Composants clés d'un système d'alimentation solaire hors réseau

Les journées ensoleillées ne sont pas seulement bonnes pour votre bronzage: en utilisant l'énergie solaire, vous pouvez réduire votre facture d'électricité et vous donner la possibilité de rester connecté hors du réseau.

Malgré le fait que l'énergie solaire semble intimidante, avec quelques connaissances de base sur le fonctionnement des différents composants et sur la façon de configurer un système en toute sécurité, la déconnexion du réseau peut être un jeu d'enfant !

La sécurité d'abord

Lors de la construction d'un panneau solaire, vous travaillerez avec des tensions très élevées et il est essentiel de suivre les consignes de sécurité appropriées. Voici quatre règles de sécurité de base à respecter :

1. Utilisez toujours un fil plus épais que ce dont vous avez besoin.
2. Câblez toujours des fusibles dans votre circuit, en particulier entre vos panneaux et le groupe de batteries.
3. Utilisez toujours un contrôleur de charge capable de gérer l'énorme puissance fournie par vos panneaux solaires.
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4. Faites toujours appel à un professionnel si vous vous sentez mal à l'aise de travailler avec des tensions élevées.

Les essentiels

Les composants d'un système électrique hors réseau peuvent être divisés en quatre catégories: sources, stockage, connexions et charges.

Sources: Ce sont la source de l'électricité, dans notre cas, les panneaux solaires eux-mêmes.

Stockage: Ces composants stockent l'électricité, pour une utilisation ultérieure. Les systèmes solaires utilisent un groupe de batteries à décharge profonde câblées en série, connues sous le nom de groupe de batteries.

Connexions: Il s'agit des éléments qui relient le système, tels que les fils, les contrôleurs de charge et les fusibles. Du point de vue de la sécurité, les connexions sont la zone la plus susceptible de causer un problème sur la route, à moins que des précautions appropriées ne soient mises en place.

Charges: Ce sont l'objectif final; toute pièce d'équipement qui utilise de l'électricité est une charge. Cela inclut les onduleurs pour nos appareils 120V, ainsi que tous les appareils 12V que nous utilisons.

Produire de l'électricité avec des panneaux solaires

Les panneaux solaires fonctionnent en convertissant l'énergie du soleil en électricité CC (courant continu) utilisable. Ce courant continu est ensuite stocké dans des batteries et utilisé pour alimenter nos appareils.

Lorsque les rayons du soleil rencontrent les éléments photovoltaïques des panneaux solaires, l'énergie est transférée aux électrons à l'intérieur. Ces électrons excités parcourent ensuite le circuit du panneau solaire, des extrémités négatives aux extrémités positives, chargeant nos batteries et gardant les lumières allumées.

Les panneaux solaires se déclinent généralement en deux saveurs, en fonction de la composition moléculaire de leurs éléments photovoltaïques: monocristallin noir et polycristallin bleu.

Dans les grandes lignes, les panneaux Mono sont plus efficaces et plus coûteux. Les panneaux en poly peuvent être un bon choix pour votre budget; Cependant, on peut avoir besoin de plus de panneaux Poly pour obtenir la même puissance de sortie générée par moins de panneaux Mono. Si vous travaillez avec un espace limité, comme sur un camping-car, les panneaux Mono sont la solution.

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Stocker de l'énergie avec un banc de batteries

Il existe de nombreux types de batteries différents; tellement que choisir celles qui conviennent le mieux à votre parc de batteries peut être un peu intimidant. Pour simplifier un peu les choses, gardez ces deux règles en tête lors du choix des batteries :

1. Utilisez toujours des batteries à décharge profonde, elles sont conçues pour être régulièrement déchargées et maintenir leur puissance de sortie. L'utilisation de batteries à cycle peu profond, comme les batteries de voiture, réduira la durée de vie de votre parc de batteries.
2. Les batteries à décharge profonde ne peuvent généralement être déchargées qu'à la moitié de leur pleine capacité avant de devoir être rechargées. Lorsque vous considérez vos besoins en batterie, examinez votre consommation d'énergie quotidienne et multipliez-la par deux.

En dehors de ces deux règles d'or, le choix des batteries à utiliser dépend avant tout du budget. Plus précisément, si vous préférez payer plus d'avance pour un parc de batteries au lithium plus efficace et plus durable, ou être opérationnel pour moins d'argent avec un parc de batteries au plomb.

Faire des connexions

Avant d'assembler l'une des pièces, nous devons connaître l'épaisseur appropriée du fil, l'ampérage des fusibles et la puissance maximale de notre contrôleur de charge. Vous ne feriez pas défiler un défilé sur un nouveau pont sans déterminer le poids qu'il peut supporter; même concept ici.

L'épaisseur sûre du fil dépend de la quantité de courant qui le traversera à un moment donné, ainsi que de la longueur réelle du fil nécessaire. Trop mince et le fil pourrait fondre, provoquant un incendie électrique.

Pour calculer l'épaisseur ou le calibre approprié du fil à utiliser, utilisez par défaut une calculatrice de calibre de fil, puis augmentez le calibre d'un ou deux. Notez que les calibres de fil sont en arrière: les calibres plus grands utilisent des nombres plus petits, et vice versa. Donc, si vous calculez qu'un calibre sûr est de 10, utilisez un fil de calibre 8.

Déterminer l'ampérage d'un fusible sûr est beaucoup plus simple que de calculer un calibre de fil sûr. Divisez simplement la puissance maximale (P) en watts du circuit par la tension (V) qui le traverse pour obtenir le courant (I) en ampères. Il s'agit d'une équation de base en physique, connue sous le nom de loi d'Ohm :

Les contrôleurs de charge régulent le taux de charge entrant dans votre parc de batteries à partir des panneaux solaires pour assurer un fonctionnement sûr. Ces unités auront la puissance d'entrée maximale indiquée sur elles. Si vous utilisez un panneau solaire de 400 W, vous aurez besoin d'au moins une puissance nominale minimale de 400 W pour votre contrôleur de charge.

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Alimenter vos appareils

Les panneaux solaires produisent de l'électricité sous forme de 12V DC. Bien que le 12 V soit parfait pour alimenter les lumières, charger nos téléphones ou faire fonctionner des ventilateurs, cela soulève un problème: la plupart de tout ce que nous utilisons dans nos maisons est alimenté en 120 V CA (courant alternatif). Remarque: cette tension secteur diffère dans certains pays, vérifiez donc.

Pour résoudre ce problème, nous utilisons un onduleur. Les onduleurs fonctionnent en convertissant le 12V DC en 120V AC et sont disponibles en deux variétés, l'onde sinusoïdale pure ou l'onde sinusoïdale modifiée. Dans presque tous les cas, le sinus pur est la voie à suivre, surtout si vous utilisez des équipements électriques délicats comme des ordinateurs ou des consoles de jeux.

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Construire un système d'énergie solaire

Sources, stockage, connexions et charges: ce sont les éléments qui forment un système solaire hors réseau. En faisant preuve de prudence et en effectuant quelques calculs simples, vous pouvez construire en toute sécurité un source d'électricité pour réduire votre facture d'électricité et vous garder connecté, peu importe où vous sont.

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