Guide de dimensionnement d'une installation photovoltaïque domestique

DIMENSIONNEMENT D’UNE
INSTALLATION
PHOTOVOLTAÏQUE DOMESTIQUE
Objectifs :
-
Calcul de la consommation journalière
-
Dimensionnement d’installation en mode isolé (panneaux,
régulateur, batteries, convertisseur, ...)

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1. Définir la puissance instantanée maximale de consommation
Pour cela il vous faut lister les équipements qui seront alimentés par l’installation.
La puissance instantanée maximale correspondra à la puissance cumulée maximale des
équipements qui seront utilisés en même temps.
Tableau 1: Recensement des appareils domestiques
2. Déterminer la consommation journalière
La consommation journalière (Ec) s’exprime en Wh/j. Il suffit de lister le nombre d’heures
d’utilisation par jour de chaque équipement, et de multiplier par la puissance de chaque
équipement.
Tableau 2: Consommation journalière totale
Appareils Puissance Nombre d’heures
d’utilisation par jour
Consommation
journalière
Réfrigérateur
300w
24h
7200w
Climatisation
1200w
12
h
144
00w
Lave-linge
500w
1
h
50
0w
TV
170w
9
h
153
0w
PC
70w
6
h
42
0w
Eclairage
75w
1
4
h
105
0w
Total
2315 w
66h 25100w
3. Déterminer l’énergie électrique à produire chaque jour en tenant compte
les différentes pertes
A chaque niveau de l’installation il y a des pertes d’énergie sous forme de chaleur.
Par exemple au niveau des câbles, une partie de l’électricité qui les parcourt est dissipée en chaleur
(effet joule). L’énergie à produire est calculée en tenant compte d’un rendement global du système
de 75 % (pertes de 25 %)
Appareils Puissance
Réfrigérateur 300w
Climatisation
1200w
Lave-linge 500w
TV
170w
Ordinateur portable 70w
Eclairage
75w
Total 2315 w

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 Consommation journalière : 25 100 Wh/j
 Pertes estimées : 25 %
 Énergie à produire :
𝑬𝒑=𝟐𝟓𝟏𝟎𝟎
𝟎.𝟕𝟓 = 𝟑𝟑𝟒𝟔𝟕 𝑾𝒉/𝒋
Donc l’installation doit produire environ 33.5 kWh par jour.
4. Définir la tension de la batterie ou du parc de batterie
Nous pouvons choisir la tension de travail en fonction de la puissance selon ces règles d’usage :
Si Pmax<400W =>Tension des batteries = 12V
Si Pmax<1500W =>Tension des batteries = 24V
Si Pmax>1500W => Tension des batteries = 48V
On a Pmax (2315W) >1500w donc la tension des batteries est 48v
N.B : Quand la puissance dépasse 2 kW, 48 V devient presque toujours la norme dans les
installations domestiques hors réseau.
5. Comment choisir la(les) batterie(s) ?
La capacité de la batterie (C) s’exprime en Ah et se calcul de la manière suivante :
𝐶(𝐴ℎ) = 𝐸𝑛𝑒𝑟𝑔𝑖𝑒ℎ
∗ 𝐴𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑒(𝑗)
𝑇𝑒𝑛𝑠𝑖𝑜𝑛()∗ 𝐷𝑂𝐷(%)
Nota Bene :
Pour dimensionner les batteries, il faut définir le nombre de jour d’autonomie que vous souhaitez,
de sorte à pouvoir être alimenté en cas de temps très nuageux.
Le taux de décharge (DOD%) dépend du type de batterie choisi. En l’absence de cette information,
nous vous recommandons de prendre 80%.
𝐶(𝐴ℎ)=25 100 ∗ 1
48 ∗ 0.8
C(Ah) = 653.6 Ah ≈ 654 Ah

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6. Comment faire le câblage des batteries choisies ?
En supposant que nous voulons utiliser des batteries GEL de capacité unitaire 200Ah et 12V.
L’association des batteries peut se faire en série ou en parallèle, selon les besoins d’additionner les
tensions (V) ou les capacités (Ah).
i. Obtenir la tension du système (48V)
Nous rappelons que :
𝑁 =𝑉
è
𝑉
=48
12 =4 𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑖𝑒𝑠 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒
ii. Obtenir la capacité requise (654Ah)
Nous rappelons que :
𝑁 =𝐶
𝐶
=654
200 = 3.27 ≈ 4 𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑖𝑒𝑠 𝑒𝑛 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑙è𝑙𝑒
Le parc sera composé de :
 4 batteries en série
 4 branches en parallèle
Donc : 16 batteries de 12 V – 200 Ah
Caractéristiques du parc :
 Tension : 48 V
 Capacité : 800 Ah
(800 Ah > 654 Ah → marge de sécurité)
Figure 1: Schéma logique

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7. Déterminer la puissance crête de l’installation photovoltaïque ?
𝑷𝒄 = 𝑬𝒏𝒆𝒓𝒈𝒊𝒆_𝒑𝒓𝒐𝒅𝒖𝒊𝒕𝒆(𝑾𝒉/𝒋)
𝑰𝒓
Avec Ir : Coefficient d’irradiation solaire
Pour définir Ir, nous vous conseillons d’utiliser le logiciel PVGIS, onglet « données mensuelles »
qui permettent de tenir compte de l’inclinaison.
Ir= 6.05
𝑷𝒄 = 𝟑𝟑 𝟒𝟔𝟕
𝟔.𝟎𝟓 =𝟓 𝟓𝟑𝟏.𝟕 𝑾𝒄
Donc l’installation photovoltaïque doit avoir une puissance d’environ :
5.53 kWc
8. Choisir le type des panneaux à utiliser, justifier votre réponse ?
Le choix des panneaux photovoltaïques monocristallins de 400 W se justifie par :
 Leur rendement élevé (18–23 %)
 Leur meilleure production énergétique sur une surface réduite
 Leur durée de vie élevée
 Leur puissance unitaire élevée, permettant de réduire le nombre total de
panneaux nécessaires dans l’installation.
Ces caractéristiques en font une solution particulièrement adaptée aux installations
photovoltaïques domestiques.
9. Déterminer le nombre des panneaux photovoltaïques de l’installation PV ?
Le nombre de panneaux photovoltaïque est déterminé par :
𝑁 = 𝑃ê
𝑃 =5 532 400 = 13.83
Donc on prendra N = 14 panneaux.
Installation photovoltaïque obtenue jusqu’ici :
 Puissance PV : 5.6 kWc