’un robinet ouvert. Si le robinet est fermé, l’eau ne coule pas et reste stable dans les tuyaux, le débit est donc nul. Mais si vous ouvrez le robinet, alors l’eau sous pression se met en mouvement, elle s’écoulent dans les tuyaux et jaillit du robinet à raison d’une certaine quantité d’eau par seconde, il y’a alors du débit.
Puissance, capacité et unités spécifiques
Les unités de puissance sont les plus difficiles à appréhender, car elles sont en réalité des convertirons d’énergie soit dans un temps instantané, soit sur une certaine durée et dans des subtilités de contextes différents.
On exprime généralement la puissance d’un appareil électrique en Watt (symbole W). Un Watt se calcule le plus simplement du monde en multipliant la tension (V), par l’intensité (A):
La puissance des panneaux solaires est exprimée, elle en Watt-crète (symbole Wc), ce qui correspond à la puissance maximum qu’un panneau solaire peut fournir dans des conditions optimales (ensoleillement fort et direct).
Enfin, viennent les unités de mesure de consommation ou de capacités, qui elles s’expriment par rapport au temps. La plus connue est le Watt/heure (symbole Wh) qui exprime le nombre de Watt consommé en une heure. La capacité des batteries, est en générale exprimée en Ampère/heure (symbole Ah) qui exprime donc l’intensité totale que la batterie peut fournir en une heure. Pour connaître la capacité d’une batterie en Watt/heure (ce qui est une conversion indicative, car très théorique) il suffit de multiplier la tension (V) nominale de la batterie par sa capacité en Ampère/heure (Ah):
Branchement série et parallèle
Dans un circuit électrique, on peut brancher les différents éléments en série ou une parallèle pour répartir l’intensité ou accumuler la tension. Les règles de base à connaître pour le cas qui nous concerne sont les suivantes :
- Des générateurs branchés en série vont additionner leur tension.
- Des générateurs branchés en parallèle vont additionner leur intensité ou capacité.
Le branchement en série correspond à la manière dont vous mettez les piles dans une lampe de poche : Les piles sont empilées les unes derrières les autres, la borne positive de l’une venant toucher la borne négative de l’autre: Leurs tension s’accumule.
Le branchement en parallèle est moins commun avec des piles, mais reviendrait à mettre des piles côte à côte, c’est à dire parallèle l’une à l’autre, et à les raccorder avec des fils au circuit. Dans ce cas, la tension reste la même, mais l’intensité (la longévité, d’une certaine manière) s’accumule.
Le choix de l’onduleur-régulateur
L’onduleur va conditionner pratiquement l’ensemble des « normes » de votre installation photovoltaïque. Ils sont construits selon des caractéristiques et des limitations précises qui imposent donc que l’installation suive des règles compatibles avec ces caractéristiques et ces limites.
Quel type d’onduleur / régulateur ?
Avant de s’attarder sur les détails techniques mettons carte sur table et révisons ce qui a été dit dans la première partie de cette série : le cœur de l’installation photovoltaïque est en réalité composée de plusieurs appareils différents, dont :
- L’onduleur, qui transforme le courant continu (DC) en courant alternatif (AC)
- Un régulateur de charge de batterie MPPT pour recharger les batteries intelligemment
- Un « cerveau » qui permet d’orchestrer le tout selon la puissance des panneaux solaires
Si vous êtes téméraire, vous pouvez acheter ces différents appareils séparément pour les assembler. C’est par exemple ce que propose la marque « Victron Energy » qui propose ces appareils vendus séparément, à combiner et à paramétrer à sa guise. Si tel est votre choix, je ne vous serait d’aucune aide, et je vous invite donc à vous renseigner par vous-même.
En ce qui me concerne, je conseille de choisir un onduleur « Tout-en-un » dit hybride, qui rassemble l’onduleur, le chargeur MPPT, le « cerveau », et qui s’interface avec le réseau du fournisseur d’électricité ou un groupe électrogène, ce qui rend l’installation plus flexible et beaucoup plus simple à gérer.
Plus particulièrement, j’oriente mon choix vers les onduleurs hybride de la série « Axpert » conçu par Voltronic Power et vendu sous différentes marques selon les revendeurs. Vous trouverez ces onduleurs hybrides vendus sous la marque « WKS », « Super Watt » et sous d’autres marques chez d’autres vendeurs. Il s’agit à chaque fois du même matériel, mais « rebadgé ». Il sont assez faciles à reconnaître par leur design minimaliste gris et noir et leur afficheur LCD:
Est-ce le meilleur matériel du marché ? Je ne saurais le dire, et à priori, personne ne saurait vraiment le dire. C’est en tous cas le plus répandu et à ma connaissance le seul qui propose d’interfacer le réseau électrique ou un groupe électrogène facilement, a un prix très intéressant, bien que présentant moins de garanties que d’autres. Voltronic Power est une société Taïwanaise, le matériel est quand à lui, comme souvent, fabriqué en chine.
La puissance maximale
La puissance maximale d’un onduleur s’exprime en kVA (kilo Volt-Ampère), de la même manière que votre abonnement à votre fournisseur d’électricité. Cette puissance correspond à la charge maximum que l’onduleur pourra fournir à un instant T, autrement dit, le nombre d’appareil électrique (selon leur puissance) que vous pourrez faire tourner simultanément.
A titre de comparaison, la puissance maximale de l’abonnement par défaut chez EDF/ENGIE est de 6 kVA, soit grossièrement 6000 Watts, ce qui signifie qu’on peut faire fonctionner jusqu’à six appareils de 1000 Watts simultanément, ou douze appareils de 500 Watts… Vous aurez compris le principe.
Cette puissance maximale correspond à une limite qui est censée ne jamais être franchie, et de préférence, jamais approché. Car si pour un abonnement EDF/ENGIE il s’agit d’un droit correspondant à un tarif, pour ce qui est de l’onduleur ce seuil correspond à des limites techniques matérielles : Ce sont les composants électriques et électroniques de l’onduleur qui ne pourront aller au-delà. C’est ici qu’il faut savoir lire entre les lignes: Si votre onduleur a une limite technique de 3 kVA et que vous tirez régulièrement 2,5 kVA dessus, vous allez le soumettre à rude épreuve. Dans un tel cas, il vaut donc mieux choisir un onduleur de 5 kVA qui supportera mieux une charge supérieur à 2 kVA.
Comprenez ça un peu comme un moteur de voiture; le moteur d’une voiture moyenne peut techniquement monter jusqu’à 5000 ou 7000 tours minutes, mais si vous le faites tourner constamment à un tel régime, vous faites souffrir la mécanique et le moteur s’use prématurément. Il en va de même avec les composants de l’onduleur soumis à des charges proches de leur limites.
Pour connaître la puissance maximum dont vous avez besoin, il faudra comptabiliser vous-même tous les appareils électrique qui sont susceptibles de fonctionner simultanément. Néanmoins sachez une chose dès maintenant : La plupart des onduleurs du marcher ne dépassent pas 5 kVA, au-delà, ce sont des onduleurs très puissants, très gros et très chers. Donc si vous aviez l’habitude de vous chauffer à l’électricité ou de faire tourner le four de cuisine en même temps que les plaques de cuissons et le lave-vaisselle, vous allez devoir changer vos habitudes.
La tension de courant continu
Selon la puissance et le modèle de votre onduleur, il sera conçu pour accepter une certaine tension de courant continu (DC) qui s’exprime en Volt (V) et qui correspond à la tension nominale venant des batteries. Pour rester cohérent, il est préférable que la tension nominale des panneaux solaires soit la même.
Cette caractéristique est déterminante, car elle conditionnera les options possibles concernant la configuration des batteries (et des panneaux solaires). Les valeurs les plus courantes sont 24 et 48 Volts. Plus rarement, des onduleurs seront calibrés pour des tension de 12 Volts pour les moins puissants, ou de 64 Volts pour les très puissants.
Pour évoquer des choses concrètes, sachez que l’essentiel des batteries de type AGM ou Gel ont une tension nominale de 12 Volts. Si votre onduleur est calibré pour une tension de 48 Volts, vous devrez donc forcément mettre au minimum quatre batteries de 12 Volts en série pour atteindre la tension requise de 48 Volts. Dans un autre cas de figure, si l’onduleur est calibré pour une tension de 24 Volts, et si vous désirez avoir quatre batteries (pour augmenter votre capacité par exemple), vous devrez fatalement faire un montage avec une combinaison de branchements série et parallèle pour rester à une tension nominale de 24 Volts.
La puissance PV maximum
La puissance PV (Photovoltaïque) maximum s’exprime généralement en Watts (W) et correspond à la puissance électrique maximale venant des panneaux solaires que l’onduleur pourra accepter. La encore il s’agit d’une limitation technique, qui est corrélé à la puissance maximale (en kVA) de l’onduleur, et c’est une puissance qui ne pourra pas être dépassée.
Cette valeur excède rarement 3000 Watts, et 1500 Watts est une valeur courante sur les onduleurs de puissance moyenne. Concrètement, ceci signifie que si votre onduleur a une puissance PV maximum de 1500 Watts, vous ne pourrez pas y brancher plus de cinq panneaux solaires de 300 Wc (Watt-crète), ou dix panneaux solaires de 150 Wc. Si cette limite est de 3000 Watts, vous pourrez par exemple y brancher au maximum dix panneaux solaires de 300 Wc.
Cette valeur fixe donc un plafond d’évolution de votre installation. Si vous souhaitez dans un premier temps vous limiter à cinq panneaux solaires de 300 Wc, mais que vous souhaitez dans l’avenir rajouter des panneaux solaires, vous devrez choisir un onduleur qui accepte d’avantage que 1500 Watts de puissance PV.
Les combinaisons de branchement
Comme expliqué dans le chapitre précédent, l’onduleur accepte une certaine tension de courent continu (DC) précise arrivant des batteries, et pour cette raison, et selon la tension nominale des batteries que vous choisissez, vous devrez effectuer différents types de branchement pour aboutir à la tension désiré. Le problème sera similaire pour les panneaux solaires.
Comme évoqué dans la première partie, à moins que vous ayez un budget conséquent, il est préférable d’utiliser des batteries Gel. Or, ces batteries ont à peu prêt toutes la même tension nominale de 12 Volts pour ces capacités (Ah) variables. Les combinaisons possibles sont donc limités et vont fonctionner par paires ou quadruples.
Pour les batteries
Le branchement en série est le plus simple et idéal, il permet d’additionner la tension de chaque batterie pour arriver à la bonne tension. Pour un montage en 24 Volts, il faudra mettre deux batteries de 12 Volts en série. Pour une montage de 48 Volts, il faudra mettre quatre batteries de 12 Volts en série:
Dans le schéma ci-dessus, quatre batteries de 12 Volts sont raccordées en série, fournissant aux extrémités, une tension totale de 48 Volts. L’intensité, exprimée ici en terme de capacité en Ampère/heure ne varie pas et reste donc égale à celle d’une seule batterie, soit 200 Ah. En ce qui concerne la capacité totale de stockage, on l’obtient en multipliant la tension par l’intensité (capacité), c’est à dire 48 V x 200 Ah = 9600 VAh, autrement dit 9,6 kWh.
Pour une tension de 24 Volts au bornes de l’onduleur, il faudrait se limiter à brancher seulement deux batteries de 12 Volts en série. Or évidemment, dans ce cas là, la capacité de stockage totale est divisée par deux, puisque 24 V x 200 Ah = 4800 VAh, soit 4,8 kWh. Et dans un tel cas, si vous souhaitez augmenter la capacité de stockage, il faudra complexifier votre circuit, et nous y reviendront…
Le branchement en parallèle est possible, mais déconseillé pour des batteries. En effet, dans un branchement en parallèle les batteries sont susceptibles de se décharger les unes dans les autres et d’induire des phénomènes indésirables pour chaque déséquilibre de tension entre les batteries. Le problème est amplifié par le fait que les batteries, non seulement se déchargent, mais doivent également être rechargées. Le branchement en parallèle des batteries induit potentiellement une usure accélérée des batteries.
D’ailleurs, comme vous pouvez le constater sur le schéma ci-contre, le branchement en parallèle de batteries DOIT s’effectuer un peu différemment d’un branchement parallèle naïf: les bornes positives et négatives devant être raccordés respectivement sur la première et la dernière batteries de la chaîne. Ceci, pour éviter autant que possible les problèmes de déséquilibre de tensions induits par les cycles de décharge et de recharge.
Néanmoins, dans le schéma ci-contre, quatre batterie de 12 Volts sont raccordés en parallèle, la tension finale reste 12 Volts, mais l’intensité totale est élevée à 800 Ah. Si nous reproduisons le même calcul que pour le branchement en série, c’est à dire 12 V x 800 Ah, on retrouve exactement la même capacité de 9600 VAh.
Finalement, il est possible de combiner des branchements série et parallèle pour aboutir à la tension approprié tout en augmentant l’intensité, et donc, la capacité totale. Dans un tel cas, il suffit de faire plusieurs petits branchement en série, qui seront ensuite branchés entre eux en parallèle.
Dans le schéma ci-contre, il y a deux paires de batteries de 12 Volts branchées en série, qui fournissent donc une tension de 24 Volts. Chacune des paires est enfin branchée en parallèle pour additionner cette fois les intensités sans changer la tension. Au final nous avons donc 24 Volts aux extrémités pour une capacité cumulée de 400 Ah, ce qui encore une fois nous donne un total de 9600 VAh.
Le principal inconvénient de ce type de montage, en ce qui concerne les batterie, c’est qu’il incorpore un branchement en parallèle avec tous les problèmes qui ont été évoqués précédemment à son sujet. Encore une fois, remarquez la particularité des branchements aux bornes, sur la première et la dernière batterie de la chaîne.
Si vous souhaitez néanmoins adopter ce type de montage, il faudra alors suivre des règles scrupuleuses pour éviter les catastrophes :
- Toutes les batteries du montage doivent être de la même marque et du même modèle, acheté au même moment, afin que les tensions respectives de chaque batterie soit le plus similaire possible.
- Les câbles utilisés pour raccorder les batterie entre elles doivent être exactement les mêmes, de la même taille et de la même sections, pour éviter toute variation de résistance entre les batteries
- Le montage doit finalement être scrupuleusement effectué selon les schémas proposé, avec un raccordement à l’onduleur en borne positive et négative depuis respectivement la première et la dernière batterie de la chaîne.
Vous pouvez également consulter les sites web suivant pour en savoir plus sur le branchement en parallèle ou le couplage des batteries :
http://www.plaisance-pratique.com/bien-brancher-vos-batteries-en
http://users.skynet.be/lamrod/Dossier/couplage%20de%20batteries.htm
Pour les panneaux solaires
En ce qui concerne les panneaux solaire, les combinaisons possibles sont plus libres car ils ne sont pas destinés à stocker de l’énergie, mais uniquement à en produire. De ce fait, les risques et perturbations due aux légers écarts de tensions qu’il peut y avoir entre deux panneaux ou deux paires de panneaux sont moins dramatiques.
Typiquement, les montages qui combinent branchements série et parallèles sont courant pour les panneaux solaires. Ils sont même souvent indispensables, étant donné que la plupart des panneaux solaire ont une tension nominale de 24 Volts, hors de question donc de brancher quatre panneaux solaires en série, puisque ça nous amènerait à une tension nominale de 96 Volts, soit une tension en crête aux alentours de 120 Volts, flirtant avec les limites technique des onduleurs.
En outre, dans le cas des panneaux solaires nous ne sommes plus obligé de recourir à des méthodes de raccordement spécifiques et rigoureux comme c’est le cas pour les batteries. Par exemple, les bornes positives et négatives d’un branchement parallèle des panneaux solaires n’ont pas a être obligatoirement reliées entre elles, elles peuvent être acheminées directement à un boîtier de parallélisation, simplifiant considérablement le câblage.
Dans le schéma ci-dessus, nous avons un branchement parallèle de quatre panneaux solaires de 24 Volts, raccordés à un boîtier de parallélisation. La tension nominale finale est évidemment de 24 Volts puisque c’est un branchement parallèle.
Dans le schéma ci-dessous, il est considéré que nous avons besoin d’obtenir une tension nominale finale de 48 Volts. Dans ce cas, nous sommes obligés de combiner les branchements séries et parallèles. Les panneaux sont ainsi branchés deux à deux pour additionner leur tension, puis chaque paire est acheminé au boîtier de parallélisation :
Remarquez que dans les faits, si vous n’avez effectivement que quatre panneaux à raccorder, le boîtier de parallélisation n’est pas indispensable car il existe des fiches MC4 en Y spéciales qui permettent de faire des raccords parallèles. Ainsi, dans le schéma ci-dessus, deux fiches MC4 en Y de suffirait, une pour raccorder les deux bornes négatives et une autre pour raccorder les deux bornes positives.
Ajoutons donc au passage que tous les panneaux solaires, à ma connaissance, se raccordent avec des fiches spéciales nommées « MC4 », mais nous verrons ça plus tard.
Vous pouvez également consulter d’autres possibilités de raccordement de panneaux solaire sur les sites suivants :
https://www.solariflex.com/smartblog/24/branchements-parallele-s%C3%A9rie.html
https://www.wattuneed.com/fr/content/32-5-series-de-2-panneaux-en-parallele
Bypass des équipements gourmands
Si vous avez chez vous des appareils électriques très gourmands de type chauffe-eau, radiateurs, plaques de cuisson ou gros four de cuisine (les mini-fours sont tolérables selon leur puissance), vous ne pourrez jamais les alimenter avec votre installation à moins d’investir très massivement dans un parc de batterie gigantesque et de couvrir votre toiture de panneaux solaires.
Il n’est évidemment pas question de vous débarrasser de ces équipements (sauf si vous y tenez) bien qu’il soit préférable de trouver des alternatives quand c’est possible (chauffage au bois ou au gaz, cuisson au gaz, etc.). Il faudra donc bien trouver un moyen de faire avec, et vous avez en gros deux options.
Première option, Laisser l’onduleur se débrouiller
Si vous optez pour un onduleur de type Voltronic Axpert, une gamme équivalente, ou encore un équivalent d’un autre constructeur (vérifiez bien les caractéristiques), la solution la plus simple est de laisser l’onduleur se débrouiller tout seul : quand les panneaux solaires ou les batteries ne suffiront plus à alimenter votre circuit domestique, il se mettra automatiquement en mode « bypass », créant un pont entre l’alimentation électrique de votre fournisseur et votre circuit domestique, délestant ainsi les batteries.
Le principal inconvénient de cette option, c’est que l’onduleur fonctionne par priorité (la gamme Voltronic Axpert de en tous cas), et à moins que vous ne le configuriez pour utiliser en priorité l’alimentation du fournisseur, il ne basculera sur cette dernière que si les batteries arrivent en dessous d’un seuil de tension basse (qui est configurable, et DOIT être modifié par rapport à la valeur par défaut du constructeur)… Autrement dit : Vous allez fatalement vider les batteries jusqu’à un certain seuil avant de passer en mode « bypass ». En plus, imaginez un chauffe-eau ou un gros four de 3 kW qui s’allume et vient subitement pomper dans un petit parc de batterie de, disons 5 kW… Vos batteries ne vont pas du tout, du tout, apprécier un tel traitement, l’ampérage est trop fort, la décharge trop rapide et ça risque de les endommager.
D’un autre coté, si vous définissez la priorité au réseau du fournisseur (toujours en partant du principe qu’il s’agit d’un Voltronic Axpert), vous serez certain d’économiser vos batteries car il ne les utilisera jamais, sauf en cas de coupure de courant. Les batteries sont alors utilisés comme une source de secours. C’est peut-être la meilleur option si vous voulez économiser vos batteries, tout en profitant un peu de l’énergie solaire en journée pour économiser sur votre facture.
Avantages de cette option :
- Pas de réorganisation du tableau électrique.
Inconvénients de cette option :
- On ne profite jamais des batteries si en mode « Priorité alim fournisseur »
- Risque d’endommager les batteries si en mode « Priorité solaire et batteries »
Seconde option, Bypass physique sur tableau électrique
La seconde option consiste à créer une dérivation physique et définitive des équipements gourmands directement dans le tableau électrique. Dans ce cas, au lieu de laisser les équipements gourmands sur le même circuit que les autres, c’est à dire reliés à l’onduleur, cette fois, on crée une sorte de circuit parallèle qui relie ces équipements directement à l’arrivée du fournisseur sans passer par l’onduleur.
L’avantage de cette méthode, c’est qu’elle donne plus de marge de manœuvre concernant la configuration et l’utilisation de son installation photovoltaïque. Puisque les équipements gourmands sont de toutes façons alimentés via un réseau parallèle, vous pouvez à loisir profiter un peu de votre installation le soir pour alimenter le reste des équipements sans risquer d’endommager les batteries. L’inconvénient de cette option, que ne sera pas un frein pour certains, c’est qu’il vous faudra trifouiller dans votre tableau électrique pour le réorganiser, et éventuellement y rajouter des interrupteurs.
Cette opération ne fera pas l’objet d’un tutoriel complet dans ce dossier photovoltaïque, ça serait trop long, et surtout, il y a tellement de cas particuliers qu’il faudrait faire non pas un, mais cinq tutoriels. Je me contenterais donc de tracer rapidement les contours et les généralités, à chacun ensuite de faire ses propres recherches.
La principale difficulté sera en général de comprendre quelque chose à votre tableau électrique, qui sont bien souvent de vrais sacs de nœuds. L’arrivée du réseau électrique du fournisseur est le seul facilement identifiable : il est beaucoup plus large que les autres. Pour les autres, vous allez souvent devoir les tester un par un pour savoir à quoi correspond quoi.
Une fois que vous avez à peu près compris ce que vous devez faire, il n’y a plus qu’à…
Les composants de tableau l’électrique s’achètent dans les magasins de bricolage, ils sont à peu près tous standard, le tout est de comprendre ce qu’ils font, leur rôle : vous trouverez des différentiels, qui sont en quelques sortes les versions modernes des fusibles. Mais aussi des inter sectionneurs (interrupteurs) qui joueront à la fois le rôle d’interrupteur et de fusible.
En courant alternatif, les bornes positives et négatives sont remplacés par ce qu’on appelle la phase et le neutre. La phase est le fil rouge, le neutre est le fil bleu. Sur un principe similaire au courant continu, il s’agit de raccorder les bons fils aux bonnes bornes. Finalement, il existe un troisième fil qui n’en est pas moins indispensable, la terre qui est lui de couleur jaune avec des bandes vertes. (notez que vos panneaux solaires devront également être raccordés à la terre, ce qui n’est pas le cas des batteries)
Concernant le raccordement, les règles sont assez simples, l’alimentation se branche par le dessus, et le départ vers le circuit (l’appareil à alimenter) est lui branché par en dessous, le neutre (bleu) se branche à gauche, et la phase (rouge) se branche à droite. En général un « N » vient confirmer que le neutre est censé se brancher là.
Dans les faits, vous verrez probablement en haut des modules, non pas des fils branchés, mais des « peignes » qui sont des sortes de râteaux qui permettent de faire contact entre tous les éléments d’une ligne. Ces peignes peuvent être sciés, déplacés, enlevés ou ajoutés, ils ne font au fond que remplacer un entremêlement de câbles. Vous pouvez également les acheter en magasin de bricolage. Notez que, comme il s’agit d’une sorte de remplacement « plus propre » pour les fils, Il y a toujours deux peignes, un pour le neutre, et un autre pour la phase.
Finalement, on peut déplacer, enlever et remettre les modules des rails en tirant une petite languette situé à l’arrière du module, à l’aide d’un petit tournevis.
Avantages de cette option :
- Permet de d’économiser ou de profiter de ses batteries sans risquer de les endommager.
Inconvénients de cette option :
- Nécessite une réorganisation du tableau électrique
Dimensionnement de l’installation
La question du dimensionnement de l’installation est lié aux besoins énergétiques et à l’autonomie. Si vous avez besoin de beaucoup d’énergie vous aurez besoin d’une autonomie adapté à cette demande, et vous aurez donc besoin de beaucoup de batteries. Et comme vous aurez beaucoup de batteries, vous aurez besoin de beaucoup de panneaux solaire pour les recharger. Finalement, il vous faudra un gros onduleur capable de supporter de grandes charges électriques.
Le problème de la profondeur de décharge
Un point capital à comprendre, est que si vous optez pour des batteries de type Gel ou AGM (et ça sera probablement le cas sauf si vous êtes fortuné), vous devez limiter aux maximum leur décharge pour optimiser leur durée de vie.
En fait, dans l’idéal, vous devriez ne jamais les décharger sauf en cas d’extrême nécessité. Dans les cas moins strictes, vous ne devriez pas les décharger à plus de 20 %, et finalement, vous n’êtes pas censés les décharger à plus de 50 % sous peine de réduire très significativement leur durée de vie. Ce qu’il faut comprendre par là, c’est qu’en réalité, vous n’êtes pas censé utiliser plus que 10 à 30 % de la capacité totale de vos batteries, et ceci, vous vous en doutez, ampute considérablement l’autonomie de votre installation.
Le problème de l’hiver et du mauvais temps
L’autre point épineux, c’est que les panneaux solaires ne fournissent une énergie conséquente que par beau temps. Si un panneau solaire de 300 Wc peut effectivement vous délivrer 280 W aux alentours de midi par une belle journée d’été, lors d’une terne journée pluvieuse d’hivers, il délivrera péniblement aux alentours de 30 W.
De ce fait, il se peut que 4 panneaux solaire de 300 Wc, délivrant une puissance de 1000 W par une belle journée ensoleillé suffise largement à charger votre parc de batterie en deux ou trois heures. Mais il n’en sera pas de même par une journée pluvieuse, où vous panneaux délivreront péniblement 150 W à eux quatre, tout justes suffisants à faire fonctionner le réfrigérateur et votre radio-réveil : les batteries, elles, ne seront jamais rechargées.
Calcul du dimensionnement
Il existe des simulateurs disponibles sur internet pour vous aider à dimensionner votre installation selon vos besoins. Ils sont tous proposés par des installateurs ou des vendeurs et ils ont donc souvent pour seul objectif de « vendre ». Ils exposent donc mal les véritables enjeux et contraintes, se contentant de vous proposer de définir votre consommation quotidienne pour simplement vous dire « voilà, vous avez besoin de ça et ça : cliquez ici pour acheter »… Par exemple, aucun de ces simulateurs ne vous parle véritablement de l’autonomie des batteries, et aucun ne sépare la consommation de jour de la consommation de nuit, alors que c’est essentiel : La nuit vous êtes sur batteries, alors qu’un jour ensoleillé, vous avez potentiellement 3 kW d’énergie à disposition pour faire tout et n’importe quoi : Ce sont deux « mondes » différents aux contraintes différentes.
C’est pourquoi je vous propose un simulateur fait maison que j’aurais aimé trouver à l’époque où je faisais mes recherches. Lui n’est pas là pour vendre quoi que ce soit, et est un peu plus austère que ceux de la concurrence marchande. Par contre, il est fait pour expliquer les choses et aider à mieux cerner les contraintes et les véritables enjeux dans un usage quotidien. n’hésitez pas jouer avec et à faire n’importe quoi, afin de mieux voir comment tout ça s’articule :
Si le simulateur s’affiche mal vous pouvez l’ouvrir dans une nouvelle fenêtre ici
Sedenion
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