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Dimensionnement d'un système.

Voici comment on dimensionne un kit site isolé :

1 - Déterminer les besoins, les apports, et les transformer en une solution.

La première présentation de la détermination des besoins se trouve à l'onglet précédent, si vous ne l'avez pas fait, prenez le temps de le lire, il est important.

Il faut tout d'abord analyser ses besoins en énergie, en considérant le cas le plus défavorable.

Par exemple, si l'on doit utiliser le système toute l'année, en hiver, prévoir 9 heures de fonctionnement par jour pour les ampoules des pièces principales, 4 heures par jour pour un film et les infos télévisées.

En été, la situation est moins critique : on éclairera plutôt 4 heures par jour. Mais la réfrigération consommera plus dénergie.

Une utilisation seulement le week-end permettra d'utiliser moins de panneaux photovoltaïques car on recharge les batteries solaires durant toute la semaine.

Récupéré sur le site de Tecsol, dans une version précédente -ils ont supprimé le simulateur - , c'est une liste de 'consommateurs', qui vous permettra de choisir des produits analogues aux vôtres. Ce simulateur a la particularité de tenir compte de la saison pour ajuster les consommations de courant comme expliqué plus haut. C'est particulièrement utile pour avoir une bonne évaluation du besoin. Pour des raisons pratiques, on vous met cette liste à disposition en téléchargement ici.  Cette expression du besoin permet de déterminer dans un premier temps la puissance crête des panneaux photovoltaïque de l'installation (la puissance que le panneau est capable de fournir sous ensoleillement nominal, en watt crête, est couramment appelée puissance en watts, par abus de langage ou ... manque de compréhension).

Ensuite on décide de son besoin en autonomie (nombre de jours sans soleil durant lesquels on exige un fonctionnement 'sur batteries' du système, pour couvrir les périodes de mauvais temps). Un jour d'autonomie correspond en première approche à 2 jours de mauvais temps. Ce besoin est un des facteurs de détermination de la taille des batteries, mais on peut aussi ajuster sa consommation en cas de mauvais temps, ce qui permet de diminuer la capacité des batteries à installer, ou d'augmenter l'autonomie des batteries en place ; la question est : ' Aura-t-on vraiment envie de réduire sa consommation, pendant des années, lorsqu'il fait mauvais ? '. Par défaut, le logiciel de TECSOL propose 6 jours d'autonomie.

La possibilité d'appoint : il est important, surtout pour les sites utilisés été comme hiver. On fournit un % maximum fourni par un groupe électrogène sur le mois le plus défavorable. Bien sûr, l'utilisation se fera généralement aussi un peu durant les mois voisins. Faites plusieurs simulations -liens fournis ci-après - pour voir l'impact de ce paramètre sur le dimensionnement.

Les logiciels en ligne vous permettront une première approche de ce dimensionnement : après la disparition du simulateur du site de TECSOL, nous avons trouvé celui mis à disposition par l'UE : https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/fr/tools.html . Choisissez la langue, en haut à droite ; choisissez l'onglet hors réseau puis déterminez votre localisation. Vous pouvez ensuite entrer votre consommation et ajuster les paramètres des éléments du système et la position des panneaux. La meilleure solution pour l'hiver : panneaux plein Sud à 65°. Les résultats au format pdf qui vous sont proposés vous donnent une vision un peu plus complète de la vie du système que ce qui est à l'écran, avec en particulier les taux de charge de batterie. Je prévois de vous mettre à disposition un tuto qui expliquera comment prendre en compte les données.

Visitez aussi les logiciels de l'INES, qui vous donnent un approche différente.

Et si vous aimez les calculs et les formules, je vous propose le dossier de l'association 'EnergieSolidaires' , scolaire mais précis ! A part un petit bug à la dernière ligne, mais c'est juste pour voir si vous avez suivi...

2 - Quelques exemples de dimensionnement :

Il est difficile de savoir à l'avance comment va évoluer le besoin dès qu'on va disposer d'électricité , il est donc conseillé de faire 3 hypothèses en se basant par exemple sur les fiches Tecsol, matrice vierge à télécharger ici . La première hypothèse est l'hypothèse minimale : dites ce qui vous manque cruellement aujourd'hui. La seconde est l'hypothèse moyenne : ce qu'il serait pratique d'avoir à disposition. La troisième est l'hypothèse maximale :  je veux tout, et je suis prêt à payer pour ... ou pas .

Par exemple :

Hypothèse 1 : j'ai besoin d'éclairage, le réfrigérateur est au gaz, je recharge mon portable au travail ou j'ai un adaptateur 12V. Une idée : un panneau de 50wc 36 cellules, un régulateur de charge pas cher (pas besoin de MPPT), une batterie 100 Ah 12 Volts.

Hypothèse 2.1 : j'ai besoin d'éclairage, une télé ou un ordinateur 2 h par jour, je veux aussi recharger mon portable, et utiliser un petit sèche cheveux et un petit mixeur. Réfrigérateur gaz. On sait lever le pied quand il fait gris, du coup, pas de groupe électrogène. Une idée : un panneau 90 wc 36 cellules, un régulateur de charge, 2 batteries de 100 à 130 Ah 12 Volts, un onduleur pur sinus 500 w. Garder l'éclairage en 12 volts permet d'éteindre l'onduleur la majeure partie du temps. A une époque, trouver des ampoules 12 V était compliqué, aujourd'hui, c'est devenu beaucoup plus simple.

Hypothèse 2.2 : idem, mais réfrigérateur 230V classe A+++. Une idée pour ce qui concerne le réfrigérateur seul : 400 à 700 Wc de panneaux, un bon régulateur de charge, 400 Ah de batteries, un onduleur pur sinus de 500 ou 1000 w. Le réfrigérateur doit tourner tout le temps, du coup, on va prévoir un petit groupe électrogène. Le réfrigérateur alourdit le système au niveau équipement et coût, mais pour comparer avec un réfrigérateur gaz, vous économisez une bouteille de gaz toutes les 3 semaines, et son changement, et l'achat du réfrigérateur gaz... Variante : le réfrigérateur 12 V de Steca, dans ce cas on reste avec un petit onduleur, mais 2 réseaux dans la maison : un 12 VCC et un 230VAC.

Hypothèse 3 : je veux la même chose qu'en raccordé réseau, mais sans centrale nucléaire (généralement, il n'y a pas la place dans le jardin). Prenez le formulaire et cochez. Vous allez passer à 1000 ou 2000 Wc de panneaux, voire plus; un onduleur chargeur de 1 à 3 kwc, un ou plusieurs régulateurs de charge haut de gamme, de type TAROM chez Steca par exemple , avec les équipements d'optimisation de la charge (shunt)  l'ordre de grandeur de la capacité batterie sera de 500 à 1000 Ah en 12V en 24 V, voire en 48 V. A ce niveau, le poste le plus onéreux est la batterie. Et s'il s'agit d'une résidence principale, on va généralement la dimensionner pour qu'elle résiste bien plus de 10 ans : environ 7 à 9000 cycles, soit 15 à 25 ans si vous la déchargez tous les jours de maximum 20%, en première approche. Je vous parle là de batteries en blocs de 2V -6 blocs pour une installation en 12 Volts, 12 pour 24 Volts et 24 blocs pour 48 Volts- , plus robustes, et un groupe électrogène sera (quasiment) obligatoire, sauf si vous savez lever le pied drastiquement en cas de période de mauvais temps persistant , pour ne garder que la base : éclairage et réfrigération, voire circulateur du chauffage et alimentation du poêle ou de la chaudière.

3 - Une possibilité à prendre en compte si vous voulez partir sur un 'gros' système :

Avant de vous lancer dans un achat de type 3, dites vous bien qu'il vous faudra y réfléchir à 2 fois : vous partez pour 10 ans et plus. Et il est difficile de modifier une installation 3 ans après :

- côté panneaux, vous n'êtes pas sûr de retrouver les mêmes panneaux, il faut donc reprendre aussi un régulateur supplémentaire et un shunt qui n'auraient peut-être pas été nécessaires en anticipant.

- côté batteries : si vous changez, c'est parce que vous voyez que les batteries se déchargent un peu trop rapidement, vous les avez déjà cyclées, en d'autre termes elles on vieilli (durée de vis d'une batterie 12 volts, selon la qualité pour une utilisation raisonnable : généralement 3 à 7 ans) . Et il n'est pas top de brancher des batteries neuves sur un parc de vieilles batteries : les neuves prennent l'âge des vieilles très rapidement.

En conclusion : la définition des besoins est très importante quand on part sur un gros système, il faut se demander comment pourraient évoluer les besoins dans 1, 5 , 10 ans et plus. Ça vaut la peine d'y réfléchir en famille une demi journée, ou plus, de laisser quelques nuits passer. Une alternative est de prendre un système du type 'hypothèse 2' où les batteries dureront 3 à 7 ans selon votre usage, et de faire à nouveau le point au bout de 3 à 7 ans, ça procure un certain recul, une bonne expérience. Et si vos batteries ont tenu 7 ans, c'est que le dimensionnement initial n'était pas trop mauvais ! Vous pouvez donc au choix repartir sur la même solution ou opter pour des batteries en blocs de 2 volts et partir pour beaucoup plus longtemps.

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