Installations photovoltaïques autonomes
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Installations photovoltaïques autonomes
Belp elpowe ower Installations photovoltaïques Systèmes autonomes Belp elpowe ower Installations photovoltaïques autonomes Principe d’un système PV autonome Une installation photovoltaïque (PV) est dite autonome – ou isolée – quand elle n’est pas reliée à un réseau de distribution. Le système PV autonome permet de fournir du courant électrique à des endroits où il n’y a pas de réseau. Il se révèle particulièrement adapté pour des applications comme une pompe dans le jardin, l’éclairage en zone isolée, l’alimentation de bornes téléphoniques le long de l’autoroute, etc. Pour ces applications il n’est pas toujours possible de mettre en place un réseau d’alimentation classique, soit à cause de contraintes techniques, soit pour des raisons économiques. Le système autonome doit être capable de fournir du courant aux consommateurs pendant la période de l’année de moindre irradiation lumineuse. Si on a besoin du courant toute l’année, la période de moindre irradiation est l’hiver (pour l’Europe). Pendant cette période, il faudra plus de panneaux pour couvrir les mêmes besoins qu’en été. Les batteries donnent une autonomie au système pour des applications nocturnes ou quand les panneaux ne fournissent pas assez de courant. En conclusion, pour dimensionner un système autonome et déterminer le nombre de modules photovoltaïques nécessaires, on se base sur la consommation pendant la période de moindre irradiation au cours de laquelle on veut faire fonctionner les applications. La production totale nécessaire est calculée simplement en additionnant les consommations de chaque appareil en service, comme présenté dans l’exemple cidessous. La puissance électrique de chaque appareil est notée avec une estimation du temps pendant lequel on veut employer l’appareil. Ces chiffres donnent une idée de la consommation globale et autorisent le calcul du nombre de panneaux solaires requis. Tableau: exemple de calcul pour une maison isolée en Belgique - Ordinateur Puissance électrique (W) 60 W Durée d’emploi sur un jour (h) 1/2 h - Télévision 80 W - Frigo - Lampes Application Nombre d’unités 1 Consommation (Wh) 30 Wh 3h 1 240 Wh 50 W Toute la journée (= 16 h) 1 800 Wh 11 W 3h 3 3 x 33 Wh = 99 W 1 169 Wh Total Dans cet exemple, la consommation électrique par jour est de 1,169 kWh (1 kWh = 1 000 Wh) Belp elpowe ower Comme nous l’avons déjà vu plus haut, un module solaire produira une certaine quantité d’énergie (Wh) par jour, qui dépendra de la région et de la période. Une installation de 1 kWc (soit 1 kilowatt crête, Production PV - 1kWc en Belgique 4.000 +/- 10 m²) produira, 3705 3639 Production mensuelle (kWh / mois) en Belgique, plus de 3377 3.500 3344 Production journalière (Wh / jour)) 100 kWh par mois 3115 pendant l’été alors 3.000 que la même 2459 installation produira 2.500 2098 en hiver seulement 1869 2.000 20 kWh. 1574 1.500 Les panneaux 1148 doivent être 1.000 843 721 590 capables de fournir 500 toute l’année 113 111 102 103 95 75 64 48 57 35 22 18 l’énergie nécessaire. 0 Le nombre de Jan Fév Mar Avr Mai Juin Juil Août Sep Oct Nov Déc Total panneaux à mettre en place est déterminé par la période avec la moindre irradiation, c'est-à-dire l’hiver dans cet exemple-ci. Les autres mois offrant plus de confort d’un point de vue énergétique. Composants d’un système PV Autonome D’une manière générale, un tel montage peut se schématiser comme suit : Junction box principe Régulateur Junction box + Junction box - Utilisateurs DC Modules solaires en parallèle Groupement de batteries en 12 ou 24V Utilisateurs AC Belp elpowe ower Les différents composant de l’installation de base : • Les modules (ou panneaux) solaires. Source d’énergie du système, les modules photovoltaïques produisent de l’énergie électrique à partir de la lumière solaire. • Le régulateur stabilise l’énergie délivrée par le module solaire de manière à ce que celle-ci puisse être stockée dans des batteries et soit utilisable pour des application en courant continu (DC = Direct Courant) • Les batteries constituent le moyen de stockage pour entreposer l’énergie produite par les modules • L’onduleur transforme l’énergie disponible DC dans les batteries en énergie alternative 230V. (AC = Alternative Courant) • Les consommateurs DC et AC. En fonction des applications, applications DC (12/24V) ou AC (230V) peuvent être reliés au système autonome. Les modules solaires chargent un groupe de batteries. Les batteries libèrent l’énergie au moment où celle-ci est demandée. Le régulateur règle le processus de chargement des batteries électroniquement. Ce groupement de batteries est prévu pour donner une meilleure autonomie au système. Celle-ci est établie en fonction de l’énergie nécessaire (en nombre de Wh / jour) et du nombre de jours d’autonomie désiré. Applications d’un système autonome • Cas 1: Eclairage 15 lampes -/ 10 lampes Solsum CFL 11W avec 12V DC + 5 lampes Labcraft Batten Light T5 BL 13 Voltage Puissance 12V DC 13 W 800 Lm 0,44 kg 57,3 cm Durée d’utilisation quotidienne des lampes : 3 heures / jour -> Energie nécessaire : • Lumen Poids Longueur 525 Wh / jour Cas 2: Eclairage 10 lampes + petite consommation additionnelle -/ 10 lampes Solsum CFL 11W avec 24V DC Durée d’utilisation quotidienne des lampes : 3 heures / jour + Consommation additionnelle de 1500Wh / jour -> Energie nécessaire : 1830 Wh / jour Belp elpowe ower Un système PV autonome doit être capable de fournir l’énergie nécessaire (nombre de Wh) au moment voulu. En Europe et en Afrique, les ensoleillements sont différents, c’est pourquoi un système nécessitera, pour une même application, plus de modules en Europe qu’en Afrique. Entre les périodes d’été et d’hiver, on constate aussi une forte variation d’irradiation. Application de ces deux cas en Europe Region I Region II Europe Region I Ensoleillement Production moyenne / jour 2490 Wh / kWp Moins bon mois : Décembre 680 Wh / kWp par jour Cas 1: Eclairage Puissance: 220 Wp 5 panneaux P 40-36 GET AK 1 régulateur PR 1515 Groupe de batteries 140 Ah / 12V Cas 2: Eclairage + petite consommation de 1500 Wh Puissance: 735 Wp 7 panneaux M 120-72 GET AK 1 régulateur PR 3030 Groupe de batteries 230 Ah / 24V 1 onduleur AJ 1300-24 Prix: € 2 950 (HTVA)* Prix: € 7 000 (HTVA)* Region II Production moyenne / jour 3650 Wh / kWp Moins bon mois : Décembre 1875 Wh / kWp par jour Puissance: 198 Wp Puissance: 525 Wp 3 panneaux P 60-36 GET AK 1 régulateur PR 1515 Groupe de batteries 140 Ah / 12V 5 panneaux M 120-72 GET AK 1 régulateur PR 3030 Groupe de batteries 230 Ah / 24V 1 onduleur AJ 1300-24 Prix: € 2 750 (HTVA)* Prix: € 5 900 (HTVA)* * Les prix sont entendus hors TVA et sont valables jusqu’au 31.12.2007. Les marchandises sont au départ dans le magasin à Bruxelles. Belpower se réserve le droit à des changement sur les systèmes présentés ci dessus en fonction de la disponibilité des marchandises. D’éventuelles adaptations de prix peuvent en découler. Belp elpowe ower Application de ces deux cas en Afrique Région I Région II Région III Afrique Région I Ensoleillement Production moyenne / jour 4000 Wh / kWp Moins bon mois : Août 3350 Wh / kWp par jour Cas 1: Eclairage Puissance: 132 Wp Cas 2: Eclairage + petite consommation de 1500 Wh Puissance: 480 Wp 2 panneaux P 60-36 GET AK 1 régulateur PR 1515 Groupe de batteries 90Ah / 12V 4 panneaux M 120-72 GET AK 1 régulateur PR 3030 Groupe de batteries 155 Ah / 24V 1 onduleur AJ 1300-24 Prix: € 5 450 (HTVA)* Région II Production moyenne / jour 4550 Wh / kWp Moins bon mois : Décembre 3850 Wh / kWp par jour Prix: € 2 200 (HTVA)* Puissance: 132 Wp Puissance: 420 Wp 2 panneaux P 60-36 GET AK 1 régulateur PR 1515 Groupe de batteries 90 Ah / 12V 4 panneaux M 120-72 GET AK 1 régulateur PR 3030 Groupe de batteries 155 Ah / 24V 1 onduleur AJ 1300-24 Prix: € 5 150 (HTVA)* Région III Production moyenne / jour 5100 Wh / kWp Moins bon mois : Juillet 4675 Wh / kWp par jour Prix: € 2 200 (HTVA)* Puissance: 100 Wp 1 panneaux M 120-72 GET AK 12V 1 régulateur PR 1515 Groupe de batteries 90 Ah / 12V Puissance: 360 Wp 3 panneaux M 120-72 GET AK 1 régulateur PR 3030 Groupe de batteries 155 Ah / 24V 1 onduleur AJ 1300-24 Prix: € 4 800 (HTVA)* Prix: € 2 000 (HTVA)* * Les prix sont entendus hors TVA et sont valables jusqu’au 31.12.2007. Les marchandises sont au départ dans le magasin à Bruxelles. Belpower se réserve le droit à des changement sur les systèmes présentés ci dessus en fonction de la disponibilité des marchandises. D’éventuelles adaptations de prix peuvent en découler. Belp elpowe ower Système PV autonome pour des installations de puissances plus élevées Lorsqu’un éclairage ou une petite application de quelques Wh par jour sont requis, les applications présentées ci-dessus offrent une bonne solution. Dans le cas où ces installations ne suffisent pas, une installation sur mesure peut toujours être calculée. Voici quelques données nécessaires pour ce calcul : • • • • Pays / région de l’installation Liste des applications Utilisateurs DC avec une certaine durée d’utilisation désirée pour chacun d’eux Utilisateurs AC avec une certaine durée d’utilisation désirée pour chacun d’eux Autonomie requise (pour le dimensionnement du groupe de batteries) Profil d’utilisation (schéma expliquant quand chaque application est active) En fonction de la puissance, l’installation peut être reliée à un système autonome de base (panneaux, régulateur, groupe de batteries et éventuellement onduleur). Pour des réalisations plus grandes (>2 à 3kW), il existe un autre principe d’installation. Avec un système Sunny Island (SI) on peut monter jusqu’à 78 kW avec une application autonome. Ce système peut coupler à des panneaux photovoltaïques d’autres sources d’énergie comme l’éolien, l’hydraulique, la co-génération, le diesel, etc. Belpower peut réaliser une étude pour l’installation désirée moyennant le payement de € 450 qui sont déduit de la facture finale lors de l’installation. Le schéma de principe d’une installation de ce type est donné ci-dessous : Batteries Générateur Diesel Sunny Island Panneaux solaires Onduleur Eolienne Onduleur Belp elpowe ower Autre application des systèmes autonomes: La Pompe Hydraulique PV Réservoir de stockage d’eau Régulateur Panneaux solaires (2 panneaux de 108 Wp) Pompe hydraulique Solaflux Différentes profondeurs et débit sont possibles La pompe solaire Solaflux peut pomper de l’eau jusqu’à une profondeur de 150 m relativement peu d’énergie. Pour des profondeurs inférieures à 50 m, des débits de 550 – 650 litres / jour sont accessibles. Les modules solaires (1 ou 2 modules de 108 Wp) sont joints sur le régulateur de la pompe. En journée, le régulateur n’a, grâce aux modules solaires, pas besoin de batteries pour alimenter la pompe. Tant que le soleil est présent et que les panneaux livrent suffisamment de puissance, la pompe peut donc rester en service. Durant la nuit, la pompe peut éventuellement aussi être alimentée avec un petit groupe de batteries afin que l’eau puisse être pompée. Dimensions Poids Voltage d’entrée Accessoires cylindre 760 mm x 98mm 14kg 20 – 70V DC 2 Câbles électriques 3 x 2,5mm jusque 80m 2 3 x 4 mm > 80m Installations photovoltaïques autonomes Polypropylène de 8 mm Corde de sécurité Corde 3 modèles possibles : • • • Piston 3 mm Piston 2,6 mm Piston 2 mm Petit dénivelé, grand débit Profondeur moyenne, débit moyen Plus grandes profondeurs avec un débit plus petit La pompe est prévue pour fonctionner sans difficulté dans une eau trouble et dans un milieu corrosif. Prix Le prix indicatif pour cette installation comprenant la pompe, la boîte de régulation et 2 modules solaires est de € 3 068,- (prix sans TVA et valable jusqu’au 31.12.2007. Les marchandises sont entreposées dans le magasin à Bruxelles) Belp elpowe ower Autre application des systèmes autonomes: Luminaires et lampadaires PV En jardin, en terrasse, ou dans les allées, cette gamme de 8 luminaires et lampadaires photovoltaïques permet, grâce aux diodes LED de teintes blanches et ambrées et à ses modules photovoltaïques raccordés à des batteries performantes à l’autonomie particulièrement confortable, un éclairage tout en douceur sans pose de câbles électriques. Belp elpowe ower