Un système solaire hors réseau - un système photovoltaïque (PV) autonome - constitue une source d'énergie indépendante ainsi qu’une solution pour de nombreuses applications qui ne peuvent pas ou ne doivent pas être raccordées au système d’alimentation secteur (en réseau). Cependant, afin de satisfaire les besoins de consommation énergétique quotidienne et de pouvoir remplacer l'alimentation secteur par une batterie, le système doit être correctement dimensionné.

František Ďuríšek, spécialiste produit chez SOS electronic, présente une solution complète permettant d'alimenter hors réseau des appareils électriques de faible puissance. Ce système peut être utilisé dans le cadre de l'industrie, des espaces publics, des habitations et des loisirs.  

Applications hors réseau les plus fréquemment utilisées qui font appel à des panneaux solaires de faible puissance :

• éclairage autonome - parcs, parkings, arrêts de bus ;
• alimentation des caméras ;
• sécurité des bâtiments et jardins ;
• alimentation électrique des systèmes d'irrigation ;
• aération des étangs ;
• mesure du niveau des cours d’eau ;
• télédétection et mesure de divers paramètres - télémétrie.

Produits nécessaires à la construction d’une application hors réseau

« J’ai ajouté des panneaux photovoltaïques Solarfarm à la gamme de produits SOS electronic. Et pour que la construction de notre système hors réseau soit vraiment simple et rapide, j'ai également ajouté tous les autres composants nécessaires, à savoir des connecteurs d'alimentation, un câble approprié, mais aussi un régulateur et une batterie », a déclaré František Ďuríšek, spécialiste produit chez SOS electronic.

Tous les produits nécessaires pour construire un petit système photovoltaïque autonome sont disponibles en stock et indiqués dans cet article. 

Panneau photovoltaïque Solarfarm de 20 W et 30 W

« D'après mon expérience, pour alimenter les appareils de faible puissance, il suffit d'utiliser un panneau photovoltaïque de 20 - 30 W. Un panneau solaire trop grand prend beaucoup de place et la structure de son poteau de support doit être plus robuste, et la solution d’utilisation de l'énergie solaire devient inutilement coûteuse dès le départ », a poursuivi František Ďurišek. 

Nous avons donc inclus deux modèles de panneaux solaires parmi nos sources d'énergie alternatives :  

• le panneau photovoltaïque monocristallin de 20 W Solarfarm SZ-20-32M, avec un cadre en aluminium anodisé noir et des bornes libres. Ce modèle assure deux possibilités de connexion. La première consiste à ajouter des connecteurs et à raccorder un câble plus long. La seconde peut être utilisée lorsque nous voulons que le régulateur et la batterie soient le plus près possible du panneau solaire. Dans ce cas, nous passons les câbles dans une filière M12 x 1.5 ECO, par exemple, et ce directement à l’intérieur du boîtier ;
• le panneau photovoltaïque de 30 W Solarfam SZ-30-36M, avec des connecteurs déjà installés. Il suffit donc d'acheter leurs contreparties, que nous mentionnons dans le paragraphe suivant.

Connecteurs d'alimentation avec section en cuivre de 2,5 mm²

Nous avons sélectionné deux connecteurs d’alimentation CC STÄUBLI pour panneaux solaires de faible puissance, à savoir le PV-KST4/2.5 PV et le PV-KBT4/2.5 PV. 

Nous avons opté pour des connecteurs d’alimentation de petite section, alors que le marché propose généralement des connecteurs de plus grande section, à savoir de 4 mm² ou de 6 mm². Il est bien sûr possible d'utiliser des connecteurs de plus grande section, mais cette solution ne répond pas à nos besoins. Les connecteurs de plus grande section ne présentent aucun avantage dans notre cas et sont généralement plus coûteux.

Câble solaire

L’un des éléments essentiels à tout projet solaire est un câble spécialement conçu pour le photovoltaïque à usage intérieur et extérieur.  

Pour les connecteurs d’alimentation avec section en cuivre de 2,5 mm², nous recommandons d'utiliser le câble monoconducteur Stäubli FLEX-SOL-EVO-TX 2,5 1m (62.7430-91021), plus flexible et léger que les câbles dont la section en cuivre est plus importante. L'isolation résiste bien aux rayons UV et aux intempéries. 

Pour garantir le contact entre les connecteurs et le câble solaire, nous recommandons d'utiliser la pince à sertir Stäubli PV-CZM-BS (32.6025).

Régulateur solaire MPPT. Avec ou sans affichage ?

Le régulateur est un autre élément essentiel à tout système solaire hors réseau. Il en existe deux types bien connus sur le marché, le régulateur solaire PWM et le régulateur solaire MPPT. Connecter un panneau photovoltaïque à un régulateur solaire MPPT plutôt qu’à un régulateur solaire PWM permet d’obtenir près de 20 % d'énergie en plus.

Nous avons sélectionné ces deux modèles de régulateur solaire MPPT :  

• MPL15 (12/24 V, 15 A), auquel seule une batterie au plomb peut être connectée ;
• SX1045 (12 V, 10 A), pour lequel il est possible de choisir le type de batterie - au plomb ou LiFePO4. De plus, ce régulateur dispose d'un écran LCD, qui permet de régler la batterie choisie ainsi que les points de déconnexion entre les appareils et l'accumulateur. Il permet également d’afficher la tension du système et l'état de la batterie ainsi que d’en surveiller la charge durant la journée. Ce régulateur solaire dispose d'un port pour capteur de température et d'une protection IP32.

Ces deux régulateurs solaires disposent également d'une sortie 5 V permettant de connecter n'importe quel appareil. Il est vrai qu’ils sont tous deux légèrement surdimensionnés, mais leurs paramètres conviennent parfaitement à nos petits systèmes solaires autonomes.

Batterie 

La batterie est le dernier élément de notre système solaire hors réseau, mais c’est aussi le plus important. Nous la choisissons selon le type d'application et la manière dont nous utilisons notre système solaire. 

« En ce qui concerne les batteries, n’oublions pas que, même pour les panneaux photovoltaïques de faible puissance, il ne faut pas que l'accumulateur soit sous-dimensionné, et ce afin de ne pas être surpris, par exemple, par de longues journées de pluie », a conclu František Ďurišek.  

Comme premier choix, nous recommandons ces deux batteries au plomb : 

• NP12-12 – batterie au plomb Yuasa de 12 V et 12 Ah, dont la capacité minimale convient à un petit appareil solaire.
• Si vous constatez qu'elle n'est pas suffisante lors du test de l'appareil, n'hésitez pas à utiliser une batterie de plus grande capacité. Par exemple, le modèle SWL780V d'une capacité maximale de 28 Ah peut être utilisé pour deux panneaux pouvant être orientés sous différents angles afin d'utiliser plus longtemps l'énergie solaire. 

Il est également possible de connecter des batteries LiFePO4 au régulateur solaire SX1045, par exemple les modèles XCell 12.8-6 (LFP126) ou CE-12/20, qui peuvent être plus rentables sur le long terme. 

Conseils d'extension du système solaire hors réseau 

Si vous constatez que vous manquez encore d'énergie durant l'utilisation de votre système photovoltaïque, vous pourrez facilement ajouter un autre panneau solaire, en série ou en parallèle. De plus, si vous l’orientez sous différents angles, vous pourrez utiliser plus efficacement la lumière du soleil tout au long de la journée. 

Les régulateurs solaires que nous avons choisis pour ce système hors réseau assurent ce type de configuration. Il est possible de connecter en série deux panneaux solaires au régulateur MPL15 sans aucun problème car la tension d’entrée maximale du régulateur est de 75 V.

Si vous utilisez le régulateur SX1045 et des panneaux solaires connectés en série, la tension d'entrée maximale du régulateur sera de 45 V, ce qui est déjà la valeur limite de la tension admissible. Vous pourriez protéger les entrées avec une varistance ou connecter tout simplement les panneaux solaires en parallèle. 

Nous sommes convaincus que la lecture de cet article vous donnera envie d'essayer de construire votre propre système solaire hors réseau pour de nombreuses applications. 

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