Calcul d’une installation solaire autonome

Publié par Philippe Herwegh, le 11 septembre 2013 dans la catégorie : Sources d'alimentation

Le prix des panneaux solaires devenus beaucoup plus accessibles rend désormais envisageable l’installation de solutions autonomes d’éclairage extérieurs. Il est même possible d’alimenter de façon écologique et durable un chalet ou une petite habitation isolée.

Pour le calcul de l’installation solaire, il faut commencer par estimer la consommation journalière ; c’est le point le plus important et c’est ce qui va déterminer la puissance des panneaux à installer.

Exemple 1 :
Eclairage – Puissance des lampes (privilégier les solutions à leds) et nombre d’heures de fonctionnement. 6 lampes de 5W (led) x 4 heures = 120 W.
Froid – Puissance de la réfrigération et nombre d’heures de fonctionnement. Compter 500 W pour un 250L classe A, attention cela peut aller jusqu’à 1000W pour le même produit en classe C.
Micro-ondes – Privilégier les petits fours (500W) x 15 mn/jour = 125W.
Loisirs – Radio, télé, charge des téléphones etc . . . Avec 4 à 5 heures par jour, on arrive assez facilement à 250W.

Soit sans chauffage, cuisson, lavage, une consommation journalière de 995 Wh.

Il faut majorer ensuite ce chiffre obtenu par un coefficient qui tient compte des variations météo, des rendements des différents composants de l’installation. En général, ce coefficient est de 1,5

Soit 995 x 1,5 = 1492 W.

Exemple 2 :
Eclairage – 12 lampes 12V de 5W x 4 heures = 240 W.
Pompe de bassin – Tension 12V, puissance 8W x 24 heures = 192 W.

Soit un total de 432 W par jour x 1,5 = 648 W.

Il faut ensuite calculer le nombre de panneaux à installer en fonction de l’ensoleillement. Ce calcul utilise le coefficient d’irradiation solaire sur la région ou se trouve l’installation (3 dans le nord et 5 dans le sud).

Exemple 1 :
1492 / 3 = 497W : C’est la puissance des panneaux qu’il faudrait installer pour subvenir aux besoins ci-dessus.
Exemple 2 :
648/3 = 216W.

Dimensionnement des batteries : On considère que nous souhaitons 3 jours d’autonomie (mauvais temps). Il faut également prendre en compte le fait que nous ne pouvons pas décharger complètement une batterie.
- Batterie plomb acide (voiture) : ne pas descendre en dessous de 50% de décharge.
- Batterie plomb gel : ne pas descendre en dessous de 80% de décharge.

Batterie plomb acide (batteries voiture) :
Exemple 1 :
Consommation journalière 995Wh x 2 (50%) = 1990W / 12V = 166 Ah
Exemple 2 :
Consommation journalière 648Wh x 2 (50%) = 1296W / 12V = 108 Ah
Pour être en mesure de tenir 3 jour, il faudra donc multiplier par 3 à condition que les matériels fonctionnent en 12V. Si il est fait usage d’un convertisseur, il faudra incorporer la perte en ligne de ce convertisseur qui est habituellement de 80 à 90% soit :
Exemple 1 :
(166 Ah x 3) / 0,85 = 585 Ah
Exemple 2 :
(108 Ah x 3) / 0,85 = 381 Ah
Batterie plomb gel :
Exemple 1 :
Consommation journalière 995Wh x 1,25 (20%) = 1244W / 12V = 103 Ah
(103 Ah x 3) / 0,85 = 363 Ah
Exemple 2 :
Consommation journalière 648Wh x 1,25 (20%) = 810W / 12V = 67 Ah
(67 Ah x 3) / 0,85 = 236 Ah

Régulateur de charge : Il doit supporter l’intensité maximum délivrée par les panneaux.
- Exemple 1 : 5 panneaux de 100W (5,9A max par panneau ) soit 29,5A.
- Exemple 2 : 5 panneaux de 40W (2,5A max par panneau) soit 12,5A.

Il doit aussi supporter l’intensité maximum coté charge ; dans l’exemple 1 même si l’on divise 750W (consommation instantanée des matériels) par 230V, l’intensité n’est que de 5,2A.
Dans l’exemple 2, les lampes comme la pompe fonctionnent en 12V, il n’y a donc pas besoin de convertisseur et l’installation nécessite une intensité de 68W (consommation instantanée des lampes et de la pompe) / 12V = 5,6A.
- Exemple 1 : Le régulateur doit accepter un courant maxi de 30A.
- Exemple 2 : Le régulateur doit accepter un courant maxi de 12,5A.

Dans l’exemple 2, on peut considérer que le besoin n’étant pas vital (agrément de jardin), il est possible de réduire à deux jours l’autonomie de l’installation. La capacité des batteries Plomb-Gel pourrait ainsi être réduite à 157 Ah.