2 types d'onduleurs sont envisageables
l'onduleur SOLAX
L'onduleur Solax présenté ci-contre ne permet pas l'autoconsommation et a besoin du courant EDF pour se synchroniser…
L'inconvénient de cette solution est qu'en cas de coupure de courant les panneaux ne produisent plus rien. Ceci est une sécurité en cas d'intervention des ouvriers sur le réseau.
Un des principaux arguments pour cette formule est la simplicité de montage. En effet, un simple disjoncteur sur le tableau électrique permet d'alimenter l'ensemble de la maison en électricité. La consommation des panneaux plus proches de l'utilisateur étant prioritaire sur l'alimentation EDF.
Ce dispositif ne nécessite pas de batteries
Le surplus d'électricité produit et non consommé est réinjecté sur le réseau.
Pour limiter la réinjection sur le réseau, des techniques existent. Un boîtier zéro injection réseau, mais d'après les retours sur internet cela ne marche pas très bien.
En ce qui concerne mon installation, je renvoie mon surplus dans un chauffe-eau. Le chauffage est un grand consommateur d'électricité. Ainsi, j'utilise les heures ensoleillées pour chauffer l'eau, les heures creuses ne sont nécessaires que rarement en cas de ciel nuageux prolongé. Plus généralement, tous les appareils de puissance sont utilisés en plein soleil.(four, machine à laver, lave-vaisselle, plaque de cuisson).
Le contrôle du chauffe eau se fait via un arduino (composant électronique programmable) et la visualisation des courbes de consommation par une carte wifi esp8266.
Une fiche technique détaillant le fonctionnement sera réalisée ultérieurement, le principe simplifié est le suivant :
Une pince ampèremétrique mesure en permanence l'intensité du courant entrant ou sortant sur la ligne.
Si le courant des panneaux est excédentaire, l'Arduino va faire varier l'intensité d'une LED.
En face de cette LED se trouve une cellule photosensible. La propriété dune telle cellule est de faire varier la résistance à ses bornes en fonction de la lumière.
Cette résistance est montée en parallèle sur un variateur de puissance qui alimente le chauffe-eau.
Un calcul est effectué sur l'Arduino toute les 2s. Plus l'énergie des panneaux est importante, plus la LED s'illumine et réduit la résistance au courant secondaire du variateur. À l'équilibre, tout le surplus solaire est redirigé vers le chauffe-eau (appareil de type résistif.).
Les informations de contrôle sont renvoyées vers mon site https://esp8266.knobuntu.fr qui donne l'état de ma consommation électrique instantanée ainsi que des courbes journalières.
l'onduleur hybride
L'onduleur utilisé ici est du type hybride EASUN 5KW ,il s'adapte à toutes sources d'énergies complémentaires par exemple ajout d'un groupe électrogène ou se synchroniser au réseau, il peut fonctionner avec ou sans batteries de secours.
Cet onduleur est utile sur un site dépourvu de réseau électrique ou si on veut se passer entièrement d'un fournisseur d'électricité. Et c'est mon cas à Valderoure.
Pour être autonome en électricité, il faut penser l'habitation en conséquence. La maison doit être bien isolée, les nouvelles normes sont devenues très contraignante.
Il faut en priorité exclure tout appareil destiné au chauffage. Le chauffage de l'eau est assuré par des tubes solaires d'un rendement supérieur au photovoltaïque et qui contribuent également au chauffage partiel du plancher. L'eau a une forte inertie thermique, un ballon de 1000l va restituer la nuit la chaleur accumulée en journée.
Et malgré tout l'autonomie complète ne peut être assurée que dans le sud de la France ou l'ensoleillement moyen est de 300 jours par an.
J'envisage toujours d'utiliser un véhicule électrique pour le complément de stockage de l'électricité et d'assurer mes transports sur 50 km, mais les constructeurs automobiles ne sont pas pressés d'envisager cette solution. Renault m'a assuré qu'elle était en cours d'évaluation.
Au vu des consommations électriques enregistrées sur plusieurs années, l'autoconsommation me parait tout à fait viable. Sans chauffage, on consomme 5 kWh alors que les panneaux en produisent 15. Je ne me priverai ni de congélateur ni de réfrigérateur ni de plaque de cuisson. Le lave-linge sera équipé d'un mitigeur thermostatique alimenté par le ballon d'eau chaude. Les 3 kW de puissance du four pourront être programmé en plein soleil.
Bref, vivre avec le confort en utilisant les nouvelles techniques
L'installation est la même que celle décrite précédemment. J'ai incliné mes panneaux à 37 degrés pour accumuler au mieux le soleil qui passe au ras de la montagne d'en face au solstice d'hiver. Les panneaux sont exposés au SUD sans une ombre en journée.
Si nécessaire, j'installerai une 2ᵉ volée de panneaux avec un onduleur de secours que je n'utiliserai qu'en hiver. Le photovoltaïque devient de plus en plus abordable même sans les aides de l'état. De toute façon ces aides sont intégralement asséchés par les installateurs, alors sans aides les panneaux deviennent moins chers
Les panneaux tournants
Pour une autonomie complète, les panneaux fixes ne sont pas suffisants. Même en plein soleil sans ombre au mois de décembre, la durée d'ensoleillement pour mes panneaux exposés plein sud sans ombre est de 7 heures de 9h à 17 h.
Mais c'est le matin et le soir que la demande électrique est la plus forte, et durant ces périodes les panneaux ne sont pas bien orientés, le soleil est rasant et la production est moindre. D'où l'idée de fabriquer des suiveurs solaires
Les suiveurs solaires se classent en 3 catégories
Les deux axes, les plus performants, position idéale face au soleil, complexes , sensibles aux vents forts, ils doivent être solidement arrimés au mat.
Le suiveur sur 1 axe vertical va suivre l'azimut du soleil avec une inclinaison fixe. Il est moins performant puisque l'inclinaison est trop faible le matin et le soir. Et comme précédemment, le mat doit être solidement fixé, ce qui limite le nombre de panneaux.
Et puis il y a le système tournant sur un axe horizontal incliné orienté au sud, très stable, on peut y positionner de nombreux panneaux, La rangée tourne d'ouest en est avec un seul vérin. Ce plan incliné en rotation va faire varier les angles dans le plan vertical et horizontal en une seule opération. Le matin, on aura une orientation à l'est avec un angle faible par rapport à la verticale qui sera proche de l'élévation du soleil rasant. C'est la même chose le soir. Et c'est bien ce que l'on recherche.
C'est donc cette solution qui a été retenue. C'est aussi le plus simple et le plus résistant à construire. Pour mon prototype, j'ai réalisé un bâti en bois sur lequel j'ai fixé un axe qui permet la rotation du panneau solaire. Le vérin commande la rotation et est piloté par un Arduino avec un programme très simple qui fait varier l'allongement toutes les heures. Le soir, il se met en position horizontale.
L'allongement du vérin (actionneur linéaire 300 mm, force 6000N) est contrôlé par le pilote moteur BTS7960 qui reçoit les commandes de l'Arduino. Le programme de l'Arduino devient alors très simple. Il suffit de programmer le temps de fonctionnement du vérin dans un sens ou dans l'autre pour positionner le panneau au mieux face au soleil à chaque heure. Le programme arduino suiveursolaire2.ino
Un 2ᵉ prototype a été réalisé avec deux panneaux montés sur un axe et ce sont trois rangées de deux panneaux que je vais installer à Valderoure.
Par contre, je vais avoir 16 panneaux qu'il va falloir brancher en parallèle, car les panneaux tournants fourniront un voltage plus fort que les fixes le matin. Il convient également de rester dans les limites du voltage maxi de l'onduleur.
Ce type de branchement est plus complexe à réaliser qu'un branchement en série. Il nécessite des composants supplémentaires tels les diodes anti-retour et des disjoncteurs sur chaque branche.
lien L'energie autrement