Rendement solaire par rapport à la capacité de la batterie

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De quel rendement solaire avez-vous besoin avec quelle capacité de batterie pour couvrir vos besoins ? Cette question se pose à certaines personnes qui souhaitent soit simplement parvenir à l'autosuffisance dans leur mobil-home, soit mettre en place un système d'îlots afin d'être indépendantes du réseau électrique public, éventuellement inexistant, dans les zones reculées.

Désormais, vous pouvez bien sûr prévoir une grande capacité de batterie, mais l'espace est limité, en particulier dans les scénarios d'utilisation mobile, et la puissance possible du module PV est limitée à environ 1 200 .. 1 725 Wp, en supposant 2 .. 3 modules. avec 575 Wp. Et le poids en termes de nombre de batteries n'est - malheureusement - pas à négliger, à moins de disposer d'un véhicule d'un poids total autorisé supérieur à 7,5 tonnes et du permis de conduire nécessaire.

À cet égard, il est important de minimiser la consommation si l’on souhaite réellement pouvoir fonctionner de manière autonome. Mais combien de temps le soleil brille-t-il aux différents moments de la journée et du mois dans les différentes zones géographiques, et quels rendements résultent de la durée d'ensoleillement statistiquement moyenne ? Pouvez-vous recharger les batteries à tout moment ?

Technologie haute tension ou basse tension

Les batteries 12 V sont généralement connues. Le 24 V est installé dans les camions. Le 48 V peut être trouvé dans les camping-cars, les bateaux et les yachts. Ce sont toutes des technologies basse tension.

Les systèmes haute tension fonctionnent avec des tensions supérieures à 60 V DC, mais généralement comprises entre 100 et 200 V DC (!).

Pourquoi ces différences ? Cela s'explique rapidement lorsque l'on regarde les courants circulant : avec un fonctionnement par onduleur et une puissance nominale de 5 000 VA, les batteries 12 V produiraient une puissance impressionnante de 400 A, soit 62 mm.² épais, donc un câble lourd est nécessaire, lors de l'utilisation de batteries 48 V et 104 A, seulement 4 mm², à 200 V, le résultat est de 25 A avec une section de câble de seulement 0,25 mm².

Cependant, les câbles relativement fins ne doivent pas conduire à la négligence lorsqu'il s'agit de tensions continues élevées : tous les systèmes pouvant transporter des tensions continues supérieures à 60 V doivent - UNIQUEMENT - être installés et entretenus par du personnel spécialisé et formé !

Les données de l'onduleur à utiliser côté entrée déterminent la configuration de la batterie. Plus la tension d'entrée est élevée, par exemple 48 V au lieu de 12 V, plus le prix est bas.

Un onduleur 24 V DC de 5 kVA coûte 1 500 euros, la version 48 V coûte environ 700 euros.

En version haute tension, un onduleur triphasé de 5 kW avec entrée 150 V DC coûte environ 1 200 euros, et un 8 kW avec 180 V DC coûte environ 1 400 euros.

La version haute tension est nettement plus économique pour une utilisation stationnaire.

Relativité de charge en utilisation mobile

Désormais, un camping-car ne se contentera pas seulement de rester debout, mais aussi de conduire. Cela signifie que les batteries sont chargées avec l'électricité de l'alternateur via le booster de charge. Bien entendu, cela est difficile à intégrer dans un calcul, car les temps de trajet sont difficiles à déterminer statistiquement et peuvent donc être utilisés dans le calcul. Mais bon, c'est bon à savoir...

De temps en temps, vous aurez également la possibilité d'utiliser une connexion électrique à quai et de recharger les batteries.

Constance calculable dans le champ stationnaire

Calculable dans la mesure où suffisamment de données statistiques ont désormais été collectées dans le monde entier, qui, en tenant compte de tous les facteurs pertinents, fournissent des informations sur les rendements solaires attendus.

L'expérience a montré que la théorie et la pratique diffèrent malgré toutes les statistiques, mais il est utile d'avoir une idée de l'endroit où vous en êtes dans votre planification si vous disposez d'un espace x et d'une capacité de batterie y à l'emplacement z.

L'outil en ligne international aide ici PVGIS ( P.hotoVoltaïque Ggéographique jeinformation Ssystème) qui est utilisé par le Commission européenne, Centre commun de recherche, Unité Efficacité énergétique et énergies renouvelables, via E. Fermi 2749, TP 450, I-21027 Ispra (VA).

Le documentation L’outil en ligne, également intuitif à utiliser, est très complet et couvre toutes les questions, y compris au niveau de la compréhension et de la nomenclature.

Hypothèses du fabricant

Les fabricants de batteries ou de systèmes de batteries souhaitent présenter leurs systèmes de manière avantageuse et donc fournir aux intéressés des données comparatives approximatives qui leur donnent une idée de la capacité de stockage. Par exemple, la mention correspondante : Notre module de stockage de 10 kW convient à un foyer de quatre personnes, y compris le fonctionnement d'une pompe à chaleur et d'un véhicule électrique.

L'affirmation en tant que telle est d'autant plus profonde que la consommation annuelle d'un tel ménage est estimée par le fournisseur d'électricité à une moyenne d'environ 5 à 7 kW par an.

La seule chose qui peut remettre en cause cette hypothèse positive est le fait que l'énergie stockée et donc disponible doit être reconstituée : le soleil ne brille naturellement qu'une fraction de l'été en hiver, de sorte que le rendement est loin d'être conforme à la consommation.

L'expérimentation de différents paramètres dans l'outil PVGIS mentionné ci-dessus fournit un peu plus de clarté, qui montre ci-dessous un exemple de l'influence de la modification de différents paramètres pour un emplacement supposé.

Exemples de configurations et leurs résultats

Düsseldorf-Volmerswerth avec les coordonnées (WGS84) 51.188 (N), 6.749 (E) est supposée être la géolocalisation pour tous les exemples suivants.

Utilisation mobile

En raison de l'espace limité disponible pour les modules PV, l'utilisation de deux modules de 575 Wc est supposée. La capacité de la batterie sert de variable, ce qui permet des périodes plus longues d'ensoleillement moindre à mesure que la taille augmente, mais d'un autre côté, elle nécessite également des périodes d'ensoleillement plus longues afin de compléter un cycle de charge complet.

La consommation – permanente – minimale possible est considérée comme une constante et nécessairement donnée. Contexte : tous les consommateurs qui DOIVENT toujours être alimentés de manière fiable en énergie suffisante (par exemple également les appareils médicaux tels que les perfuseurs, la ventilation, etc.), ainsi que l'éclairage, les routeurs et autres consommateurs, sont additionnés, ce qui donne la taille minimale fiable. disponible à tout moment et dans toutes les conditions fixées.

Utilisation stationnaire

Ici, la surface du module et la capacité de la batterie sont considérées comme des variables, seule la consommation est considérée comme statique.

La consommation quotidienne minimale et maximale déterminée par les relevés quotidiens des compteurs pendant les mois d'hiver peut servir de ligne directrice approximative. Dans le scénario minimum, le fonctionnement des appareils qui sont utilisés en permanence et plus fréquemment pendant la journée doit être garanti ; en revanche, les appareils particulièrement gourmands en énergie doivent être mis en service avec précaution. Cela permet d'économiser des ressources financières dans la conception de la mémoire.

Le scénario maximum permet à tous les appareils de fonctionner normalement, sans aucune restriction. Cela serait envisageable comme objectif facultatif, mais avec l’utilisation de capitaux plus importants.

Et si …?

Simulation – utilisation mobile

Sur la base d'une installation à plat des modules PV (angle d'inclinaison 0°), il en résulte les données suivantes :

500 Wh de rendement garanti pendant les mois d'hiver à 1 150 Wc et une capacité de batterie de 1 120 Ah, équivalente à 14 336 Wh, avec une décharge maximale de 85 %.

Si vous utilisez plus de 500 Wh par jour, vous courez le risque que les batteries soient complètement déchargées car l'ensoleillement quotidien n'est plus suffisant pour assurer une charge suffisante.

Une augmentation de la puissance à 850 Wh n'est possible qu'avec une capacité de batterie quatre fois (!) plus élevée et entraîne une décharge allant jusqu'à 71 pour cent.

Simulation – utilisation stationnaire

A l'arrêt, l'angle d'inclinaison sera optimisé en orientation sud : il en résultera une augmentation du rendement jusqu'à 50 %. Un angle d'inclinaison de 35° est considéré comme standard. Comme le soleil est plus bas en hiver, un angle plus prononcé de 39° produit des rendements plus élevés pendant les mois d'hiver. En revanche, des angles plus raides entraînent une réduction du rendement.

Une extraction quotidienne de 750 Wh est possible avec un angle d'inclinaison de 39°, avec des données par ailleurs identiques.

À titre de comparaison, Österby - comté de Gotland, Suède (51 188, 6 749) - ici, seul un angle d'inclinaison de 69° donne lieu à une extraction quotidienne possible de 500 Wh avec une décharge de 85 pour cent.
Cependant, réduire l'angle d'inclinaison à 39° entraîne une réduction du rendement de seulement 10 %.
Dans les régions très enneigées, une position plus raide est judicieuse simplement parce qu'elle réduit l'accumulation de neige sur les modules.