Alimentation avec panneaux solaires: montage du système DIY

Points d’article

• Équipement du système d’alimentation: gamme, caractéristiques
• Schéma de raccordement de l’équipement de la station solaire
• Installation de panneaux solaires et d’équipements électriques auxiliaires
• Moyens d’améliorer l’efficacité de l’alimentation électrique autonome

L’article examine l’application pratique des panneaux solaires, décrit en détail les nœuds nécessaires pour une alimentation électrique ininterrompue, l’auto-connexion et la mise en place de panneaux solaires.

Équipement du système d’alimentation: gamme, caractéristiques

Dans l’article précédent, nous avons examiné les types de panneaux solaires. Mais dans les systèmes de production d’énergie solaire, ces éléments ne sont que des convertisseurs primaires. Pour créer une centrale électrique domestique à part entière, nous avons besoin de l’équipement suivant:

• contrôleur de charge de batterie
• batterie de stockage (banque de stock commune)
• inverseur de tension

Contrôleurs de charge de batterie sont de deux types: contrôleurs PWM (contrôleurs PWM) et contrôleurs OTMM (contrôleurs MPPT).

Le contrôleur PWM est un appareil plus simple et moins cher qui contrôle la charge de la batterie. L’efficacité d’un contrôleur PWM est généralement supérieure à celle d’un contrôleur OTMM en raison du fait qu’au stade initial de la charge, il connecte la batterie presque directement à la batterie solaire sans convertir la tension générée. Il est recommandé d’utiliser les contrôleurs OTMM avec des modules avec une tension de sortie non standard de 28 V et plus.

L’utilisation de contrôleurs OTMM sera économiquement justifiée dans les systèmes de production d’une puissance nominale supérieure à 400 W. Une autre raison d’utiliser un tel contrôleur est la conception d’une station solaire pour produire de l’électricité toute l’année. Les jours d’hiver nuageux, lors du chargement des batteries, le contrôleur OTMM montrera son meilleur côté.

Batterie dans le système d’alimentation solaire joue le rôle d’un tampon qui accumule de l’énergie électrique.

Contrairement à tous les autres équipements de la station solaire, la batterie est un consommable. Par conséquent, plus il fonctionne longtemps sans remplacement, plus la période de récupération des composants que vous avez achetés sera courte. Pour que la batterie serve longtemps, vous devez aborder son choix de manière responsable. Les principaux paramètres de la batterie qui intéressent le propriétaire potentiel sont:

• tension (Volt, V) – il existe des batteries solaires de 12, 24 et 48 V. Pour les petites stations d’appartement d’une capacité de 200-300 W, les batteries 12 V sont tout à fait appropriées;
• capacité électrique (Ampère? heure, A? h) – caractérise la quantité d’électricité qui peut être accumulée. Ainsi, plus ce paramètre est important, plus le système électrique peut fonctionner en mode autonome (par temps nuageux ou de nuit);
• niveau d’auto-décharge (% de la capacité nominale) – plus ce paramètre est bas, meilleure est la batterie.

Inverseur de tension conçu pour convertir la tension constante de la batterie en tension alternative du secteur 220 V alimentant la charge domestique.

Il existe une large gamme d’onduleurs sur le marché avec une variété de fonctions. Les paramètres les plus importants sont les suivants:

• puissance de l’onduleur;
• tension du circuit primaire (tension de la batterie connectée);
• la présence de protections intégrées (contre les surcharges, contre l’inversion de polarité de la batterie, contre les courts-circuits dans la charge, contre une décharge excessive de la batterie);
• tension de sortie sinusoïdale (en principe, si la charge connectée contient des moteurs, par exemple des machines à laver, des réfrigérateurs, des pompes de circulation, des ventilateurs, etc.).

Il faut également noter qu’un nombre excessif de fonctions n’entraîne qu’une augmentation du coût du dispositif et une complication de sa configuration et de son fonctionnement..

Schéma de raccordement de l’équipement de la station solaire

Le montage d’un circuit de centrale solaire est assez simple. Voici une séquence de connexions illustrées par des photographies. Pour assembler un système simple, un panneau solaire avec des cellules polycristallines, un contrôleur de charge et une batterie sont utilisés. Nous commençons l’assemblage en connectant le câble au panneau solaire.

Pour les batteries fournies avec un câble, cette étape n’est pas nécessaire. Nous connectons la batterie aux bornes de sortie du contrôleur. De plus, les fils provenant du panneau doivent être connectés aux bornes d’entrée du contrôleur de charge.

Toutes les connexions sont faites selon le principe « + » vers « + » et « – » vers « -« . Nous fournissons l’alimentation de la batterie aux bornes d’entrée de l’onduleur. Après avoir allumé le contrôleur de charge et l’onduleur, nous voyons que l’électricité générée par le panneau solaire commence à charger la batterie.

Afin de déterminer la polarité des bornes de la batterie solaire, il suffit de mesurer la tension aux bornes avec un multimètre. S’il y a un signe moins à côté des lectures de tension, alors la position de la sonde noire correspond à la borne positive (vérifiez la connexion correcte des sondes avant de mesurer). S’il n’y a pas de signe moins, alors la position de la sonde noire correspond à la borne négative de la batterie.

Installation de panneaux solaires et d’équipements électriques auxiliaires

L’installation de l’équipement électrique de la station solaire est réalisée avec un fil de cuivre. La section transversale du fil de cuivre pour un panneau doit être choisie d’au moins 2,5 mm². Cela est dû au fait que la densité de courant normale dans un conducteur en cuivre est de 5 ampères par 1 mm². Autrement dit, avec une section de 2,5 mm² le courant admissible sera de 12,5 A.

Dans ce cas, le courant de court-circuit du panneau RZMP-130-T d’une puissance de 145 W n’est que de 8,5 A. Lors de la combinaison de plusieurs panneaux avec une connexion en parallèle, la section transversale du câble de sortie commun doit être sélectionnée en fonction du courant total maximal de tous les panneaux selon le concept ci-dessus (5 A par 1 mm²).

Il existe une variété de câbles solaires en vente. Leur particularité est que l’isolation externe du câble a subi un traitement spécial et a une résistance accrue aux rayons ultraviolets. Il n’est pas nécessaire d’acheter de tels câbles. Les panneaux solaires peuvent être connectés avec un câble avec une isolation en PVC ordinaire, mais posez-le dans un manchon ondulé, conçu pour la pose de câbles externes. Cette option coûtera 30 à 40% de moins.

Le contrôleur de charge de la batterie et l’onduleur doivent être placés dans une pièce sèche à température ambiante, comme un placard ou un couloir. Il n’est pas pratique de placer cet équipement à l’extérieur, car les composants électroniques de l’équipement ne doivent pas être exposés à des fluctuations importantes de température et d’humidité. La batterie elle-même peut être placée avec l’électronique.

Si vous décidez d’utiliser des piles acides ou alcalines, vous devez les placer dans une zone non résidentielle bien ventilée, car elles dégagent des vapeurs d’électrolyte nocives pour la santé. De plus, il ne devrait y avoir aucune source de risque d’étincelle et d’incendie dans la pièce avec des batteries, car l’oxygène et l’hydrogène libérés dans des pièces mal ventilées peuvent former un mélange explosif..

Le panneau solaire peut être installé de deux manières:

• L’installation fixe implique le placement stationnaire de panneaux sur le toit de la maison ou sur un support fixé à un mur ou à une fondation. Dans ce cas, les panneaux doivent être orientés vers le sud, l’inclinaison horizontale des panneaux doit être un angle égal à la latitude de la zone plus 15 °. La latitude de votre position peut être déterminée, par exemple, par les lectures d’un navigateur GPS ou dans le service Google Maps;
• l’installation mobile des panneaux se fait sur une traverse, qui est capable de tourner de manière azimutale (dans la direction du soleil le long de l’horizon) et zénithale, en inclinant les panneaux de sorte que les rayons du soleil tombent sur eux perpendiculairement. Un tel système d’installation permet d’augmenter le rendement des panneaux solaires utilisés, mais nécessite des coûts financiers tangibles supplémentaires pour la construction de la traverse, les moteurs d’entraînement et le système de contrôle..

Moyens d’améliorer l’efficacité de l’alimentation électrique autonome

Pour améliorer l’efficacité d’une centrale solaire, vous pouvez opérer de deux manières: augmenter la quantité d’électricité produite d’une part et réduire sa consommation d’autre part. Les moyens d’augmenter l’électricité produite peuvent être les suivants:

• installation de panneaux solaires sur une traverse mobile ou sur un mécanisme de contrôle d’inclinaison zénithale (demi-mesure, mais aussi assez efficace, principalement pour les panneaux monocristallins);
• utilisation de batteries de haute qualité avec un faible pourcentage d’auto-décharge et une longue durée de vie sans diminution significative de la capacité;
• entretien régulier du système: nettoyage des panneaux de la poussière et de la neige, entretien des connexions amovibles et terminales afin de réduire la résistance de contact et, par conséquent, les pertes de puissance.

Côté charge, l’efficacité énergétique peut être augmentée comme suit:

• affectation d’un circuit d’alimentation basse tension directement à partir de la batterie, par exemple pour le raccordement d’un éclairage LED. Cela évitera une double conversion d’énergie dans l’onduleur;
• éteindre l’onduleur lorsque la charge est déconnectée à sa sortie, car l’onduleur au repos consomme encore une petite quantité d’énergie;
• installation avec éclairage de capteurs de mouvement avec une minuterie pour exclure la consommation gênante d’électricité due au fait qu’ils ont simplement oublié d’éteindre la lampe dans le couloir.

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