Aide à la planification pour une installation photovoltaïque

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Mise à jour – 2 juin 2024

Construire une installation photovoltaïque n'est pas sorcier, mais nécessite tout de même une certaine orientation, que ce guide de planification souhaite donner ici dans le cadre d'une installation photovoltaïque exemplaire.

Concernant les dispositions légales relatives à l'installation et à la mise en service de systèmes photovoltaïques, voir ici. Les installations photovoltaïques qui fonctionnent sur le réseau électrique public et qui produisent plus de 600 W doivent être réceptionnées par une entreprise électrique agréée. Celui-ci se charge généralement aussi de la procédure d'enregistrement.

Liste de souhaits

L'installation doit produire environ 2 kW de puissance, offrir encore une réserve d'extension à 4 kW, se composer du moins de modules possible, fournir du courant même en cas de panne de réseau, sinon minimiser la consommation d'électricité payante les jours d'ensoleillement et être montée sur un toit à deux pans orienté au sud.

Une fois cette liste de souhaits établie, il faut passer à la sélection des composants. Une liste complète Liste de pièces figure à la fin de cet article.

Modules photovoltaïques

Il faut tout d'abord tenir compte de la jurisprudence des autorités : en Allemagne, les modules ne sont autorisés à être montés sur les toits que s'ils ont une surface de couverture en verre inférieure ou égale à 2 mètres carrés. Les modules plus grands sont exclusivement autorisés pour le montage au sol. Et non, ce n'est pas la surface de couverture "en verre" réelle qui est prise en compte, mais, comment pourrait-il en être autrement, la dimension extérieure du module, c'est-à-dire cadre compris ...

A lire dans la MVV BTvoir B 3.2.1.25 et B 3.2.1.27.

En règle générale, les modules de 450 W constituent donc la limite supérieure. Si l'on veut s'en tenir à peu près à la limite de puissance de 2 kW, on installera 6 x 330 W et on atteindra ainsi 1.980 W. En tenant compte du rendement de 19,7 %, le choix se porte sur un module de Heckert Solar qui NEMO 2.0 60Mavec des dimensions de 1.670 x 1.006 mm à environ 400 euros. Pour 6 pièces au total, cela fait donc environ 2.400 euros.

Montage en parallèle / en série

Question test : pourquoi précisément 6 x 330 W = 1.980 W et non 5 x 400 W = exactement 2.000 W ?

Eh bien, un coup d'œil sur les spécifications de l'onduleur prévu révèle qu'il a besoin d'une tension à vide d'au moins 64 V CC pour pouvoir fonctionner de manière fiable, avec un maximum de 145 V CC.

Les modules de 330 W génèrent une tension en circuit ouvert de 41,1 V. Dont trois connectés en série donne 41,1 + 41,1 + 41,1 = 123,3 V DC à 990 W.

Si l'on branche une deuxième série de trois modules en parallèle, on obtient - toujours - 123,3 V, mais désormais 2 x 990 W = 1 980 W.

Les connexions en parallèle doivent toujours être effectuées avec la même tension, et donc le même nombre de modules. Ici, la valeur limite est la puissance nominale maximale (recommandée) de l'onduleur, soit 4 800 W. On pourrait donc monter au maximum 14 modules en parallèle, mais on n'atteindrait alors pas la tension de démarrage, la tension à vide minimale de 64 V.
Une autre possibilité serait de connecter 7 modules en parallèle, ainsi qu'une connexion en série d'une deuxième connexion parallèle de 7 modules. Cela donne alors 7 x 330 W = 2.310 W x 2 = 4.620 W pour 2 x 41,1 V = 82,2 V, ce qui permet de respecter toutes les spécifications de l'onduleur.

Le montage en série, quant à lui, a pour limite supérieure de tension la tension maximale à vide de l'onduleur, soit 145 V dans le cas présent. Comme il ne faut rien pousser à fond, mais s'en tenir à peu près à la valeur de tension recommandée, qui est ici de 115 V, on est bien dans la course avec 123,3 V.

Matériel de montage

Pour une largeur de module donnée de 1.006 mm, la longueur de rail de montage nécessaire est de 6 x 1.006 = 6.036 mm, plus 5 x 12 mm d'espacement entre les modules ( = 60 mm) pour les bornes centrales et 2 x 10 mm ( = 20 mm) pour les bornes d'extrémité, soit un total de 6.116 mm.

Pour le montage des modules de 1.670 mm de long, il faudrait utiliser trois rails de 4.400 mm de long chacun, dont l'un serait coupé à environ 2.000 mm.

Les pinces centrales sont nécessaires à raison de 10 pièces, les pinces d'extrémité à raison de 4 pièces. Vis pour la fixation 14 pièces. Raccord de profilé 2 pièces.

Une sélection des différents produits de SchletterLe projet a été mené à bien grâce à l'aide de l'un des principaux fournisseurs de systèmes de montage PV.

Matériel pour le montage sur le toit

Les rails de montage sont maintenus sur les contre-lattes (celles sur lesquelles sont fixées les lattes de toit, c'est-à-dire celles qui sont perpendiculaires à la gouttière) au moyen de crochets de toit.

Même si les crochets de toit ne représentent pas nécessairement la plus petite part des coûts, il convient de leur accorder une attention particulière : c'est sur eux que repose, au sens propre du terme, l'ensemble de l'investissement !

Les crochets de toit sont proposés pour les formes de tuiles les plus diverses. C'est pourquoi il faut d'abord déterminer la tuile installée et ensuite choisir les crochets de toit. Il faut prévoir un crochet de toit par tasseau et par rail de montage. Pour trois rails de montage, il faut donc calculer le triple du nombre de crochets de toit.

Au moins deux vis doivent être utilisées pour fixer chaque crochet de toit dans la latte de pose. Il en résulte un nombre de vis double par rapport au nombre de crochets de toit.

Chaque panne doit être soigneusement pourvue d'un évidement pour le crochet de support à l'aide d'une meuleuse. Le crochet ne doit pas non plus reposer directement sur le cottage inférieur, afin d'éviter que le cottage (plus ancien) ne se brise sous la pression du vent ou le poids de la neige.

Il convient d'éviter une découpe trop généreuse afin de ne pas offrir une entrée efficace aux guêpes, à d'autres vermines ou même aux rafales de vent.

Le montage des crochets de toit est ici décrit en détail.

Onduleur

Un onduleur hybride est requis comme onduleur, par exemple le Steca Solarix PLI 5000-48 à 899,- euros. Steca est une autre marque de fabrique de la société KATEC, qui a également créé la marque Kostal et est synonyme de longévité et de fiabilité.

Il a une puissance nominale de 4.800 W, à protéger par un disjoncteur de 40 A, une tension de batterie nominale de 48 V, pour un courant de charge maximal via PV et tension alternative de 140 A, nominal 80 A. Le raccordement AC est de 6 ... 12 mm², côté DC au moins 35 mm² (mieux vaut 50 mm²) est prescrite.

La fixation murale se fait à l'aide de trois vis de 5 mm, les pas sont inclus dans la livraison.

Lors du choix de l'emplacement de montage, l'accessibilité permanente ainsi qu'un chemin de câble le plus court possible pour la connexion AC, mais surtout( !) la connexion aux batteries, doivent rester assurés afin d'éviter des pertes inutiles.

Il faut également envisager une connexion par câble LAN au routeur ou au commutateur à des fins de configuration et de diagnostic.

L'installation des trois chemins de câbles (AC, DC, LAN) dans des Tubes d'installation diamètre approprié est judicieux. Les câbles ne doivent en aucun cas passer dans un conduit de câbles.

Piles

Le choix du type de batterie dépend en premier lieu de la volonté d'investissement : Les batteries LiFePo4 coûtent deux à trois fois plus cher que les batteries AGM solaires traditionnelles, mais ne pèsent qu'un tiers environ, ce qui est toutefois insignifiant en cas d'installation stationnaire. En revanche, dans un camping-car, chaque kilo économisé compte.

Différence grossière entre LiFePo4 et AGM, en dehors de la source d'énergie utilisée et du poids : les batteries LiFePo4 maintiennent leur tension presque constante pendant toute la durée de la décharge, tandis que les batteries AGM présentent une chute de tension plus rapide.

Les différences de qualité se répercutent notamment sur le nombre de cycles de décharge garantis et sur la capacité garantie encore disponible une fois atteinte.

Il en va de même pour la qualité des batteries AGM, mais les différences sont plutôt marginales si l'on privilégie les fabricants renommés. L'expérience et la qualité se conditionnent mutuellement et donc aussi le prix.

D'ailleurs, on calcule généralement en kW lorsqu'il s'agit de puissance. La puissance de la batterie en kWh se calcule en multipliant la capacité de la batterie en Ah par la tension en V. Une batterie de 250 Ah avec 13,6 V fournit donc 250 x 13,6 = 3.600 Wh, soit 3,6 kWh.

Une bonne vue d'ensemble des batteries LiFePo4 est fournie par ce document site webUne batterie AGM recommandée est par ex. ce.

Lors du raccordement des batteries, toujours tenir compte des courants très élevés (140 A et plus ne sont pas rares) en ce qui concerne les sections de câble à utiliser (50 mm² et plus) à respecter ! Dans le tableau en lien, les courants AC et DC sont indiqués, car la charge des câbles est différente en AC et DC.

Calcul de la section de câble

La section nécessaire des câbles en cuivre pour les applications DC peut être calculée ici, tout comme la chute de tension. Les champs jaunes sont modifiables :

Liste de pièces

Installation électrique

• Onduleurs hybrides Steca Solarix PLI 5000-48
• ? x Batteries 12 V 260 ... 280 Ah (AGM / LiFePo4)

• ? m de câble AC 3 x 6 mm²
• 3 x cosse tubulaire 6 mm²
• Câble DC (rouge / noir) 35 mm²
• 2 x cosse à oeillet 35 mm² M6
• Disjoncteur 40A (par ex. ABB S201B40 S201-B40)
• en option : disjoncteur différentiel 40A (ABB F202A-40/0.03 bipolaire type A)
• 3x tuyaux d'installation (plus le nombre de pièces correspondant à la longueur totale nécessaire)
• Support pour tubes d'installation
• ? x vis Torx 4 x 40 mm / chevilles pour le support des tubes d'installation
• 3 x vis Torx 5 x 60 mm / chevilles pour onduleur
• ? m de câble DC 35 mm² ou plus grand
• ? x Cosses annulaires / connecteurs pour pôles de batterie
• ? x Porte-fusibles pour fusibles ANL à courant fort
• nombre identique de fusibles ANL à courant fort
• en option : coupe-batterie (attention à la puissance de coupure maximale)

Modules PV et câbles

• 6 x 330 W NEMO 2.0 60M
• 2 x connecteurs en Y pour le montage en parallèle des 3 modules en série
• 1 x longueur de câble nécessaire entre la connexion positive du premier module et le connecteur en Y (par ex. rouge +)
• 1 x longueur de câble nécessaire entre la connexion négative du troisième module et le connecteur en Y (par ex. noir -) - la connexion sérielle entre le plus et le moins des modules 1, 2 et 3 est établie via les connecteurs de câble se trouvant sur les modules
• 1 x longueur de câble nécessaire entre la connexion positive du sixième module et le connecteur en Y (par ex. rouge +)
• 1 x longueur de câble nécessaire entre la connexion négative du quatrième module et le connecteur en Y (par ex. noir -) - les connexions sérielles entre le plus et le moins des modules 4,5 et 6 sont établies via les connecteurs de câbles se trouvant sur les modules
• 1 x longueur de câble nécessaire entre la sortie centrale du connecteur en Y et l'onduleur (par ex. rouge +)
• 1 x longueur de câble nécessaire entre la sortie centrale du connecteur en Y et l'onduleur (par ex. noir -)

Matériel de montage sur le toit

• 3 x Schletter Rail de montage Eco05 4.400 mm
• ? x Crochets de toit - selon le type de lattes et de tuiles existantes
• 2 x nombre de crochets de toit - vis pour la fixation dans la latte de pose

Outil

• Pince à sertir pour cosses tubulaires jusqu'à 10 mm²
• Pince à sertir (à levier long ou hydraulique) pour cosses à anneau jusqu'à 50 mm²
• Tournevis pour vis cruciformes
• Perceuse / Visseuse sans fil
• Forets (à pierre) / Inserts de visseuse
• Jeu de cliquets / clé dynamométrique 1 ... 3 Nm
• Tronçonneuse à disque / Disque pour béton
• Enrouleur de câble avec longueur de câble appropriée

Remarques

La liste des pièces ne prétend pas être exhaustive et ne constitue qu'une orientation concernant les matériaux et les outils nécessaires. En fonction des besoins réels, tous les composants doivent être adaptés ou complétés par d'autres articles, le cas échéant.

Tous les travaux d'installation électrique doivent être effectués par du personnel qualifié dans le respect de la réglementation en vigueur. Lors de travaux sur des installations électriques, celles-ci doivent toujours être maintenues hors tension !
Pour informer les tiers non impliqués, des panneaux d'information appropriés doivent être apposés sur les dispositifs d'arrêt pendant la durée des travaux.

ps Si vous avez besoin d'un soutien personnel pour la mise en œuvre, moyennant des frais, vous êtes invités à le faire réservation faire!