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Les composants d'un système solaire hors réseau

Les composants d'un système solaire hors réseau

Les systèmes solaires hors réseau ont explosé ces dernières années.

Dans l'ensemble, le secteur de l'énergie solaire hors réseau représente un énorme marché annuel de 1,75 milliard de dollars avec plus de 420 millions d'utilisateurs. Cette industrie de l'énergie verte ne montre aucun signe de ralentissement de sitôt. Ce boom est dû en partie au grand nombre de personnes qui ont été touchées par des catastrophes naturelles et des pannes de courant, ainsi qu'à des personnes qui ont choisi de vivre hors réseau pour des raisons environnementales.

Que les gens cherchent à réduire leur facture d'électricité ou à éviter les coupures de courant, les systèmes solaires hors réseau sont une excellente réponse. Si vous cherchez à rejoindre les millions de personnes qui adoptent l'énergie solaire, il vous sera utile de comprendre quels sont les principaux composants de ces systèmes. Allons vérifier cela. Dans ce blog, vous en apprendrez plus sur les systèmes solaires hors réseau.

Qu'est-ce qu'un système solaire hors réseau ?

Le système solaire hors réseau utilise l'énergie verte du soleil pour répondre à tous vos besoins en énergie sans vous connecter au réseau électrique.

Les systèmes solaires hors réseau deviennent de plus en plus populaires auprès des personnes qui cherchent à minimiser leur impact environnemental et à réduire leurs dépenses mensuelles. Ils sont également une excellente option pour les caravaniers et ceux qui cherchent à camper ou à l'aventure en dehors des terrains de camping établis. Les plaisanciers apprécient d'avoir une alimentation fiable lorsqu'ils sortent sur l'eau et qu'ils sont déconnectés de l'alimentation à quai. Cela peut être un nouveau mode de vie qui vous permet d'être moins dépendant des autres.

Construire un système solaire hors réseau

Bien que les panneaux solaires soient la partie la plus visible d'un système solaire hors réseau, ils ne sont qu'une partie de l'ensemble du système. Vous aurez également besoin d'un contrôleur de charge solaire pour convertir l'énergie, de bancs de batteries pour stocker l'énergie et d'un onduleur pour utiliser l'énergie. Ce sont tous des composants importants d'un système solaire qui fonctionne complètement hors réseau.

Un système solaire hors réseau typique utilise des panneaux solaires pour capter l'énergie du soleil et la convertir en électricité verte. Cependant, sans conditionnement approprié, l'électricité des panneaux solaires pourrait endommager les batteries de stockage.

Si vous construisez un système solaire hors réseau, un contrôleur de charge solaire régule la tension et le courant des panneaux solaires pour les stocker en toute sécurité dans un banc de batteries. La tension d'une batterie typique est de 12 volts DC (courant continu). Cela convient aux appareils à faible puissance, mais pour les appareils à forte puissance, vous aurez besoin d'un courant alternatif (courant alternatif) à haute puissance.

Si vous utilisez des piles pour alimenter des lumières et des appareils électroménagers, une ou plusieurs piles à décharge profonde sont nécessaires. Vous aurez également besoin d'un ou plusieurs onduleurs pour transformer le courant continu des batteries en courant alternatif pour un usage domestique. L'onduleur alimente ensuite en courant alternatif les prises électriques. Rendez-vous ici pour obtenir des informations sur la meilleure batterie à décharge profonde pour vos besoins.

Panneaux solaires

Les panneaux solaires que vous voyez montés sur des maisons, des entreprises, des bateaux ou des camping-cars sont constitués de nombreuses petites cellules photovoltaïques. Les cellules photovoltaïques sont constituées d'un matériau semi-conducteur qui capte la lumière du soleil et la convertit en électricité.

Il existe plusieurs types d'options de panneaux solaires à prendre en compte lorsque vous créez des systèmes solaires hors réseau.

Les panneaux solaires à couches minces et semi-flexibles sont légers et constituent d'excellentes options pour les camping-cars et les surfaces marines qui ne sont généralement pas planes. Habituellement, la flexibilité de ces panneaux leur permet de se conformer aux courbes de nombreux bateaux et véhicules récréatifs. De plus, ces panneaux solaires peuvent peser moins de 40 livres (18 kilogrammes), ce qui les rend moins susceptibles d'être volés ou endommagés. Ce sont des options portables et flexibles, mais elles offrent souvent une efficacité et des performances inférieures à celles des autres panneaux solaires.

Le multicristallin et le monocristallin sont d'autres options à prendre en compte lorsque vous envisagez des panneaux solaires pour vos systèmes.Ils sont de construction similaire, mais généralement, les panneaux solaires monocristallins sont plus efficaces. Cependant, un panneau solaire monocristallin est généralement plus cher qu'un panneau multicristallin. Ce sont d'excellentes options pour les surfaces résidentielles ou planes, qu'il s'agisse d'un toit ou d'un support de montage dans un champ ouvert ou une zone herbeuse.

Les panneaux monocristallins sont les panneaux solaires les plus chers et les plus efficaces disponibles sur le marché. En règle générale, ces panneaux solaires sont plus efficaces par temps chaud et également dans des conditions de faible luminosité. Si vous envisagez de chercher à maximiser vos capacités et votre efficacité hors réseau, les panneaux solaires monocristallins seront probablement votre meilleur choix.

Contrôleur de charge solaire

Le contrôleur de charge solaire est un autre composant essentiel de tout système solaire hors réseau. Le contrôleur de charge solaire gère la puissance des panneaux solaires allant aux banques de batteries. Il peut être utilisé pour empêcher la surcharge du groupe de batteries afin de réguler les tensions du groupe de batteries. Il peut également être utilisé à la fois pour les courts-circuits et la protection thermique.

Le contrôleur de charge permet de s'assurer que les batteries ne se surchargent pas pendant la journée et que la nuit, l'énergie électrique ne reflue pas des batteries vers les panneaux solaires. Les contrôleurs de charge MPPT sont le contrôleur de charge du meilleur choix pour la plupart des systèmes solaires. Les contrôleurs de charge MPPT sont plus chers que leurs homologues à modulation de largeur d'impulsion (PWM). Cependant, les contrôleurs de charge MPPT sont beaucoup plus efficaces et valent l'investissement.

Onduleur hors réseau

Un autre composant essentiel de votre système solaire est l'onduleur, qui gère le flux de courant alternatif et continu. Votre groupe de batteries stocke l'alimentation CC, mais bon nombre de vos appareils électroménagers et électroniques nécessitent une alimentation CA. Ainsi, l'onduleur transforme le courant continu en courant alternatif.

Il est important d'acheter un onduleur de taille appropriée pour vos besoins. Un onduleur est dimensionné par sa capacité de puissance, mesurée en watts. Vous pouvez facilement estimer la taille de l'onduleur dont vos appareils électroniques et électroménagers ont besoin. Vous pouvez le faire en additionnant les besoins en puissance (en watts) de tous vos appareils électroniques et électroménagers. Il vous indiquera la taille d'un onduleur dont vous avez besoin.

Par exemple, si vous prévoyez de connecter un four à micro-ondes de 1 500 watts, 200 watts d'éclairage et un réfrigérateur de 400 watts à votre onduleur, nous vous recommandons un onduleur de 3 000 watts (3 kW).

La banque de batteries

La partie la plus importante d'une configuration solaire hors réseau est le groupe de batteries.

Un banc de batteries est simplement constitué de plusieurs batteries connectées en série ou en parallèle. Les batteries sont l'endroit où l'énergie électrique des panneaux solaires est stockée.

Sans les batteries de stockage, vous ne pourriez utiliser le système solaire hors réseau que pendant la journée, en supposant qu'il s'agisse d'une journée ensoleillée. Avoir des batteries fiables et de taille adéquate vous permet d'utiliser le système solaire hors réseau de jour comme de nuit, qu'il pleuve ou qu'il vente.

Batteries au plomb

La batterie au plomb à cycle profond est l'option de batterie la plus courante et la plus facilement disponible pour les voitures, les camping-cars, les camionnettes, la marine, les bateaux de pêche et les applications solaires depuis de nombreuses années. Les batteries au plomb ont généralement une faible densité d'énergie, une efficacité modérée, une courte durée de vie et des exigences d'entretien élevées.

Avantages

Le principal avantage de la batterie au plomb est son faible coût initial. Une batterie plomb-acide typique coûtera entre 100 $ et 350 $.

Inconvénients

Bien que la batterie au plomb soit la batterie la plus populaire pour les applications rechargeables et de démarrage, elle présente une longue liste de qualités négatives. Les batteries au plomb sont incroyablement lourdes, ont une courte durée de vie et nécessitent un entretien fréquent. Si vous déchargez des batteries au plomb en dessous de 50% de leur capacité nominale, cela causera des dommages permanents et réduira la durée de vie déjà courte de la batterie.

Batteries lithium fer phosphate (LiFePO4)

L'une des tendances croissantes dans les systèmes d'énergie solaire hors réseau consiste à utiliser des batteries lithium-phosphate de fer à cycle profond (LiFePO4) pour la banque de batteries Les batteries LiFePO4 utilisaient du sel de lithium pour créer un stockage d'énergie verte efficace et léger.

Avantages

Il existe de nombreuses raisons pour lesquelles les gens optent pour les batteries LiFePO4. D'une part, les batteries LiFePO4 sont plus efficaces et se chargent plus rapidement que les batteries plomb-acide traditionnelles. De plus, vous pouvez utiliser plus de 80 % de la capacité nominale d'une batterie LiFePO4 sans causer de dommages. En plus de cela, les batteries LiFePO4 pèsent environ la moitié de ce que font leurs homologues des batteries au plomb. Cependant, l'une des raisons les plus populaires pour lesquelles les gens aiment les batteries LiFePO4 est qu'elles n'ont pas besoin d'être entretenues et qu'elles durent facilement dix ans ou plus. Aujourd'hui, de plus en plus de personnes remplacent leurs batteries au plomb par des batteries LiFePO4.

Inconvénients

Malgré la longue liste d'avantages, les batteries LiFePO4 ne sont pas parfaites. Le principal inconvénient est qu'ils sont trop chers à l'achat. Alors qu'une batterie au plomb peut coûter entre 100 et 350 dollars, une batterie LiFePO4 comparable coûtera généralement entre 400 et 1 200 dollars. Bien qu'il soit moins cher à long terme, ce coût initial massif est souvent dissuasif pour de nombreuses personnes.

Combien coûte un système solaire hors réseau ?

Le coût d'un système solaire hors réseau varie en fonction de la consommation d'électricité d'un appareil électroménager et de la taille du système que vous choisissez. Une petite configuration pour un week-end de camping-car ou de camping avec des panneaux solaires de 100 W et une batterie de 100 Ah vous coûtera quelques centaines de dollars, selon la batterie que vous choisissez. Ce système d'énergie sera suffisant pour maintenir quelques petits appareils électroniques et lumières allumés et fonctionnels et nécessitera une installation minimale. Ce système vous coûtera entre 400 et 1 000 $, ce qui est de l'argent bien dépensé pour vous débarrasser définitivement de votre facture d'électricité (vous permettant d'économiser entre 250 $ et 350 $ par an).

Si vous envisagez d'acheter une configuration de taille moyenne pour une cabane ou un camping plus étendu, vous aurez probablement besoin d'environ 1 000 watts de panneaux solaires, d'un onduleur de 3 000 watts et d'un groupe de batteries de 400 Ah. Ce système nécessitera probablement un installateur professionnel à moins que vous ne soyez à l'aise avec l'électricité.

Le prix de ce système varie également selon que vous utilisez des batteries LiFePO4 ou au plomb. À titre de comparaison, 400 Ah de batteries au plomb pourraient coûter autant qu'une seule batterie LiFePO4. Une configuration typique de ce calibre peut coûter entre 5 000 $ et 10 000 $ environ.

Si vous cherchez à vivre complètement hors réseau dans une maison résidentielle, vous envisagez un investissement assez important. Le système solaire moyen se situe entre 12 et 20 kW, mais cela dépend de vos besoins individuels en électricité. Un panneau solaire de 12 000 watts suffit pour alimenter la plupart des foyers aux États-Unis. Ce système nécessite plusieurs onduleurs de 5 000 watts pour transformer l'alimentation CC en courant alternatif, et un banc de batteries de 1 000 à 1 200 Ah qui stocke l'excédent d'énergie pendant la journée.

Ces systèmes coûteront généralement plus de 25 000 $ et les constructions sont plus complexes. À moins que vous n'ayez une formation ou une expérience professionnelle, il est préférable de laisser celle-ci à un ingénieur professionnel.

Autre équipement de système solaire hors réseau nécessaire

Nous avons couvert les principaux composants d'un système hors réseau, mais vous avez encore besoin de plus de composants pour compléter la configuration de votre système solaire. Par exemple, un moniteur de batterie, un câblage, des fusibles et des barres de distribution ne sont que quelques-uns des autres composants nécessaires au bon fonctionnement de votre système. En particulier, le contrôleur de batterie vous permettra de connaître la capacité de charge exacte de vos batteries, afin que vous sachiez exactement quand il est temps de les remplacer. Les fusibles et les barres de distribution empêcheront vos appareils de s'envoler en cas de surtension.

Il est nécessaire de s'assurer que chacun des composants de votre système est évalué pour la taille et la demande de votre système.Vous devez vous assurer que le système électrique de votre maison peut gérer vos appareils électroménagers. Avoir des composants sous-estimés peut être dangereux et présenter un risque d'incendie. Si vous ne connaissez pas l'un de ces composants, assurez-vous de demander l'aide de professionnels expérimentés et formés.

Déconnectez-vous et autosuffisez en vous débranchant du réseau

Un système solaire hors réseau est le meilleur moyen de se déconnecter et d'être autonome.

Ce système d'énergie solaire est économique, fiable et ne nécessite pratiquement aucune gestion, tout en utilisant la source d'énergie verte renouvelable la plus éprouvée que nous ayons : le soleil. Ils peuvent également faire économiser aux propriétaires des milliers de dollars par an sur leurs factures d'énergie.

Panneaux solaires sur le côté de la cabine

Les systèmes solaires hors réseau sont souvent utilisés pour servir de secours en cas de panne de courant ou pour compléter les systèmes d'alimentation traditionnels.

Combien d'unités de panneaux solaires faut-il pour faire fonctionner une maison hors réseau ?

Supposons que nous disposions de panneaux solaires de 300 watts et que vous envisagez d'alimenter votre maison hors réseau. Vous n'avez pas accès au réseau et l'installation d'énergie solaire hors réseau sur votre maison est votre meilleure option pour répondre à vos besoins énergétiques.

Supposons que chaque panneau reçoit environ huit heures d'ensoleillement par jour. Un panneau de 300 watts reçoit huit heures d'ensoleillement par jour, ce qui produira près de 2,5 kilowattheures par jour. Si nous multiplions cela par 365 jours par an, nous obtiendrons une production solaire d'environ 900 kilowattheures par an. En bref, chaque panneau solaire fournira 900 kilowattheures par an.

Combien d'énergie votre maison consomme-t-elle ?

La plupart des données montrent qu'une maison américaine typique (maison de 2 000 pieds carrés) consomme environ 11 000 kW par an. Ainsi, nous pouvons diviser notre consommation totale par la puissance attendue d'un panneau solaire de 300W, nous verrons qu'environ 13 panneaux solaires de cette taille suffiraient pour alimenter des maisons de cette taille. L'étape suivante consiste à déterminer combien de panneaux solaires vous devez installer en fonction de la quantité de soleil que vous recevez là où vous vivez.

12 V, 24 V OU 48 V ? QUEL EST LE MEILLEUR ?

Généralement, tout le monde sait que les panneaux et les onduleurs sont généralement disponibles en 12, 24 ou 48 volts. Les camping-cars et les bateaux utilisent généralement des batteries 12v, donc les gens aiment un bâton avec des panneaux solaires 12v. Un système de 12 volts était la norme pour la plupart des foyers américains, mais aujourd'hui, de nombreux systèmes domestiques plus importants sont évalués à 24 ou 48 v.

Les systèmes 12 v conviennent à de nombreux scénarios solaires de bricolage, y compris les camping-cars/camping-cars/fourgonnettes, les caravanes et les petites cabanes ou les petites maisons. Si vos besoins en énergie électrique sont d'environ 1 000 à 5 000 watts, un système de 24 volts est ce qu'il y a de mieux pour vous. Si vos besoins en énergie électrique sont supérieurs à 3 000 watts, envisagez le système de 48 volts. Aujourd'hui, les grandes maisons hors réseau utilisent souvent des systèmes de 48 volts.

Un système solaire hors réseau en vaut-il la peine ?

La mise hors réseau a un sens financier et environnemental à long terme.

Les coûts initiaux sont élevés, mais vous pouvez récupérer l'investissement initial en seulement 3 à 5 ans, et après cela, vous en récolterez les bénéfices pendant des décennies. Votre investissement dans les systèmes de batteries qui seront utilisés pour stocker l'énergie solaire prendra cependant plus de temps à récupérer ; les périodes de récupération des systèmes de batterie durent généralement 10 ans si vous utilisez des batteries LiFePO4 comme système de stockage.

De combien d'unités de panneaux solaires ai-je besoin pour faire fonctionner un réfrigérateur ?

Les réfrigérateurs de tailles différentes ont des puissances différentes. Mais le calcul est le même pour chaque appareil électroménager.

Combien de watts les panneaux solaires produisent-ils ?

La quantité d'énergie solaire produite par vos panneaux solaires dépend de plusieurs facteurs, tels que les panneaux eux-mêmes, la météo et votre configuration. Si le panneau solaire résidentiel moyen produit 250 watts pendant les pics de production, ou si un panneau solaire produit 250 watts pendant quatre heures par jour, cela équivaut à 1 kWh.(250 x 4 ÷ 1000)

Déterminez combien de watts votre réfrigérateur utilise

Chaque réfrigérateur porte une étiquette d'évaluation énergétique qui estime la consommation moyenne annuelle en kWh du réfrigérateur. Maintenant que vous connaissez la quantité d'énergie produite par vos panneaux solaires et la puissance dont votre réfrigérateur a besoin, le reste est facile. Vous pouvez diviser l'énergie requise par l'énergie produite, et le résultat est le nombre de panneaux solaires dont vous avez besoin. Par exemple, si votre réfrigérateur utilise 2 kWh par jour et que votre panneau solaire produit 1 kWh par jour 2 ÷ 1 = 2, vous avez donc besoin de 2 panneaux solaires pour alimenter votre réfrigérateur.

Combien de temps faut-il à un panneau solaire de 100 watts pour charger une batterie ?

Cela dépend de divers facteurs, tels que la taille de votre batterie, l'efficacité de votre panneau solaire et la quantité de lumière solaire disponible.

Vous devez vérifier les informations suivantes avant de charger les batteries avec des panneaux solaires.

Quelle est la capacité de la batterie lorsqu'elle est complètement chargée ?

La profondeur de décharge de la batterie en fonctionnement normal.

L'irradiance de votre emplacement (si elle n'est pas connue, utilisez 4 heures d'ensoleillement maximum comme valeur moyenne.) Le type de contrôleur solaire à utiliser (le MPPT est plus efficace. )

Généralement, une batterie automatique 12 v 50 Ah de taille typique à 20 % de décharge aura besoin de 2 heures pour se recharger complètement avec un panneau solaire de 100 watts.

Une batterie plomb-acide à cycle profond 12 v 50 Ah à 50 % de décharge prendra environ 4 heures pour se recharger complètement à l'aide d'un panneau solaire de 100 watts.

Les exemples ci-dessus supposent une sortie de courant de panneau solaire de 5,75 ampères à l'aide d'un contrôleur MPPT.

Combien de temps faut-il à un panneau solaire de 100 watts pour charger une batterie de 100 ampères ?

Un panneau solaire de 100 W utilisant un contrôleur de charge solaire MPPT prendra environ 12,5 heures pour recharger complètement une batterie au plomb à décharge profonde de 100 Ah déchargée à 50 %. 200 watts de panneaux solaires sont recommandés pour recharger une batterie de 100 Ah en une journée si la batterie est utilisée pour le stockage d'énergie domestique.

Si un panneau solaire de 100 watts est connecté à un chargeur solaire MPPT, il faudra environ 20 heures pour recharger complètement une batterie au lithium fer phosphate (LiFePO4) de 100 Ah déchargée à 80 %. 250 watts de panneaux solaires sont recommandés pour recharger complètement une batterie LiFePO4 de 100 Ah en une journée si cette batterie doit être utilisée pour le stockage d'énergie domestique.

Conclusion

De plus en plus d'Américains se tournent vers l'énergie solaire, en raison d'une combinaison de coûts décroissants, d'exemptions tarifaires, de technologies améliorées et, bien sûr, de la sonnette d'alarme concernant le changement climatique. Vous avez peut-être remarqué que de plus en plus de panneaux solaires montent dans vos quartiers ou dans les entreprises de votre région pour annoncer qu'ils passent à l'énergie verte renouvelable - tout cela fait partie d'un effort mondial visant à réduire les émissions de gaz à effet de serre d'ici 2030 afin d'éviter une augmentation catastrophique dans la température globale. Dans l'ensemble, c'est une période passionnante pour tout ce qui concerne l'énergie solaire.

 

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