Guide de l'installation solaire : quels panneaux et batteries choisir...

L'installation électrique à panneaux solaires se compose de différents éléments qu'il vous revient de sélectionner et dimensionner. Le risque serait par exemple d'oublier des composants de sécurisation ou d'avoir une sur-utilisation d'une installation qui deviendrait de fait sous-dimensionnée. Les composants dont les batteries risqueraient d'être altérées plus rapidement et leur durée de vie en sera réduite d'autant.

Pour éviter cela, voici la synthèse de ce qu'il faut savoir pour choisir les bons équipements et gagner en autonomie sur votre véhicule, qu'il s'agisse d'un 4x4, camping car, van ou autre nécessitant de l'autonomie d'énergie.

Tout d'abord, il convient de calculer la puissance nécessaire. Puis vous pourrez prendre connaissance des éléments à tenir compte pour bien choisir successivement son panneau solaire, sa batterie, son convertisseur et les autres éléments de l'installation de panneaux solaires.

L'objectif de départ est d'estimer la décharge qui sera infligée aux batteries pour dimensionner ses équipements en conséquences.

Eclairages, appareils électriques, combien consommez-vous par jour ? Estimer vos besoins en vous aidant d'un Wattmètre. Vous pouvez vous aider du tableau myshopsolar.

Pour un projet d'autoconsommation domestique, se référer à la consommation Linky pour ceux qui ont la "chance" d'être raccordés. L'alternative sera d'estimer le cycle d'utilisation de chaque appareil avec une prise de contrôle de consommation électrique de ce type.

Otio contrôleur de consommation électrique

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D'une manière générale, les consommateurs gourmands en énergie représente tout ce qui chauffe.

• Pompe à eau (sur calorstat) ;
  
  
• Treuil gourmand ;
  
  
• Convertisseur 12-230V gourmand, voire 24V pour les camping cars.
  Ces derniers font parfois tourner un frigo congélateur domestique.
  Plus d'info ici https://www.youtube.com/watch?v=1rxSapfp4Hs

Frigo à compression

Le réfrigérateur Trimix consomme du gaz (à l'arrêt) ou de l'électricité provenant du coupleur.

Le seul avantage d’un frigo Trimix c’est qu’il fonctionne au gaz pour économiser les batteries. L'inconvénient est qu'il est onéreux à l'achat.
Si vous n'avez pas de gaz (demande une carte grise VASP ou CC),préférez un frigo uniquement en 12V avec une faible consommation.

Pour gérer la charge et l’alimentation 12V/220V, privilégier les convertisseurs /chargeurs qui gerent automatiquement le passage du 12 au 220 sans intervention de votre part.

Exemple de calcul des besoins en capacités électiques dans un camping car

Le coefficient de sécurité s'applique pour éviter les décharges profondes.
Il devrait être de 70% pour les batteries AGM (à électrolyte liquide) et 30% pour les batteries gel.

Le choix de la capacité de la batterie s'effectuera en fonction de la durée d'utilisation estimée avant recharge.

Sources : Guide technique Banner

Pour les installations plus complexes, les internautes se documentent sur le van migrateur, le monde de Tikal, the happy life trotter, ebooks de Van Migrateur, MyshopSolaire, Forum camping car pour le calcul de la section des câbles.

Une fois que vous aurez une idée de la consommation quotidienne (en tenant compte de la saison, de la lattitude, de la possibilité d'accéder à une source tiers de rechargement ou non),vous pourrez dimensionner l'installation solaire et batterie en conséquences.

D'une manière générale, on triple la surface de panneaux pour l'hiver et de stockage batterie.

Monochristalin, polychristalin ou back contact ?

Eviter le polychristalin, il offre le moins bon rendement.

Privilégier le monochristalin, dont les cellules ont une production plus homogène. Ces panneaux sont dits de haute efficacité. Notez cependant qu'ils sont moins efficaces pour capter l'énergie solaire de lumière diffuse.

Ou mieux, le back contact, dont les contacteurs sont à l'arrière des cellules pour un panneau plus compact.

Panneau souple ou rigide ?

Eviter les panneaux souples encollés au sikaflex, cela favorise la montée en température et réduit la durée de vie du panneau.
Ne pas coller directement sur la carrosserie, laisser un espace pour éviter la surchauffe et dégradation des performances.

Optez idéalement pour des panneaux rigides, autant que possible. Ils sont garantis jusqu'à 25 ans contre jusqu'à 5 pour les semi-flexibles. Cela devrait vous mettre dans la voie. Ne pas coller. Privilégiez le Velcro si vous devez en passer par là. L'idéal sera de monter vos panneaux sur une structure fixée sur le toit.

Support de panneau solaire sans perçage

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Quelle puissance de panneaux choisir ?

La réponse rapide :

Les panneaux solaires de 36 cellules en série délivrent 17 à 18V. Avec les pertes (câbles, cycles, chaleur à la transformation d'état flux/stock et stock/flux),ils sont capable de produire 14 à 15V ce qui convient pour alimenter les batteries 12V.

La production étant variable à chaque instant, il est donc nécessaire de réguler la charge des batteries et de tabler sur une fraction d'énergie produite par rapport à la puissance maximale indiquée. Vous pouvez tabler sur plus ou moins 30% à 40% de pouvoir électrique, à affiner suivant que les paramètres précédents soient favorables ou défavorables par rapport à une situation de référence.

La réponse théorique :

La puissance de production est variable suivant plusieurs paramètres comme les conditions d'ensoleillement d'après latitude, la saison, l'ensoleillement, l'ombre mais aussi liées à l'installation exposition du panneau, l'état de surface, la capacité du panneau à dissiper la chaleur accumulée.

Pour dimensionner son installation, oubliez la puissance de crête maximale normalisée avec la valeur STC (standard test conditions) en Wc car elle est théorique, adoptez la puissance NOCT PV (Normal Operating Cell Temperature Photovoltaïque) car les conditions de température et d'ensoleillement sont plus proche des conditions d'utilisation réelles. De plus, cette valeur tient compte d'un léger flux d'air.

La performance des modules photovoltaïques dépend de la température des cellules de silicium. L'idée générale est qu'un élèvement de température des cellules a une incidence négative sur le rendement. Les panneaux fonctionnant de – 40 à + 85 °C et donnent leur meilleur rendement autour d'environ 25°C. Au delà, leur capacité à dissiper la chaleur compte.

Pour dimensionner correctement votre installation, vous pouvez utiliser la puissance NOCT PV et le coefficient de température PC (puissance de crête) du panneau photovoltaïque pour calculer les valeurs de production photovoltaïque nominale (puissance, tension, rendement) disponibles pour votre usage.

Exemple de calcule du rendement et des pertes et puissance réele.
https://www.jade-technologie.com/coefficient-de-temperature-panneau-photovoltaique/

L'installation (inclinaison, espace pour circulation d'une lame d'air arrière, dissipateur) joue un rôle important.

Si constructeur annonce un coefficient de température moyen de 0,2 à 0,5 %/°C, cela signifie que pour chaque degré au-dessus de 25 °C, son panneau solaire perd entre 0,2 et 0,5 % de puissance et de tension.

Privilégier les panneaux solaires à cellules Sunpower, dont le rendement est reconnu.
Vous pouvez par exemple partir sur 2 panneaux solaire Sunpower 170W.

Prendre un panneau 24V en 60 cellules. Cette option est intéressante pour des questions de prix.
Oui, le MPPT régulera la charge.
Un panneau domestique en 24v serait plus intéressant en terme de rendement s'il y a la place sur le toit.

https://allo.solar/panneau-solaire-345w-mono-9bb-demi-cellules-saronic.html

Espace disponible

La place disponible sur le toit du véhicule va orienter voire contraindre les dimesions et le nombre de panneaux solaires à installer.

Vocabulaire panneaux solaires

Les inscriptions figurant sur les panneaux solaires peuvent vous poser des difficultés de compréhensions. Pour cela voici l'explication du vocabulaire technique inscrit sur les étiquettes des panneaux solaires :

Puissance de crête - pW ou Wc

La "puissance de crête" (pW ou Wc) ou "peak power" est une valeur standardisée exprimant la puissance générée en condition d'ensoleillement de 1000 W/m2.
Cette valeur reste un repère théorique pour comparer les panneaux suivant leur puissance.

Tolérance de puissance

Le courant produit par un panneau solaires est instable. La "tolérance de puissance" ou "Power Output Tolérance" s'exprime en pourcentage entre la puissance-crête théorique et effective du panneau.

Intensité maximum - VMPP

L'"Intensité maximum de puissance en Volt" ou "Maximum Power Voltage" exprimela Tension maximum de puissance est désignée par Vmpp, exprimée en volts(V).

Intensité maximum de puissance - IMPP

L’ "Intensité maximum de puissance" ou "Maximum Power current" abrégé en "Impp" désigne l’Intensité produite par le panneau, exprimée en Ampères (A) .

-> Si vous multipliez Vmpp par Impp vous obtenez la puissance crête Wc.

Tension en circuit ouvert - VOC

La "Tension en Circuit Ouvert" équivalent à "Open circuit Voltage" ou "Voc" est la Tension en Volts (V) fournie par le panneau photovoltaïque lorsqu’il ne débite pas d’électricité. Quand il n'est pas relié et donc, aucun courant ne passe.

Intensité de court-circuit - ISC

L’intensité de court-circuit aussi nommée Short-Circuit Currentest désignée par « Isc ».

Il s’agit de l’électricité fournie par le panneau lorsque celui-ci est en court-circuit (Tension nulle). Cela se produit quand les deux bornes du panneau sont reliées l’une à l’autre sans résistance. L’unité de mesure est l’Ampère (A).

-> Isc et Voc servent entre autres à vérifier le bon fonctionnement du panneau hors installation.Vous pouvez vérifier facilement la Voc avec un voltmètre en le branchant sur les sorties + et - d'un panneau non connecté.

Maximum Système voltage

Cet élément désigne la tension maximale, en Volt que le panneau solaire photovoltaïque est capable de supporter. Cette valeure est déterminante pour les grandes installations lorsque les panneaux sont branchés en série.
Si la tension maximale est de 1000V pour un panneau dont la Vmpp est de 29,1 V, cela signifie qu’on ne doit pas mettre en série plus de 33 modules.

Max series fuse rating

Le calibre du fusible de protection est l’intensité maximale du courant électrique qui peut circuler dans le panneau.

Les autres caractéristiques indiquées par les fabricants concernent les variations de fonctionnement dues à la température.

• coefficient de température de courant de court-circuit (Isc) ;
• coefficient de température de tension en circuit ouvert (Voc) ;
• coefficient de température au point maximal de puissance (Pm).

Il est important de connaître ces données pour mener à bien une installation photovoltaïque car elles sont déterminantes pour l'acquisition des régulateurs et onduleurs concernant cette installation.

Exemple de marques et modèles de panneaux solaires 12V

Exemples de marque de panneaux solaires :

• Energie Mobile ;
• Solara Gamme M ;
• ASE Energy (entrepr. fr) ;
• EM panneau solaire PERC 210 W sans cadre) ;
• Uniteck (Made in France).

Exemple de panneaux solaires :

Panneau solaire Victron Energy 175W Monochristallin (1485 x 668 x 30 mm)
(vérifier vos dimensions)

Panneau solaire Victron Energy 115w 12v Monocristallin (1015 x 668 x 30 mm)

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Exemple de panneaux solaires qualité prix : https://kitsolaire-discount.com/fr/panneaux-solaires-rigides/1310-panneau-solaire-180w-12v-monocristalin-courtois-9331416825224.html

(lien bof https://www.camperwood.com/panneau-et-regulateur-solaire-56)

Il existe différentes technologies de batteries, vous rertouverez tout le détail dans notre guide des batteries auto.

La batterie ou le système de batterie peut représenter la partie la plus chère de l'installation solaire. C'est aussi un élément fragile (batterie plomb notamment). Il convient donc de tenir compte des éléments suivants pour bien choisir et bien utiliser son dispositif de stockage d'énergie.

Le choix courant de la batterie gel à décharge lente : résiste à beaucoup de cycle de décharges profondes.

Préférer une batterie AGM à une batterie plomb acide. Cela évite de se retrouver avec une batterie qui fuit de partout et dégage une odeur d’œufs pourris toxique quand elle sera HS.

Une batterie lithium de 100 A peut « tirer » 90 A sur un alternateur.

Les batteries Lithium sont réputées pour leur meilleure tenue à la décharge profonde. Il est possible de consommer jusqu'à 50% de la charge totale contre environ 20% pour une batterie plomb.
Toutefois ces propose sont à nuancer car il existe différentes constructions de batteries.

Les batteries de démarrages vont être adaptées pour délivrer une forte intensité sur un temps bref puis se recharger. Si elles ne se rechargent pas elles risquent de sulfater. Cette corrosion peut devenir irréversible.

Les batteries à déchage lentes vont être adaptées pour délivrer une faible intensité pendant un temps plus long. Leur construction avec des lames plus épaisse, donc moins sensible à la sulfatation.

C'est pourquoi il est est recommander de bien suivre la tension, éviter la décharge et dimensionnner ses équipements pour ne pas tomber sous -20% à -50% de la capacité totale en fonction du type de batterie choisi.

Choisirbatterie Optima Gel(couleur bleue) : car elle dispose de doubles borniers (à filetage pour fixer directement les cosses 8 mm).

Batterie solaire 12V - 100Ah Gel Plomb Carbone 12V spécial décharge profonde

• Décharge à 20% : plus de 3000/3500 cycles
• Décharge à 50% : plus de 1750 cycles
• Décharge à 90% : plus de 900 cycles

Batterie Lithium 12V - 70 Ah (BMS intégré) Fer Phosphate

• Peut être installée dans n'importe quelle position
• Efficience jusqu'à 90%
• Température d'utilisation -20°C à +60°C

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Coupleur séparateur ou chargeur booster ?

Installé entre la batterie de démarrage et la batterie auxiliaire, le chargeur booster va piloter la charge de cette dernière. Il offre une charge complète adaptée (lithium).
Là où le coupleur séparateur imposait une mise en parallèle des batteries et limitait ainsi leur capacité, le chargeur booster tire sur l'alternateur que la capacité pour laquel il est annoncé.

Par exemple, un chargeur booster 30A ne pourra pas tirer plus que 30 A sur l'alternateur. Cette limite préserve l'alternateur.

Chargeur booster MPPT

Le chargeur booster peut être équipé d'une fonction MPPT, c'est-à-dire un régulateur de charge solaire. Le ou les panneaux solaires pourront être branchés au panneau de contrôle MPPT. Celui-ci est équipé de plusieurs sources d'alimentation (alternateur en roulant, prise 220V, panneaux solaires, batteries.

Ce boitier a pour intérêt de donner la priorité à la charge de la batterie de démarrage et à la décharge des batteries auxiliaire cellules.

L'autre intérêt, il optimise la capacité de charge (plus d'ampères stockés plus rapidement) à puissance maximale.https://www.plaisance-pratique.com/Choisir-un-regulateur-MPPT-pour

Optimiser dans les conditions :

• Adapté à la technologie de l'accu (voir dernière partie)
• Sonde de température sur les batteries
• Placé au plus proche de la battery
• Excellent en Rendement/pertes/consommation
• Capacité suffisante (ex : Accepter 28V pour une batt. de 12V)
• Pour faciliter l'usage, privilégier un modèle permettant l'affichage déporté comme le VictronConnect Bluetooth

L'acteur incontournable est VICTRON. La marque sur-dimensionne ses appareils ce qui inspire confiance par rapport à l'offre de bon nombre de ses concurrents.

Victron DC/DC 30A 360W :

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Victron DC/DC 18A 220W :

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Voici quelques concurrents sérieux à Victron :

• ÉNERGIE MOBILE avec son Chargeur booster pour panneau solaire 360 ;
• COURTOIS ENERGY ;

Voici quelques informations pour réussir son installation.

• Les fusibles servent à protéger les fils.

• Pour la protection des 2 batteries de cellule, c'est un coupe-circuit de type BATTERIE PROTECT qu'il faut.

• Pour le contrôle de tension, installer un Vumètre contrôleur de batteries Victron Energy BMV700, voire 712.

• Installer une batterie avec graisse diélectrique sur les zones de contact.

• Un fusible pour protection contre les court-circuit et les sur-intensités sur chaque batterie.

• Pas de fusible entre Panneau Solaire (PS) et régulateur.

Par convention on utilise le rouge pour le + et le noir pour le -.
Les normes automobile interdisent le multi-brins domestique pour la partie après convertisseur 220V.

La section du câblage se choisir en fonction de la longueur à parcourir et l'intensité du courant à transporter. En effet, le fil va se comporter comme une résistance. Plus il y aura de longueur à parcourir, et d'intensité, plus il y aura de l'échauffement. Se reporter aux abaques de section du câble électrique.

Pensez à protéger les fils par des fusibles au plus proche de la source (entre 20 et 30 cm) par exemple.

Ne pas sertir ses câbles au niveau du chargeur. Optez pour une pince coupe-câble et une pince à sertir.

Pince coupe-câbles

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Pince à sertir

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Ne pas brancher le négatif de la batterie auxiliaire à la masse du véhicule. Bien le brancher sur le chargeur booster mmpt.

Ne pas installer de protecteur de batterie.

Si le véhicule dors sous abris donc PS non fonctionnel, ne pas oublier de débrancher la batterie d'un véhicule qui non utilisé pendant plusieurs mois.

Couplage de batterie en parrallèle : effectuer une charge complète, vérifier la tension. Brancher uniquement si l'écart est 0,1V maximum entre chaque batterie. Au besoin, installer un équilibreur de batteries.

Equilibreur de batteries

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En complément pour ceux qui ont besoin d'autonomie, pensez au générateur groupe électrogène inverter et autres solutions autonomes.