Composants essentiels pour l'installation d'un système de panneaux solaires fiable et économique

Exigences générales pour l'installation d'un système de panneaux solaires

L'énergie verte, l'énergie solaire propre et renouvelable est la meilleure alternative pour les consommateurs résidentiels et industriels dans le monde. Elle minimise le coût global de fonctionnement et la pollution environnementale carbone. Le pourcentage de transition des sources d'énergie régulières vers l'énergie verte, en particulier l'énergie solaire, croît rapidement aux États-Unis, dans l'UE, en Chine, au Moyen-Orient et en Asie.

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Système de panneaux solaires

Le panneau solaire (aussi appelé cellule photovoltaïque ou cellule solaire) est un dispositif qui absorbe les photons de la lumière du soleil et les convertit en énergie électrique.

Ces dernières années, le concept de systèmes hors réseau (off-grid) et de réseaux intelligents (smart grid) est de plus en plus populaire et les consommateurs optent pour l'énergie propre comme l'éolien et le solaire pour éliminer ou au moins réduire la dépendance à l'électricité du réseau et réduire le coût global de fonctionnement. Un système d'énergie solaire efficace avec garantie de plusieurs années permettra de récupérer l'investissement initial et de bénéficier d'énergie gratuite.

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Composants principaux d'un système de panneaux solaires

Voici les composants et dispositifs de base généralement nécessaires pour une installation de système de panneaux solaires à domicile. Les détails de chaque dispositif sont donnés ci-dessous.

(1) Panneau solaire

Le panneau solaire, aussi appelé cellule solaire ou cellule photovoltaïque, est la colonne vertébrale du système d'énergie solaire. Il existe différents types de panneaux solaires tels que polycristallin et monocristallin. Le monocristallin est plus efficace et légèrement plus cher que le polycristallin. Les critères de sélection d'un panneau solaire sont variés : espace, garantie, efficacité, type de technologie, coût, etc. Gardez à l'esprit que la performance est le critère roi lors de la sélection d'un panneau solaire approprié pour une installation résidentielle.

En général, le panneau solaire est directement connecté au régulateur de charge, mais il existe différentes connexions de réseaux de panneaux solaires telles que série et parallèle, qui dépendent du calcul de charge et des besoins énergétiques spécifiques pour les appareils domestiques, la connexion du parc de batteries, la surface de toit, le climat et les heures d'ensoleillement maximal.

Vous pouvez facilement trouver le nombre de panneaux solaires requis et le courant de charge pour la batterie, et suivre le guide étape par étape pour l'installation de panneaux solaires avec la puissance de l'onduleur, la puissance de secours des batteries selon les besoins de charge.

Sur l'image ci-dessous, un panneau solaire de 120 watts, 12V et 10A est montré, qui produit une alimentation 12V DC pour la charge directe de batterie et une charge DC peut être directement connectée via le régulateur de charge.

(2) Régulateur de charge (Charge Controller)

Comme son nom l'indique, un régulateur de charge (aussi appelé régulateur de charge) est un dispositif utilisé pour réguler la tension et le courant provenant des panneaux solaires connectés aux batteries. Le but principal d'un régulateur de charge est d'empêcher la surcharge des batteries (ce qui pourrait les endommager) par les panneaux solaires, car les panneaux solaires 12V fournissent 17-20V en cas de charge nulle ou de plein soleil. La raison est que les fabricants conçoivent un panneau solaire pour différents climats et environnements afin que vous obteniez la tension nominale maximale en cas de couverture nuageuse, faible ensoleillement et brume épaisse.

Il existe plusieurs types de régulateurs de charge disponibles sur le marché :

• Simples – Régulateurs 1 et 2 étages : Relais et résistance de dérivation sont utilisés pour contrôler la tension en un ou deux étages pour déconnecter le panneau solaire de la batterie en cas de surtension.
• PWM (Modulation de largeur d'impulsion) – Régulateurs 3 étages : Basé sur la modulation de largeur d'impulsion et coupe le circuit de la batterie du panneau solaire connecté à la cellule photovoltaïque en cas de surcharge.
• MPPT (Suivi du point de puissance maximum) : Le MPPT est un convertisseur DC/DC dans le cas de réseaux de panneaux solaires vers le parc de batteries. Il optimise et régule les niveaux de tension DC plus élevés du panneau solaire et les convertit en tension plus basse optimisée et régulée pour charger la batterie. Ils sont un peu plus chers mais plus efficaces. Ils fournissent 10-30% plus de puissance à la batterie avec une efficacité de 94-98%.

Sur l'image ci-dessous, un régulateur de charge MPPT 5-100 Ampères est montré, utilisable pour parc de batteries 12-48V et puissance maximale pour système de panneaux solaires de 170A, 150V.

(3) Batterie

Les batteries sont utilisées pour le stockage de charge de secours. Il existe différents types de batteries utilisés dans les systèmes d'énergie solaire pour le stockage et le fonctionnement de secours la nuit lorsque l'énergie directe des panneaux solaires n'est pas disponible. La connexion série, parallèle ou série-parallèle du parc de batteries dépend de la conception du système : configuration 12V, 24V ou 48V. En cas de nuages et pas de soleil, le parc de batteries peut être chargé via l'alimentation secteur du réseau via l'onduleur pour une utilisation ultérieure.

L'image suivante montre une batterie 150Ah, 12V. La batterie est directement connectée au régulateur de charge qui contrôle les courants et tensions de charge entrants depuis la cellule photovoltaïque connectée au régulateur pour le stockage de secours et le fonctionnement.

(4) Onduleur / UPS

L'onduleur est un dispositif qui convertit l'alimentation DC en alimentation AC. L'onduleur et le convertisseur connus sous le nom d'UPS (Alimentation sans interruption) sont utilisés pour convertir la tension DC en AC pour les appareils domestiques fonctionnant sur AC. L'UPS est aussi utilisé pour convertir le AC en DC pour charger la batterie à partir de l'alimentation AC directe.

Il existe de nombreux types d'onduleurs disponibles selon vos besoins :

• Onduleur centralisé ou string avec coût moindre mais moins efficace.
• Optimiseur de puissance utilisé pour convertir DC en AC et connecté à l'onduleur central.
• Micro-onduleur avec fonctionnement fluide et fiable même avec faible ensoleillement mais coûteux.

L'image suivante montre un onduleur 1000 Watts, 12V DC vers 110VAC et 230V AC. Il est connecté entre la batterie et la charge pour convertir la sortie de la batterie (12V DC vers 230V AC) pour nos appareils domestiques fonctionnant sur 230V AC. Le second emplacement est pour les équipements 110-120V AC.

Quel est le meilleur panneau solaire pour la maison et combien ça coûte ?

Les panneaux solaires monocristallins sont une meilleure option que les polycristallins mais ils sont légèrement plus chers. La décision finale dépend de nombreux facteurs tels que votre région et environnement, heures d'ensoleillement, besoins de charge et types de batteries utilisées dans le système, etc. Nous avons déjà discuté ce sujet en détail car cela dépend de nombreux facteurs tels que la charge, l'espace, l'environnement, la technologie, les heures de secours, etc. et tous ces facteurs doivent être pris en compte lors de la sélection d'un système d'installation de panneaux solaires approprié selon les besoins. L'article peut être consulté ici.