FAQ photovoltaïques et conseils de base

Quelques bases sur les panneaux et régulateurs, les premières FAQ !

– On parle de Volt CC pour décrire un voltage ‘Courant Continu’ tel que celui produit par une batterie. En anglais on écrira DC.

On parle de Volt AC pour parle de volt en Courant Alternatif (en 50 Hertz sur le réseau français, 60 Hertz aux USA).

– un panneau dit 12 Volts pour charger une batterie de 12 Volts au travers d’un régulateur de charge et de décharge classique, comporte obligatoirement 36 cellules,

– un panneau dit 24 volts pour charger une batterie de 24 Volts (ou deux batteries de 12 volts en série) au travers d’un régulateur de charge et de décharge classique, comporte obligatoirement 72 cellules ; alternativement, vous pouvez mettre 2 panneaux de 36 cellules en série,

– un panneau de 60 cellules est conçu pour de l’injection réseau. Contrairement à ce que vous disent certains vendeurs incompétents et peu scrupuleux (voir les annonces sur le bon coin au mois de Juin : un voisin a 500 kw à brader, ça fait 2500 panneaux !) si vous avez un régulateur de charge classique, il ne chargera pas correctement une batterie de 24 volts, cette dernière sera rapidement détériorée pour cause de charge insuffisante. Si vous utilisez un panneaux 60 cellules pour charger une batterie 12V, en première approche seules 36 sur les 60 cellules seront utiles, c’est à dire qu’un panneau de 200 wc 60 cellules aura l’efficacité d’un panneau de 120 wc 36 cellules, sauf… à mettre l’argent que vous avez économisé dans un régulateur de charge MPPT1010 ou MPPT2010 de Steca !

– Si l’on utilise un régulateur de charge MPPT, on peut recharger correctement une batterie 12 Volts avec un panneau 60 cellules, une batterie 24 volts avec 2 panneaux 60 cellules en série, et une batterie 48 Volts avec 3 panneaux 60 cellules en série.

– le principe du régulateur MPPT : il ‘transforme’ la tension en intensité.

Par exemple : la puissance maximale d’un panneau 36 cellules est de l’ordre de 17 volts. Lorsqu’on charge une batterie, celle-ci est généralement entre 12 et 14V. un régulateur classique abaissera la tension au borne du panneau, sans augmenter l’intensité. La puissance réelle est donc plus faible (pour les bases sur le sujet, voir wikipedia) que la puissance récupérable ‘nominale’ du panneau. Un régulateur MPPT, lorsqu’il abaisse la tension, augmente l’intensité. Son rendement n’est pas de 100%, mais au global, dans les conditions usuelles, on espère ainsi avoir une meilleure puissance récupérée. On espère, a-t-on raison ?

– L’utilisation d’un régulateur MPPT de charge MPPT est réputée offrir une meilleure productivité des panneaux solaires, on entend souvent +10 à +15%. La réponse des fabricants est un peu plus nuancée : effectivement, lorsqu’on utilise des panneaux de 60 cellules, cela permet de charger correctement un panneau, mais lorsqu’on dispose d’un panneau de 36 ou 72 cellules, l’optimisation dépend principalement de la température de fonctionnement du panneau. Pour faire court : dans le Nord de l’Europe, la température de fonctionnement justifie d’investir dans un régulateur MPPT, par contre dans le sud, ou en Afrique (entendez en se rapprochant de l’équateur, dans un environnement plus chaud et pas forcément au sommet du Kilimandjaro ), l’enjeu ne le justifie pas. Ce qui n’empêche pas un certain nombre de fans de ne jurer en toutes circonstances que par le MPPT !

– Pour un panneau 60 cellules, on peut charger dans certains cas une batterie de 12V : les tensions peuvent être compatibles avec un régulateur de charge de batterie 12 V. Il faut tenir compte dans ce cas de la variation de la tension maximale par temps froid : la tension maximale est donnée à 20°C. or pour chaque degré perdu, la tension augmente sensiblement de 0.5 Volt/° (coefficient exact fourni en théorie sur de nombreux panneaux) . Donc par un jour froid ( -20°) et ensoleillé en montagne, la tension de votre panneau pourra être de l’ordre de 20 Volts ( 40×0,5V) supérieure à celle inscrite sur l’étiquette. Vérifiez la tension admissible par votre régulateur, il y a un risque de l’endommager. Voir aussi plus bas pour l’évolution des tensions selon les conditions d’utilisation.

– on dimensionne obligatoirement un système en site isolé : il faut produire ce que l’on veut consommer et le stocker, chaque jour de l’année.

– un régulateur de charge et de décharge n’est pas un transformateur : vous ne pouvez pas utiliser un panneau de 36 cellules pour charger une batterie de 24 volts, ni un panneau de 72 cellules pour charger une batterie de 12 Volts. Le régulateur régule la charge et la décharge, cela veut dire qu’il autorise la charge tant que la batterie n’est pas pleine et qu’il coupe la distribution de courant dès que la batterie est faible. Le panneau qui y est raccordé doit respecter les règles listées ci-dessus. Un régulateur de charge ne fournit pas non plus du 230 volts : le courant en 230 volts est un courant alternatif, le courant généré par la batterie est un courant continu, pour obtenir du 230 Volts alternatif, il vous faut un onduleur. Néanmoins certains onduleurs intègrent des régulateurs de charge pour chargeur classiques (par exemple groupe électrogène, voir par exemple la gamme XTM de Steca).

– mon régulateur de charge est en panne ? Il peut arriver qu’il tombe en panne, néanmoins, on constate le plus souvent :

les fausses pannes de régulateur, 90% des cas :

des batteries faibles (à 12 volts, une batterie n’est pas bien chargée, elle le sera à partir de 13.5 volts). Si elle se charge très vite, elle se déchargera tout aussi vite : c’est qu’elle est morte.
le régulateur ne redémarre pas après changement de batterie : il y a un ordre à respecter dans la connexion du régulateur, chez la plupart des fabricant, on contacte la batterie en premier, les panneaux en second, les utilisateur en 3ème. idem pour un changement de batterie, il faut donc tout débrancher,
le régulateur ne charge pas la batterie ou est en défaut : si la batterie est très faible, certains régulateurs stoppent la charge ils considèrent un défaut majeur. Si la batterie est déchargée sans être ‘morte’, la plupart des systèmes sute isolé ont besoin de plusieurs jours pour recharger la batterie complètement.
en montagne ou en bord de mer, à cause de la réverbération, l’intensité produite par le panneau est largement plus forte que les données nominales.

les vraies pannes de régulateur, 10% des cas :

calculées pour un soleil ‘nominal’. Généralement on prévoit 20% de marge sur un régulateur, en cas de mer ou montagne, prévoir 40% est plutôt prudent (on parle là d’intensité). Sinon, le régulateur va chauffer, noircir et défaillir !
le fusible (sur les bons régulateurs…) a claqué : vérifiez pourquoi, résolvez le problème et changez le fusible.
en montagne ou dans les pays froids, la tension monte quand la température descend : l’ordre de grandeur est pour les panneaux poly ou monocritallins de l’ordre d’1/2 volt. Donc s’il fait -20°c, au lieu des +20°C des conditions de test, on peut avoir 20 Volts de plus aux bornes du panneau. Selon la technologie du régulateur de charge, si sa tension admissible n’est pas suffisante, il claque immédiatement.

– Dans un système photovoltaïque site isolé, si vous utilisez un onduleur qui transforme le courant continu en courant alternatif 230 V, au travers d’un réseau qui dessert un habitation, le réseau doit être, en France, conforme à la norme C15-100 qui décrit les règles à respecter pour les installations électriques domestiques (se renseigner pour les installations professionnelles/ERP, et dans chaque pays où doit être faîte une installation). En particulier, il faudra un tableau avec des disjoncteurs différentiels (30mA à ce jour), une terre aux normes, des gaines pour les passages en cloison … bref il est important de se soucier de sécurité.

Pour la partie en courant continu, en 12 et 24 volt, le risque n’est pas un risque d’électrocution, mais de brûlure en raison des intensités importantes nécessaires au transport d’énergie sous basse tension. En cas de court circuit, il est fréquent de retrouver des câbles aux gaines fondues voire des soudures intempestives de câbles sur les connections. Les serrages de connecteurs doivent être faits correctement. Des vérifications sont toujours souhaitables, y compris dans un réseau ‘traditionnel’ : dans une habitation vieille de 10 ans, la prise alimentant le lave vaisselle a failli provoquer un incendie chez moi : à la longue, le câble s’était aplati, le connecteur n’était plus serré , et en passant, le courant échauffait le métal qui a fait fondre en partie la prise. Heureusement que mon fils avait l’oreille, car avec la VMC, on ne sentait rien, et j’avais pour habitude de lancer le lave vaisselle en quittant la maison le matin. A contrario, d’après un artisan, il n’est pas recommandé de resserrer un connecteur sur un câble, car le câble s’aplatit et finit par casser… Cruel dilemme que je vous laisse résoudre. En tout cas, au bout de 10 ans, on peut faire un quart de tour pratiquement à toutes les vis d’un tableau électrique sans forcer du tout sur le tournevis…

– Qu’en est-il des batteries ? Si vous les comparez à des batteries de voiture, les batteries solaire à capacité équivalente sont beaucoup plus lourdes. La batterie de voiture est conçue pour délivrer beaucoup d’énergie très rapidement au démarrage (le démarreur qui entraine le moteur est très grs consommateur), puis elle se recharge en maximum 15 minutes et reste chargée en permanence. Une batterie solaire va se charger en journée, on peut aussi consommer du courant simultanément, elle sera donc plus ou moins chargée voir plus ou moins déchargée au cours de la journée pour être déchargée de nuit. Il faut éviter de décharger complètement une batterie solaire, elle est prévue pour travailler en restant chargée à 70% ou plus. Chaque fois qu’on descend à 70%, on use la batterie, dont la vie est donnée en nombre de cycle de décharge. Le nombre de cycle dépend de la technologie, bien évidemment le prix aussi.

– il existe de nombreux types de batteries compatibles avec les applications solaires :

batteries plomb ouvert, les moins chères actuellement, elles demandent de l’entretien, en particulier il faut régulièrement réajuster le niveau d’eau car la fin de charge amène périodiquement ou systématiquement selon les régulateurs à une phase d’ébullition.
batteries gel, plsu chères mais sans entretien,
batteries AGM : en théorie moins adaptées au solaires, car moins résistantes au cyclage. Certains les utilisent néanmoins, elles sont un peu moins chères que les batteries gel et ne demandent pas d’entretien,
et toutes les nouvelles générations de batteries, dont on connait les prix, la réputation, mais où l’on pas pas encore tout à fait le recul. Sur ce coup là, je laisse les gros faire les essais, et quand ils auront essuyé les plâtres et corrigé les produits, on y viendra.

– on ne dimensionne pas vraiment un système photovoltaïque en injection réseau : on regarde la surface disponible sur le toit, les règlementations d’urbanisme ( j’ai la chance d’habiter une commune ou les règles d’urbanisme autorisent au maximum 30% de terrasse ou toit terrasse par bâtiment d’habitation, et le maire a décidé de compter les surfaces des champs photovoltaïques comme de la terrasse, d’après lui, les énergies renouvelables ne marchent pas, et les toits doivent être en tuile, à bon entendeur …), on regarde aussi la complexité du dossier – au delà de 9 kwc, cela commence à être plus complet-, et les contraintes sur l’installation -triphasé à partir de 6kwc-. On regarde aussi l’épaisseur de son portefeuille, mais la comparaison de la production du champ photovoltaïque à la consommation est facultative.