Rien ne vaut un cas concret pour comprendre comment les éléments d’une installation solaire s’articulent. L’exemple qui suit est un cas d’école : une micromaison de 20 m² habitée à l’année par deux personnes, chauffée au bois, avec cuisson au gaz. Les chiffres sont des ordres de grandeur destinés à illustrer la méthode ; ils sont à refaire avec vos appareils et votre ensoleillement.
Les hypothèses de consommation
- réfrigérateur à compresseur sobre : environ 300 Wh par jour ;
- éclairage LED : 100 Wh ;
- ordinateur portable et écran : 250 Wh ;
- box internet : 150 Wh ;
- pompe à eau : 50 Wh ;
- téléphones et petits appareils : 50 Wh ;
- divers et pertes du convertisseur : 100 Wh.
Soit environ 1 000 Wh par jour. Ni chauffage, ni eau chaude, ni cuisson électriques : c’est la condition d’une installation de taille raisonnable. La façon d’établir ce tableau est expliquée dans calculer ses besoins énergétiques réels.
Le gisement solaire
L’outil PVGIS indique la production attendue par watt-crête installé. Dans la moitié nord de la France, elle est de l’ordre de 1 Wh par watt-crête et par jour en décembre, contre 4 ou plus en juillet ; le sud fait sensiblement mieux en hiver. Ces valeurs varient selon le lieu, l’inclinaison et les masques : relevez les vôtres.
Les panneaux
Pour couvrir 1 000 Wh en décembre avec 1 Wh par watt-crête, et en tenant compte des pertes, il faudrait environ 1 300 Wc. En été, 350 Wc suffiraient. Dans cet exemple, on retient quatre panneaux d’environ 400 Wc, soit 1 600 Wc : l’installation est largement excédentaire de mars à octobre, et à peu près à l’équilibre en hiver, hors longues périodes couvertes.
Les batteries
Objectif : deux jours d’autonomie, soit 2 000 Wh utilisables.
- En lithium fer phosphate : une batterie de 24 V et 100 Ah stocke environ 2 500 Wh, dont la plus grande partie est utilisable.
- En plomb gel, où l’on évite de dépasser la moitié de la capacité : il faudrait environ 4 000 Wh nominaux, soit 24 V et 170 Ah, pour un poids plusieurs fois supérieur.
Sur une remorque, le lithium s’impose par son poids, comme le montre la comparaison lithium ou gel.
La tension du système
À 12 V, 1 600 Wc représenteraient plus de 100 A de courant de charge. Le choix du 24 V divise ce courant par deux et autorise des câbles raisonnables, selon les règles du câblage en basse tension.
Le régulateur et le convertisseur
- Un régulateur MPPT capable d’encaisser le courant de charge, soit environ 60 A en 24 V, et la tension des panneaux câblés en série par deux.
- Un convertisseur pur sinus de 1 000 à 1 500 W : la puissance des appareils utilisés en même temps reste faible, mais il faut une marge pour les démarrages.
Un onduleur hybride peut remplacer les deux : le choix est discuté dans onduleur hybride ou régulateur MPPT.
Les protections. Fusible principal au plus près de la batterie, sectionneur et parafoudre côté panneaux, dispositif différentiel 30 mA côté 230 V, mise à la terre, protections décrites dans notre article sur la foudre et les surtensions.
L’appoint. Un petit groupe électrogène et un chargeur permettent de recharger la batterie après plusieurs jours sans soleil. Sans lui, il faudrait encore agrandir le champ et le stockage pour quelques jours par an.
Ce que l’exemple enseigne
- La sobriété fait la taille : un réfrigérateur ordinaire ou un chauffe-eau électrique doublerait l’installation.
- L’hiver dimensionne les panneaux, l’autonomie dimensionne la batterie.
- Le moniteur de batterie est indispensable pour piloter l’ensemble, que l’on pose en une heure.
La méthode complète est décrite pas à pas dans le dimensionnement d’un kit solaire autonome, et la gestion de la mauvaise saison dans vivre hors réseau l’hiver.
Sources
- PVGIS, outil gratuit de la Commission européenne pour estimer la production d’une installation solaire selon le lieu et l’inclinaison des panneaux