Application solaire photovoltaique

Calcul simplifié d’une application solaire photovoltaïque autonome pour l’éclairage


Ce petit topo n’a pas pour objectif d’effectuer un savant calcul théorique exhaustif sur le sujet mais a pour but de donner les éléments, au plus grand nombre, pour appréhender une installation solaire autonome  pour l’éclairage. Ceci sera fait au travers d’un exemple de petite puissance.

Une installation solaire photovoltaïque autonome basique, pour l’éclairage, va comprendre au minimum :
1)    Un panneau solaire pour fournir l’énergie.
2)    Un régulateur de charge pour contrôler la charge (optimiser la charge, éviter la surcharge, ou encore éviter la décharge profonde de la batterie). Celui-ci possède une entrée (+/-) pour le panneau solaire, une sortie  (+/-) pour la batterie et une sortie pour l’appareil à alimenter (système d’éclairage).
3)    Votre système d’éclairage, basse tension (souvent 12V), basse consommation (souvent à led pour obtenir le meilleur rendement puissance consommée/flux lumineux)

I. Votre panneau solaire indique les informations principales suivantes, entre autres : la tension de fonctionnement et la puissance maxi (dans des conditions optimales d’éclairement, typiquement à titre de simplification, soleil en été en France dont les rayons frappent le module à 90°)

Exemple : un panneau solaire de puissance 20Wc sous une tension de 18V (DC=continu), traduit la capacité de ce panneau solaire à fournir 20W sous 18V, dans des conditions optimum d’éclairement solaire.
Sur une journée de 6 heures de bon éclairement, on dit que le panneau solaire peut fournir :

18 x 6 = 108 Watt heure (WH) d’énergie.

A noter bien sûr qu’il faut toujours prendre un coefficient de minoration par rapport à ce calcul théorique en considérant par exemple un nombre d’heure effectif efficace bien moindre l’hiver, ou encore pour des journées nuageuses et grises.


II. Cette énergie est en principe à restituer ultérieurement, d’où le besoin de stockage de l’énergie via une batterie. Une batterie mentionnera au minimum les informations de tension (V) et de capacité (AH).

Exemple : une batterie de 12V/12AH est capable, une fois chargée, de fournir une énergie théorique  de :

12 x 12 = 144 Watt heure.

Là encore il faut prendre des marges surtout si le courant de décharge est très différent du courant théorique pour lequel le constructeur spécifie sa batterie. Ainsi, dans notre exemple, la capacité de 12AH est donnée pour un courant de décharge de C/20 soit de 0,6A environ.
Pour calculer la capacité d’une batterie, il faut donc prendre en compte un coefficient d’efficacité, lié aussi à l’ancienneté de la batterie(dans le doute nous vous conseillons le coefficient typique 0,5). Il vous faudra ensuite calculer l’autonomie souhaitée du système. Exemple d’objectif : « Je veux faire fonctionner mon éclairage pendant 4H toutes les nuits, au moins 3 jours consécutifs sans apport d’énergie externe, pour des journées très grises ».


III. Enfin l’accessoire d’éclairage, par exemple une ampoule, est bien sûr à optimiser particulièrement pour ces applications autonomes. Nous vous conseillons bien sûr les ampoules led basse tension (donc pas de perte de conversion de voltage), basse consommation (des solutions fluo compactes existent aussi encore au besoin) qui allient facilité d’installation (exemple en culot E27), très grande efficacité (bon pouvoir lumineux pour une faible consommation)

Exemple de calcul : Prenons un besoin de 2 ampoules leds de consommation 3W chacune (300 lumens environ de flux lumineux chacune restitué grâce au très bon rendement de ces ampoules). Si on considère que ces ampoules vont fonctionner 4 heures par jour, l’énergie consommée est donc, par jour:

4 x 3 x 2 = 24 watt heure

En reprenant la batterie ci-avant citée de 12 V/ 12AH, elle est  capable de fournir, bien chargée, avec le coefficient d’efficacité :

144 x 0,5 = 72 watt heure

L’autonomie obtenue sera donc de:

72/24 = 3 jours

Revenons aussi au panneau solaire 20Wc précédemment cité en exemple et admettons qu’il fournisse en moyenne un équivalent 2H de puissance maxi par jour, il fournira donc par jour:

2 x 20W = 40Watt heure

Ceci  est supérieur à la consommation des ampoules et aura donc la bonne tendance à maintenir la batterie chargée dans ces conditions moyennes. Nous pouvons donc dire que les éléments cités dans notre exemple sont cohérents avec  l’objectif.



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