Installation Autonome : Guide Technique Solaire Photovoltaïque

Créer une installation totalement autonome en zone rurale ou isolée demande une
planication soignée et une connaissance des technologies disponibles pour garantir
une autonomie énergétique able et durable. Voici des informations techniques
détaillées pour concevoir un tel système.
1. Composants principaux d'une installation autonome
A. Panneaux solaires photovoltaïques
• Type :
o Monocristallins : Rendement élevé (~20-23 %), idéal pour des zones avec
un bon ensoleillement.
o Polycristallins : Moins chers, mais rendement légèrement inférieur (~15-
18 %).
• Puissance requise : Calculée en fonction des besoins énergétiques journaliers.
o Exemple : Pour une consommation journalière de 10 kWh, il faut environ 3
kWc (dans une région avec 4 heures d’ensoleillement moyen journalier).
B. Batterie de stockage
• Technologie :
o Lithium-ion : Haute densité énergétique, longue durée de vie (~10-15
ans), faible entretien.
o Plomb-acide : Moins cher, mais durée de vie limitée (~5-7 ans), nécessite
un entretien.
o Sodium-ion : Une alternative émergente, moins coûteuse, durable, et
adaptée aux conditions extrêmes.
• Capacité nécessaire :
o Calcul :
(Consommation journalieˋre×jours d’autonomie souhaiteˊs)/profondeur d
e deˊcharge(\text{Consommation journalière} \times \text{jours
d’autonomie souhaités}) / \text{profondeur de décharge}.
o Exemple : Pour 10 kWh/jour avec 3 jours d’autonomie et une profondeur
de décharge de 80 %, il faut :
10×3/0,8=37,5 kWh10 \times 3 / 0,8 = 37,5 \, \text{kWh}.
C. Onduleur

• Convertit le courant continu (CC) des panneaux et des batteries en courant
alternatif (CA) utilisable par les appareils.
• Types d'onduleurs :
o Hybrides : Intègrent la gestion des batteries.
o De charge : Gèrent uniquement la conversion CC/CA.
• Puissance de l'onduleur :
o Égale ou légèrement supérieure à la puissance maximale utilisée par les
appareils simultanément.
o Exemple : Si le pic de puissance est de 5 kW, prévoir un onduleur de 5 à 6
kW.
D. Régulateur de charge
• Protège les batteries contre les surcharges ou les décharges profondes.
• Types :
o PWM (Pulse Width Modulation) : Moins coûteux, adapté aux petites
installations.
o MPPT (Maximum Power Point Tracking) : Plus eicace (~30 % de
rendement en plus), recommandé pour des systèmes moyens à grands.
2. Étapes pour concevoir une installation autonome
A. Analyse des besoins énergétiques
1. Liste les appareils et leur consommation en kWh.
2. Identie les périodes de forte consommation.
3. Calcule la consommation annuelle moyenne et les pics journaliers.
B. Dimensionnement
Exemple concret :
• Appareils utilisés : Réfrigérateur (1 kWh/jour), éclairage (0,5 kWh/jour), pompe à
eau (2 kWh/jour), autres appareils (1,5 kWh/jour).
• Consommation totale : 5 kWh/jour.
• Production solaire nécessaire :
5 kWh/jour/4 heures d’ensoleillement moyen=1,25 kWc5 \, \text{kWh/jour} / 4 \,
\text{heures d’ensoleillement moyen} = 1,25 \, \text{kWc}.

o Ajoute une marge de sécurité de 30 % pour les jours moins ensoleillés,
soit 1,6 kWc.
C. Choix des composants
• Panneaux solaires : 5 panneaux de 350 W chacun (1,75 kWc).
• Batteries : Capacité de stockage de 15 kWh pour 3 jours d’autonomie.
• Onduleur hybride : 3 kW, avec fonction de gestion des batteries.
3. Gestion de l’énergie et optimisation
• Priorité de consommation :
o Alimenter directement les appareils avec l’énergie solaire disponible en
temps réel.
o Stocker le surplus dans les batteries.
o Dénir des plages horaires pour les appareils non essentiels (ex. machine
à laver).
• Économie d’énergie :
o Utiliser des appareils basse consommation (LED, classe A+++).
o Isoler thermiquement les bâtiments pour réduire les besoins en
chauage/refroidissement.
• Supervision intelligente :
o Installer un système de monitoring connecté pour suivre la production, la
consommation, et le stockage en temps réel (ex. Victron Energy, SMA
Sunny Home Manager).
4. Autres technologies complémentaires
• Éolienne domestique : Fournit une source d’énergie supplémentaire, surtout
utile par temps nuageux et venteux.
• Capteurs solaires thermiques :
o Pour chauer l’eau sanitaire ou alimenter un plancher chauant.
o Réduit la consommation d’électricité liée au chauage.
• Générateur de secours :

o Fonctionne au gaz ou au biodiesel pour pallier des périodes prolongées
sans soleil.
5. Points à surveiller
• Qualité des composants : Investir dans des panneaux, batteries et onduleurs
ables pour garantir une longue durée de vie.
• Température : Les performances des batteries diminuent en cas de
températures extrêmes. Prévois une isolation thermique pour l’installation.
• Réglementations locales : Vérie les restrictions et subventions applicables aux
zones rurales.
• Planication des entretiens : Assure un contrôle régulier des batteries et des
panneaux pour éviter les pertes d’eicacité.
6. Coût estimé pour un système autonome
Pour une maison rurale consommant 10 kWh/jour :
• Panneaux solaires : ~5 000 € (15 panneaux de 400 Wc à ~330 €/panneau).
• Batteries : ~10 000 € pour 30 kWh de stockage en lithium-ion.
• Onduleur hybride : ~2 000 €.
• Accessoires et installation : ~3 000 €.
• Total : Environ 20 000 € à 25 000 €.
Avec ces données techniques, tu peux concevoir un système adapté à ton
environnement. Si tu veux des conseils plus spéciques ou une simulation pour un site
donné, je peux approfondir !
Pour une consommation annuelle de 36 000 kWh, il s'agit d'une installation de grande
taille, adaptée par exemple pour une grande maison, une ferme, ou une petite
entreprise en zone rurale. Voici un dimensionnement détaillé et les étapes nécessaires
pour répondre à ce besoin.
1. Analyse de la consommation énergétique
Consommation moyenne journalière :

36 000 kWh÷365 jours=98,63 kWh/jour
Consommation horaire moyenne :
Si nous répartissons cette consommation sur une journée de 24 heures :
98,63 kWh÷24=4,11 kW/h
Cela correspond à une puissance moyenne continue de 4,11 kW, mais les pics de
puissance (lorsque plusieurs appareils fonctionnent simultanément) peuvent être plus
élevés. Nous devons donc prévoir un système qui couvre ces besoins tout en tenant
compte des marges de sécurité.
2. Dimensionnement de l'installation solaire
A. Production solaire requise :
En supposant une production moyenne de 4 heures d’ensoleillement eicace par jour
(Europe centrale), il faut que les panneaux solaires produisent :
98,63 kWh/jour÷4 heures=24,66
B. Nombre de panneaux nécessaires :
Si l’on utilise des panneaux photovoltaïques de 400 Wc chacun :
24,66 kWc÷0,4 kWc/panneau=61,65 panneaux
Arrondissons à 62 panneaux pour assurer une marge de sécurité.
• Surface nécessaire : Un panneau de 400 Wc mesure environ 2 m², donc :
62 panneaux×2 m²=124 m²62
Il faudra prévoir au moins 130 m² de surface disponible, idéalement orientée plein sud.
3. Dimensionnement du stockage
A. Besoins de stockage
Pour une autonomie complète, incluant les jours sans soleil (3 jours d’autonomie est
une moyenne courante) :
98,63 kWh/jour×3 jours=295,89 kWh
En utilisant des batteries avec une profondeur de décharge maximale de 80 % (lithium-
ion) :
295,89 kWh÷0,8=369,86 kWh