VOLTS x AMPERES = WATTS
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Systèmes énergies renouvelables. http://www3.sympatico.ca/gemifi/batteries.htm Vous vous êtes procuré un panneau solaire photovoltaïque ou une éolienne, voir une mini station hydro électrique (chanceux !) et vous envisagez de charger vos batteries avec votre nouvelle acquisition. L'erreur commune pour les copains pressés est de connecter directement le positif et le négatif de la source sur les pôles positifs et négatifs des batteries. Si cela peut fonctionner, il y a de fortes chances que cela ne durera pas. Que faire ? L'installation la plus simple est visible sur la figure A. Que vous utilisiez un seul panneau solaire ou panneau solaire ET éolienne ou station hydro, une isolation source/stockage se fera idéalement à l'aide de diodes Schottky. La chute de tension sera de 0,4 volts pour une Schottky versus 0,7 volts pour une diode conventionnelle. Utilisez des diodes d'un ampérage suffisant avec une marge de sécurité d'au moins 25%. Avantage du système vous isolez la source et le stockage particulièrement si vous utilisez un panneau solaire qui risque de vider votre batterie la nuit ou si votre éolienne est équipée d'un générateur CC au lieu d'un alternateur elle va tourner en moteur si vous n'avez pas de relais de protection. Inconvénient : Ce système n'a pas de régulation. Votre panneau solaire vers midi peut débiter une tension de 16 volts voir plus. Une éolienne sans régulation va générer une tension qui peut devenir dangereuse pour la batterie. Un régulateur de charge va solutionner le problème. La figure B démontre le principe d'installation. Avantage. Vos batteries vont recevoir un courant/tension adéquats. Si la batterie est faible la charge s'effectue normalement. Lorsque la batterie a atteint son point max de charge le régulateur n'envoie qu'un faible courant d'entretien. Inconvénient. Dans les cas A et B aucune protection de décharge minimum n'est assurée. La seule protection est un fusible pour les courts circuits accidentels. Un oubli d'un appareil sous tension et vos batteries risquent la décharge totale bien en dessous de la limite permissible et une récupération bien aléatoire. Un régulateur limiteur de décharge va solutionner le cas. La figure C indique une installation complète, sécuritaire hormis la non présence sur les dessins de parafoudre indispensables que vous n'oublierez pas d'installer. Une telle installation fonctionnera sans surveillance ou presque pour des mois. C'est rassurant. Connection des batteries. La configuration des batteries peut poser quelquefois quelques questions pour l'amateur. Les quelques schémas qui suivent vont vous aider. Prenons comme exemple un lot de 4 batteries de 6 volts qui offrent fréquemment une réserve confortable. Notre choix pour les exemples, 4 batteries 6 volts 75 ampères. Dans la confguration de gauche les 4 batteries sont connectées en parallèle. Voltage 6 volts, ampérage 4 fois 75 ampères = 300 ampères. Puissance en Watts : 6 volts fois 300 ampères = 1800 Watts. Dans ce montage nous retrouvons nos 4 batteries connectées cette fois en série-parallèle. Voltage 12 volts. Ampérage 2 fois 75 ampères = 150 ampères Puissance en Watts : 12 volts fois 150 ampères = 1800 Watts. Chaque groupe de deux batteries étant en série, le courant total est identique circulant dans chaque batterie d'un groupe de deux. Dans ce montage nous retrouvons nos 4 batteries connectées cette fois en série. Voltage 24 volts. Ampérage 1 fois 75 ampères = 75 ampères Puissance en Watts : 24 volts fois 75 ampères = 1800 Watts. Les 4 batteries étant connectées en série, le même courant circule dans les 4 batteries. Nous voyons dans ces trois exemples, avec 4 batterie identiques, la somme en Watts demeure la même. Le voltage varie selon la configuration ainsi que le courant débité. Batteries différentes Il arrive quelquefois que l'on ne dispose pas de batteries identiques. Connecter en parallèle des batteries de sources différentes mais de même voltage n' est pas recommandé. En effet, les batteries les plus faibles risquent de décharger les batteries les plus puissantes. Le remède est simple. Utilisez des diodes de puissance comme indiqué. Ces diodes isoleront les batteries tout en assurant un service adéquat. Une chute de tension de 0,7 volts par diode sera a en tenir compte. Charger 12 volts, utiliser 24, 26, 48... Sur ce schéma à gauche nous utilisons soit des relais ou des commutateurs de puissance. Avec ce système l'on ne peut que charger ou décharger les batteries mais NON de façon simultanée. AVIS. Compte tenu que l'on peut atteindre très vite des tensions dangereuses, nous vous recommandons de prendre des mesures de sécurité adéquates pour ce genre de montage. L' auteur décline toute responsabilité implicite ou explicite. Ce schéma n'est présentés qu'à titre indicatif. L'électronique. Votre système pourra être simple, néanmoins robuste. Un comparateur électronique décèle la présence /absence de courant venant de votre source et un autre comparateur décèle la tension minimale admissible de la batterie en fonction décharge. Un tel circuit peut se construire avec peu de frais et d'éléments électroniques, souvent de récupération. Fouillez vos tiroirs ! Si les commande des contacts "puissance" peuvent s'effectuer avec des relais de puissance ou des relais miniatures commandés par la sortie de comparateurs suivis de relais de puissance, cette solution simple offre cependant un inconvénient en CC. La coupure crée immanquablement des étincelles qui ont la mauvaise habitude de "bouffer" les contacts des relais à moins d'un système de protection adéquat au moyen de résistances et condensateurs ou de diodes qui amortissent. Les manufacturiers se dirigent de plus en plus vers la technologie Transistors de puissance, Mofsets, Triacs, non sans raison. Les schémas suggérés pourront peut-être répondre à vos besoins. Le régulateur de charge est commandé par un 555 classique. La tension d'alimentation est stabilisée par un 7805 qui alimente également U1 qui commande le limiteur de décharge. Ajustements, exemples seulement : Pour le régulateur les valeurs (elles peuvent varier selon votre montage) sont : Tension maximum (coupure) de la batterie 15,5 V = ajustez le potentiomètre de 20 k pour une tension de 5,20V mesurée sur la porte 6. 15V = 5,40V. 14,5V= 5,60V. 14V = 5,80V. La porte 2 commande la mise sous tension (tensions de charge ) lorsque la batterie est en dessous d'un seuil limite inférieure. Ajustez le deuxième potentiomètre de 20k pour une tension limite de : 11,5V = 3,50V mesurés sur la porte 2. 12V = 3,40. 12,5V = 3,20V. 13V = 3,10 La sortie sur la porte 3 fonctionne :Tension max d' environ 12 volts lorsque la tension mesurée sur la porte 2 est approximativement la moitié de la tension référence sur la porte 5. Tension (zéro) lorsque la tension de la porte 6 est supérieure d' environ 0,5volts au-dessus de la tension référence de la porte 5. Cette commande peut piloter tout système de votre imagination. Ici après le pointillé une suggestion de commande à l'aide d'un transistor de puissance Darlington qui vous évitent bien des complications de montage. Vous pouvez également utiliser tout transistor de puissance d'un modèle de 10 à 30 ampères qui sera commandé soit par un Op amp ou un transistor de petite puissance. Idem si vous envisagez l'utilisation d'un Mofset si les puissances sources en jeu sont plus importantes. Le circuit limiteur de décharge est tout aussi simple. Un comparateur constitué d'un LM1458, LM 318, Ua 741, LM393, etc, voire, un comparateur de voltage du type CA311 ou LM 723 fera l'affaire. Encore une fois votre débrouillardise peut faire des miracles ! La porte négative reçoit une tension de référence provenant du 7805. La porte positive est ajustable par le potentiomètre de 100k. Lorsque la tension tombe en dessous d'une valeur limite déterminée par le diviseur de tension constitué par le potentiomètre de 100k la sortie de U1 tombe à zéro et interdit de ce fait le fonctionnement du Mofset. Votre batterie est protégée d'une décharge accidentelle. C'est le but cherché. Suivant le type de Mofset utilisé vous aurez peut-être besoin d'une tension supérieure à la tension de sortie de U1. Un ampli de tension à l'aide d'un second Op amp ou d'un transistor sera nécessaire à la sortie de U1. Certains manufacturiers utilisent un simple oscillateur à l'aide d'un CMOS 4011 ou un classique Opamp suivi d'un multiplicateur de tension pour cette fonction. C'est a essayer si le coeur vous en dit ! Le schéma suivant vous donne une bonne indication de ce qu'il est possible de faire. Vous remarquerez que dans ce schéma le Mofset est sur la commande source et le transistor de puissance est sur la commande utilisation à l'inverse du schéma précédent. Cela démontre la grande variété de circuits possibles. Des dizaines de bouquins sont disponibles sur le marché avec des schémas "prêts a construire ". Tensions de sécurité charge/décharge suggérées suivant le type de batterie. Valeurs générales Batterie auto. Tension charge "Arrêt" = 14,5 volts. Tension "décharge" Marche = 12,0 volts. Batteries de camion, traction, marine. Tension charge OFF = 15 volts. Tension ON = 12 volts à 11,5 volts Batterie a décharge profonde. Tension OFF 15,5 volts. Tension ON = 10, 75 à 11,5 volts Utilisations extrêmes. Batterie auto. Tension max 15 volts. Tension minimale 10,75 volts (danger de destruction en dessous de cette tension limite. La batterie risque d'être irrécupérable ! Batterie de camion, traction, marine. Tension max 16,5 volts. Tension minimale. 10,75 volts Batterie à décharge profonde. Tension max 15,5 volts. Tension minimale 10,75 volts. Idéalement une batterie au plomb ne devrait jamais descendre en dessous d'une tension de 1,75 volts par cellule élémentaire soit 10,50 volts pour une batterie conventionnelle, (en dessous de cette tension limite la récupération devient difficile ) A partir de 14,5 volts une batterie commence à "bouillir" et un dégagement gazeux se produit. C'est NORMAL. Ce phénomène peut être un avantage lorsque les cellules de votre batterie présentent une différence de tension d'une cellule à l'autre. En continuant une charge après la tension optimale atteinte, exemple 15 volts, laissez votre batterie en charge lente 4 à 6 heures supplémentaires. Cela aura pour effet d'égaliser la tension des cellules. N'oubliez pas cependant de compenser les pertes d'électrolyte par de l'eau distillée et SEULEMENT de l'eau distillée ! Quelques suggestions complémentaires : Les câbles d'amenée seront d'un calibre important afin d'éviter les pertes en ligne. Une densité de 8 ampères par mm2 au grand max est souhaitable. Évitez les trop grandes longueurs. A partir de 5 mètres, les pertes de tension en circuit 12 volts deviennent importantes avec des fils de trop faible section. Remarque : Les fils alimentation 110 ou 220 volts ne conviennent pas sauf s'ils sont d'un gros calibre ! Exemple : Un fil de jauge AG #14 ne permettra qu'un courant de 10 ampères pour une courte longueur (diam 1,63mm, section 2,08mm2) alors qu'un fil jauge AG #10 permettra un courant de 25 ampères sur une courte longueur (diam 2,59mm, section 5,27mm2). Si vous envisagez un onduleur (convertisseur CC à CA) , vous utiliserez des câbles souples de gros calibre du type câbles pour l'assistance au démarrage de véhicule à véhicule, faciles à se procurer et peu coûteux. Les calibres AWG de # 6 à # 1,0 (13,3mm2 à 53,5mm2) sont recommandées. Plus fort sera le calibre, moins importantes seront les pertes ohmiques. Souvenez-vous que chaque portion de volt compte dans une installation autonome 12 volts ou 24 volts. Si vous installez un système d'éclairage basse tension, optez pour des lampes halogène ou idéalement par des tubes fluorescents basse tension du type utilisé dans les camping cars. Moins gourmand en consommation. Vos appareils et accessoires basse tension se comporteront bien également avec une telle source. Attention ! Certains appareils de communication n'aiment pas des tensions supérieures à 15 volts, chose qui peut facilement survenir lors de forts vents (éolienne) ou d'une journée particulièrement ensoleillée (photovoltaïque). Un régulateur de tension serait un bon investissement. Pensez-y ! Le schéma proposé ci-après n'est qu'un montage possible parmi des dizaines possibles. Ce régulateur simple est efficace et construit en une soirée. L'entrée s'effectue via une résistance de 0,1 à 1 ohm suivant la demande en courant. Le transistor de puissance monté sur un bon radiateur est commandé par T2 et T3 dont la tension référence sur la base de T2 et la tension mesurée en T3 qui est ajustable selon les besoins. La diode zener sera choisie en fonction des tensions stabilisées désirées. Une diode zener de 6,8 volts à 12 volts 1watt stabilisera la tension de sortie suivant vos besoins. X1 et X2 sont destinées à un remplacement éventuel de la résistance émetteurs par une commande extérieure de votre choix. Commutation Les interrupteurs d'éclairage communs pourront êtres utilisés avec une marge de 50% de leur capacité. Exemple: Europe 220 volts.CA/10 amp ou Amérique du Nord 110 volts.CA/15amp = 5 amp grand max en 12 volts CC. Certains interrupteurs pour le CC basse tension ou 110/220 volts CC sont disponibles sur le marché. Plus coûteux mais plus sécuritaires. A vérifier avec votre fournisseur. Un condensateur de 0,1 yF ou condensateur de 0,1 yF plus une résistance de 100 ohms en série seront connectés sur les bornes entrées sortie des interrupteurs afin d'amortir des étincelles toujours possibles en fonction CC. La même technique sera appliquée pour la section fusibles. Votre batterie sera installée si possible dans un local non habité dont la température sera stable. Une température de 18 à 25 degrés Celsius est idéale. Ménagez une ventilation adéquate si vous avez plusieurs batteries de puissance et un fort courant de charge/décharge. Un dégagement de gaz inflammable (hydrogène) est toujours possible, donc pas d'allumettes pour vérifier les niveaux ! DANGER d'explosion ! Encore une fois ayez toujours à disposition du bicarbonate de soude pour neutraliser les dégâts d'acide toujours possibles ! Si votre batterie doit demeurer à l'extérieur une boîte bien isolée est recommandée tant pour la protéger du soleil que des températures froides. A partir de moins 10 degrés Celcius votre batterie vous offrira un maigre rendement. Inversement, si votre batterie est sous un climat chaud et une température supérieure à 25 degrés Celcius elle verra son électrolyte partir en vapeur bien rapidement. Ces pertes seront rapidement compensées par de l'eau distillée. Onduleurs CC à CA. (Convertisseurs) Il existe plusieurs types d'onduleurs (convertisseurs). Le bon marché sera un onduleur à signaux carrés. Ce type est OK seulement pour l'éclairage. N'envisagez pas son utilisation pour votre TV qui verra son image diminuée considérablement ou tenter d' actionner un moteur ou un transformateur qui risquent fort de brûler. Un second modèle produit des signaux "carrés arrondis". Ce n'est qu'une astuce de filtrage en sortie. Même recommandations que pour signaux carrés. Un autre modèle produit des signaux en dents de scie. A prohiber malgré son faible prix. Interférences radio et rendement souvent déplorable ! Des modèles plus performants sont offerts depuis quelques années. Le modèle, signaux triangulaires est de moins en moins utilisé. Il est remplacé avantageusement par : Le modèle appelé "sinusoïde modifiée" qui est un convertisseur piloté par un oscillateur à signaux en triangle ou en signaux carré eux-même découpé en escaliers. Les modèles les moins chers possèdent environ 12 à 14 escaliers par demi-sinusoïde. Les modèles de bonne qualité verront jusqu'à 50 escaliers et plus par demi-sinusoïde. Ce type de convertisseur (onduleur) va actionner sans difficultés la majorité de vos équipements CA à l'exception de certains moteurs qui n'aiment pas trop cette forme de signal. Enfin les modèles plus récents offrent en sortie des signaux sinusoïdaux vrais ou synthétisés et permettent le fonctionnement de tout appareillage CA y compris les moteurs. L'oscillateur pilote est souvent un oscillateur quartz dont la fréquence est divisée pour obtenir du 50 ou 60 hertz. La stabilité de fréquence est égale au réseau et la distorsion harmonique très faible. A noter : Les moteurs au démarrage demandent une forte intensité. Pensez à relever le courant de démarrage qui est fréquemment deux à trois fois le courant fonction. Un convertisseur de bonne qualité acceptera au démarrage une demande de courant supérieure pour quelques secondes. Votre choix pour l'exemple : Moteur CA en régime normal 5 ampères 220 volts = 1100 watts. Au démarrage il lui faudra au moins 3 kW de puissance. Un convertisseur de qualité de 1500 watts répondra aisément à la demande instantanée de 2 à 3 fois le courant de régime normal tout en ayant une réserve de 400 watts pour d'autres circuits une fois que votre moteur aura démarré et sera en régime de croisière. Déterminer la capacité de votre système. L'expression la plus facile sera d'utiliser les Watts évitant bien des confusions. Voyez le tableau Watts (Alternat) Pour le radio amateur ou l 'utilisateur de moyens de communications, la préoccupation sera la réserve nécessaire pour opérer en tout confort ses transceivers lors de contacts hors site ou en cas de situation d'urgence. L'usager d'une résidence non connectée au réseau se préoccupera plus des besoins essentiels de fonctionnement de la résidence primcipale ou secondaire lors de délestage du réseau. Le propriétaire d'un voilier ou d'une île déserte Y'en a qui ont de la chance !!! se préoccupera du plus d'autonomie possible. La méthode la plus simple est de comptabiliser les besoins en tenant compte de la durée de fonctionnement de chaque appareillage et de prévoir une réserve de fonctionnement d'au moins trois jours. Pour exemple : Appareil A = 1 heure/jours fois 22 amp fois 12 volts = 264 watts Appareil B = 2 heures/jour fois 5 amp fois 12 volts = 120 watts Éclairage basse tension. 4 heures/jour fois 4 amp fois 12 volts = 192 watts Le total des trois valeurs nous donnent 576 watts. En supposant une réserve de trois jours nous aurons besoin de 1728 watts. 1728 watts divisés par 12 volts (si utilisation batteries de 12 volts) sera égal à 144 ampères. 144 ampères est la réserve idéale. Deux batteries de 80 ampères en parallèle feraient l'affaire. Une petite éolienne de 150 a 300 watts fonctionnant deux a trois heures par jour ou 6 a 10 heures un jour sur deux ou sur trois suffira a combler les besoins immédiats. Tout supplément sera bienvenu ! Remarque: La tension de 12 volts n'est qu'une référence. Celle-ci est d'au moins 12,5 volts pour une batterie du type conventionnelle, idéalement 12,75 volts. Si nous chargeons notre batterie (ceci n'est qu'un exemple) à l'aide de panneaux solaires photovoltaïques qui produisent (pour l'exemple) au cours d'une journée normalement ensoleillée (6 heures efficaces en moyenne) : 100 % durant 2 heures/jour. 75 % durant 3 heures/jour et 50 % pour une heure/jour... Il nous faudrait pour combler ces besoins quotidiens (576 watts/jour) : Pour l' exemple, avec des panneaux photovoltaiques standards de 50 watts. Un seul panneau fournirait, (exemple seulement) : 2 heures a 100 % = 100 watts. 3 heures a 75 % = 112,5 watts. 1 heure a 50 % = 50 watts. Total = 262,5 watts/quotidien (valeur théorique !) pour un seul panneau. Nous avons besoin de 576 watts/jour. Deux panneaux fourniraient seulement 525 watts, donc déficit. Trois panneaux seraient la solution idéale (787,5watts) en vous procurant un surplus d'énergie apte a combler les jours sans soleil. Souvenons nous que le soleil ne brille que le jour alors qu'une éolienne peut très bien fonctionner également la nuit ! Cette méthode nous donne l'assurance d'une bonne charge de notre batterie les jours ensoleillés ou venteux tout en ayant en réserve trois jours de fonctionnement. ça "marche"? Dans cet ouvrage, j'essayerai d'éviter au maximum les détails techniques. Après tout, on n'a pas besoin d'avoir les connaissances d'un mécanicien pour conduire une voiture. Il faudra, cependant, se familiariser avec certaines notions de base, car le photovoltaïque ne fait pas partie de notre vie quotidienne. C'est cette logique de simplification qui me conduira à faire abstraction du mode de fonctionnement de la photopile miraculeuse, et sans fausse honte, je me contenterai de dire que: lorsqu'une photopile est exposée à la lumière, elle produit un courant électrique ! Si vous voulez à tout prix en savoir plus, cliquez sur cette page de la société Ineltra en Belgique, mais n'oubliez pas de revenir ensuite. Encore un lien utile, how stuff works - solar cells, mais c'est en anglais! Mais comment se servir de ce courant? les 4 types d'installation PV Nous allons examiner le photovoltaïque (ou le PV pour simplifier) en quatre temps. 1. D'abord on verra les petites utilisations très simples telles que les chargeurs de piles solaires et l'utilisation de panneaux pour faire fonctionner n'importe quel appareil alimenté par des piles. 2. Puis, les "installations autonomes" qui sont plus grandes, et qui nécessitent le plus souvent un stockage de l'électricité à l'aide d'une batterie à plomb. Il faut passer en revue tous les composants d'une telle installation et leur dimensionnement afin de pouvoir acheter en connaissance de cause. 3. Ensuite, les installations connectées au réseau. 4. Et enfin, les centrales photovoltaïques. les notions de base les photopiles Le silicium est le matériel de base des photopiles. C'est le deuxième 2lément en terme d'abondance sur notre planète (après l'oxygène), mais il n'existe pas à l'état pur dans la nature. Il existe trois types principales de photopiles: 1. Les cellules mono-cristallines o La première génération de photopiles o un taux de rendement excellent (12 - 16%) (jusqu'à 23% en laboratoire) ,MAIS o Leur méthode de production est laborieuse et difficile, et donc, très chère. et o il faut une grande quantité d'énergie pour obtenir du cristal pur. 2. Les cellules polycristallines o coût de production moins élevé o procédé moins gourmand en énergie o rendement 11- 13% (18% en laboratoire) 3. Les cellules amorphes o coût de production bien plus bas, mais malheureusement aussi - o rendement plus bas (8 - 10%) (13% en laboratoire) Cette technologie permet d'utiliser des couches très minces de silicium de 0,3 - 1,0 micromillimètres seulement (500 micromillimètres pour les deux autres types). On peut donc appliquer de très fines couches de silicium amorphe sur des vitres, du métal, voire du plastique souple par un procédé de vaporisation sous vide. C'est le silicium amorphe qu'on trouve le plus souvent dans les petits produits de consommation comme les calculatrices, les montres etc.-Les panneaux amorphes ont besoin d'environ deux fois plus de surface pour produire la même quantité d'électricité, et semblent se dégrader plus rapidement, mais ils ont l'avantage de mieux réagir à la lumière diffuse et à la lumière fluorescente et d'être plus performants à des températures élevées. Une cellule photovoltaïque produit toujours une TENSION d'environ 0,5 Volt, quelle que soit sa surface. Pour obtenir des niveaux de tension plus élevés, il faut relier les cellules individuelles EN SERIE pour que leurs valeurs s'additionnent. Plus Le la surface d'une cellule est grande, plus le COURANT sera grand. courant se mesure en AMPERES. On peut aussi relier les cellules EN PARALLELE pour augmenter le courant. On utilise généralement des panneaux photovoltaïques de 12 V. Normalement il suffirait de 24 cellules dans un panneau pour atteindre cette tension, mais pour charger des batteries et pour compenser des pertes de tension dues à différents facteurs, un panneau PV est composé normalement de 28 - 40 cellules pour livrer une tension plus élevée. On n'a pas réellement besoin de se soucier des cellules individuelles à le panneau fonctionne en tant qu'entité. Cette entité doit livrer une tension plus élevée que 12 V pour charger une batterie de 12 V. On peut comparer la tension à la pression d'eau dans un tuyau. Si la "pression des électrons" n'est pas suffisante, l'électricité ne peut "pénétrer" dans la batterie. La tension peut baisser pour plusieurs raisons: A des températures élevées. (Contrairement à l'énergie solaire thermique, le PV fonctionne moins bien lorsqu'il fait très chaud! Sous les tropiques, il vaut mieux choisir d es panneaux à tension élevée.) Avec de longs fils électriques. Il faut minimiser la longueur des càbles entre le panneau et les autres composants d'une installation. Les diodes peuvent être responsables d'une petite chute de tension aussi, mais on verra cela plus tard. Tout comme la tension peut être comparée à la pression d'eau dans un tuyau, le courant peut être compris comme le débit, ou la quantité d'eau (ou d'électrons) qui passe. Un tuyau d'arrosage avec un petit diamètre aura besoin d'un temps plus long pour remplir une piscine qu'un autre tuyau avec un diamètre plus grand. Un panneau de 2 ampères livre 2 fois le nombre d'électrons qu'un panneau de 1 ampère. Mais en parlant de panneaux PV, on se réfère le plus souvent à leur puissance (exprimée en watts). La tension (ou la force électro-motrice) se mesure en VOLTS. La quantité du courant qui passe se mesure en AMPERES. La puissance est le produit de ces deux grandeurs (mesureé en WATTS) VOLTS x AMPERES = WATTS Un panneau de 12 volts qui génère 4 ampères de courant aura une puissance de 48 watts. On peut relier les panneaux en série ou en parallèle, tout comme les cellules individuelles. Prenons deux panneaux de 48 watts: Si on les connecte EN SERIE, on additionne la TENSION (V), avec le même courant (amp), le résultat, c'est 24 volts à 4 ampères et une puissance de 96 watts Si on les connecte EN PARALLELE, la tension reste inchangée, mais on additionne le courant, ce qui donne 12 volts à 8 ampères et une puissance de 96 watts comme dans le premier cas. quel sera le rendement de mes panneaux? Un mètre carré de panneaux solaires peut produire jusqu'à 150 watts de puissance, sans entretien pendant une trentaine d'années. Ils fonctionnent même par temps couvert avec une lumière diffuse, mais pas avec la même puissance. Les panneaux photovoltaïques ont une tension qui reste plus ou moins stable quelles que soient les conditions météo. (Un panneau de 12 Volts donnera toujours 12 Volts même dans des conditions météo extrêment défavorables), alors que le courant et la puissance vont varier. La variable la plus importante à prendre en compte dans la planification d'une installation photovoltaï que sera le rendement en puissance, qui dépendra essentiellment de quatre facteurs: 1. la puissance maximale du panneau (mesurée en watt-crête) 2. l'intensité de l'ensoleillement 3. le nombre d'heures d'exposition au soleil et 4. l'angle d'exposition au soleil. l'intensité des rayons du soleil La puissance d'un module se mesure en watt-crête, la production du panneau dans des conditions optimales, c'est-à-dire - midi par temps froid en plein soleil. Cette intensité maximale du soleil est égale à 1 000 W/m². Les facteurs suivants auront une influence sur la quantité de soleil frappant les panneaux photovoltaïques: 1. Les conditions météo (nébulosité, brouillard etc.). 2. La hauteur du soleil dans le ciel. 3. Le nombre d'heures de soleil dans la journée. 4. Quant au premier facteur, on peut dire en simplifiant à l'extrême, qu'un panneau de 50 Watts-crête produira 50 Watts pour chaque heure d'ensolleillement à 1 000 W/m². Il produira plus ou moins la moitié (25 Watts chaque heure) avec la moitié de la lumière (500 W/m²). Avec des nuages minces, on peut atteindre des valeurs de 300 W/m² avec la lumière diffuse. Dans des conditions météo très mauvaises avec des nuages épais et foncés, (100 W/m²), le rendement ne sera plus que de 5 Watts par heure. 5. Le deuxième facteur ( la hauteur du soleil dans le ciel par rapport à l'horizon) varie selon les saisons. Lorsque le soleil est très haut dans le ciel (en été), les photons passent à travers la couche atmosphérique plus vite sur une distance plus courte que lorsqu'il est très bas dans le ciel (en hiver). La lumière devient plus diffuse en passant à travers la brume, la pollution atmosphérique, etc., puisque sa traversée est prolongée. Un emplacement littéralement baigné de soleil pendant neuf mois pourrait se trouver à l'ombre de novembre à janvier ` cause d'obstacles (arbres, cheminées, toitures etc.) . 6. Le troisième facteur est celui qui crée les plus grands problèmes pour l'utilisateur s'il n'a pas la chance d'habiter près de l'Equateur, c'est-à-dire la grande différence entre le nombre d'heures de soleil selon les saisons. C'est un sujet très vaste qu'il va falloir examiner de plus près. à la recherche du soleil Il est toujours préférable d'orienter les panneaux plein sud avec l'angle d'incidence idéale pour la latitude et l'époque de l'année. (N.B. Le sud magnétique indiqué par une boussole se trouve à 16° à l'ouest du vrai sud.) LES RAYONS DU SOLEIL DEVRAIENT ÊTRE PERPENDICULAIRES AUX PANNEAUX. LA LUMIÈRE DEVRAIT LES FRAPPER À UN ANGLE DE 90° L'idéal en Europe c'est un toit orienté sud avec une pente entre 40 et 60 degrés, ou encore mieux, un toit (ou une surface) plat sur lequel on peut orienter les panneaux &` son gré. On peut cependant décider de ne pas respecter ces valeurs idéales pour des raisons d'esthétique, afin d'assurer une meilleure intégration architecturale dans un bâtiment existant. L'avenir du PV dépendra en partie de l'intégration des panneaux dans les façades des batiments. Un exemple: Dans un bloc d'appartements au Danemark, on s'est rendu compte que plutôt que d'installer des vitres sur les balcons (pour limiter les pertes de chaleur), on pouvait installer des panneaux PV sans cadre pour un coût supplémentaire minime. La perte de rendement due à la position (verticale) et à l'orientation moins qu'idéale (sud-ouest) a été estimé à 30%. On utilise même parfois des systèmes sophistiqués pour que les panneaux suivent l'itinéraire du soleil au cours de la journée. Ces mécanismes de poursuite automatisée ("trackers" en anglais) peuvent augmenter le rendement de 505 en été et de 205 en hiver, ce qui peut être utile, mais fait augmenter le déséquilibre de production entre les saisons. De plus, ces appareils coûtent cher. La raison principale pour déconseiller leur utilisation en Europe, c'est l'abondance de lumière diffuse. o On peut facilement envisager de modifier l'orientation pour bénéficier du meilleur angle d'incidence selon les saisons Il suffit de prendre votre latitude et ajouter 15° en hiver, et soustraire 15° en été. Lors des équinoxes, le meilleur angle est égale à la latitude de votre situation géographique. o Si vous voulez laisser votre panneau fixe, vous pouvez décider de le laisser à l'angle d'hiver pour égaliser le rendement entre les saisons. o Au niveau de l'Equateur, un panneau pourrait être fixé horizontalement pour le soleil le plus intense à midi. Par contre, lorsque le soleil se trouve à 30% au dessus de l'horizon en Europe Centrale, cette même position entrainerait une perte de la moitié des rayons du soleil (l'équivalent de 500 W/m²), par rapport à un positionnement de 60°. o En Belgique, le soleil se trouve à 70° au-dessus de l'horizon le 21 juin, mais à 20° en hiver. (10° à Stockholm) o Il est préférable de prévoir un angle de 15² pour éviter l'accumulation de pluie. Un angle plus important vous aidera à garder les panneaux libres de neige. o Une belle couche de neige est la bienvenue pendant les mois d'hiver puisqu'elle peut augmenter la lumière diffuse de façon importante!
