Comment dimensionner un système photovoltaïque en site isolé

Cet article se veut un guide de base pour l'estimation d'un système solaire photovoltaïque simple.

Estimation de la consommation

Afin de pouvoir dimensionner correctement le système, il est nécessaire de noter la puissance de chaque appareil qui consommera l'énergie de notre système.

Nous prendrons comme exemple les exigences en matière d'alimentation d'un camping-car avec les consommations suivantes :

2 x 15W Ampoules basse consommation 12VDC

1 x 60W Pompe à eau 12VDC

1 x 48W 12VDC Frigo

1 x 50W 240VAC TV

1 x 600W 240VAC Micro-ondes

(Remarquez qu'un four à micro-ondes de 600W consommera environ 900W de puissance)

1. Calculer les charges aux différentes tensions (AC et DC)

Calculer le total des charges DC et AC :

Charges CC

Éclairage - 2 lumières de 15W DC - toutes deux utilisées 2 heures par jour = 60Wh/jour

Pompe - 1 x 60W Pompe DC - utilisée 1/4 d'heure par jour = 15Wh/jour

Réfrigérateur - 1 x 48W Frigo - fonctionne 8 heures par jour = 384Wh/jour

Total pour charges CC = 459Wh/jour

Charges CA

Télévision - 1 x 50W - utilisée 2 heures par jour = 100Wh/jour

Four à micro-ondes - 1 x 900W - utilisé 15 min = pour 225Wh/jour

Total pour charges AC = 325Wh/jour

En tenant compte de l'efficacité de l'onduleur de 85% = 382Wh par jour (ex. 325 / 0.85)

Total pour charges AC et DC = 841Wh par jour

2. Calcul du potentiel photovoltaïque à installer

Attendez-vous à une moyenne utilisable d'environ 5 heures de soleil par jour au rendement maximum.

Demande d'entrée des panneaux solaires = (841Wh / 5 heures) * 1,4 = 235W

Remarque : Le facteur 1,4 utilisé dans cette formule est un facteur que nous avons constaté dans la pratique et qui peut être utilisé pour simplifier les calculs pour les systèmes de base.

Pour garantir que l'alimentation adéquate soit produite pendant les mois d'hiver, utilisez 4,0-4,5 heures de soleil par jour au lieu de 5.

3. Choix des panneaux solaires ou kit DIY

Afin d'obtenir la puissance minimale nécessaire de 235W, on peut choisir la configuration suivante ou supérieure :

2 x 123W de panneaux solaires qui, une fois connectés en parallèle, fourniront 246W à 14,32 ampères (cellules solaires avec une efficacité de 16%).

4. Régulateurs de Charge

Le courant de court-circuit nominal des panneaux solaires choisis sera d'environ 8,1 ampères chacun, pour un total de 16,2 ampères.

Sélectionner un régulateur solaire capable de gérer la courant de court-circuit total : 16,2 x 1,25 = 20,25 ampères

Par exemple, nous pouvons choisir un régulateur de 30 Amp.

Veuillez noter qu'il est nécessaire d'avoir une marge de 25% car les panneaux solaires peuvent dépasser la puissance nominale dans des conditions particulières de température et d'ensoleillement. Un régulateur de 30A permettra également d'ajouter un panneau supplémentaire à l'avenir.

5. Onduleur

Sélectionner un onduleur capable de fournir la puissance maximale prévue en AC. Dans cet exemple, la charge maximale qu'il devrait supporter est le micro-ondes et la télévision allumés en même temps. Donc, le total serait 900W + 50W = 950W.

De plus, l'onduleur doit être capable de supporter des pics lors de l'allumage de ces équipements.

Un onduleur de 1000W semblerait être adapté, mais un de 1200W - 1500W serait recommandé.

Nous choisissons un onduleur de 1200W à onde sinusoïdale pure.

Remarque : Un onduleur à onde sinusoïdale pure est le meilleur choix, mais si le budget est limité, on peut également opter pour un onduleur à onde sinusoïdale modifiée tant que les appareils alimentés ne comportent pas de moteurs.

6. Batteries

Sélectionner une batterie, ou une combinaison de batteries, capable de fournir la consommation totale d'énergie, sans être déchargée à plus de 70%.

Dans la plupart des cas, il est recommandé que les batteries soient dimensionnées de manière à avoir environ 3 ou 4 jours de capacité de secours. Cela permet de réduire la décharge pendant les journées pluvieuses ou nuageuses, ce qui prolonge la durée de vie des batteries.

Avec 3 jours de capacité de stockage, le dimensionnement de la batterie (à 12V) serait le suivant :

Ah requis = (841Wh * 3/12 V) / 0,7 * 1,1 = 330Ah.

Remarque : Le facteur 1,1 utilisé dans cette formule est dû au fait que les batteries ont normalement une efficacité de 90 %.