L’énergie solaire captée en continue par la face éclairée de la Terre chaque jour représente 173 000 térawatts. C’est plus de 10 000 fois la consommation mondiale d’énergie moyenne.
Si nous disposions de la technologie nécessaire pour récupérer puis stocker ne serait-ce que 2% ou 3% de cette énergie, cela résoudrait la quasi-totalité de nos soucis liés à la production et à la consommation d’énergie.
Les équipements domestiques de production d’énergie solaire et éolien se sont considérablement démocratisés. Avec un taux d’ensoleillement annuel suffisant, une installation solaire représente une alternative intéressante pour alléger sa facture d’électricité ou pour alimenter des équipements à faible consommation.
Photo : exemple d'installation solaire autonome
Que dit la loi ?
La loi du 24 février 2017 a donné un cadre juridique et une définition officielle à l’autoconsommation d’énergie.
Avant cela, l’installation de panneaux solaires ne faisait l’objet d’aucune discussion : L’électricité produite était vendue en totalité au réseau EDF à des tarifs d’achat fixés par l’Etat.
L’autoconsommation est définie de la façon suivante :
« Une opération d’autoconsommation individuelle est le fait pour un producteur, dit auto-producteur, de consommer lui-même et sur un même site tout ou partie de l’électricité produite par son installation. La part de l’électricité produite qui est consommée l’est soit instantanément, soit après une période de stockage. »
La loi prévoit 2 types d’autoconsommation dont la principale différence est la gestion des excédents d’électricité. La première est l’autoconsommation totale, pour laquelle les surplus d’électricité sont injectés dans le réseau gratuitement, ou perdu dans le cas d’une installation en site isolé. La seconde est l’autoconsommation partielle et a fait l’objet d’un arrêté en mai 2017 : ici les excédents sont vendus à EDF au tarif de 10 centimes d’euros par kWh.
La revente de la totalité de la production à EDF est toujours possible : entre le 1 juillet et le 30 septembre 2020, les prix varient entre 16 et 18 centimes par kWh.
Il convient ici de rappeler qu’une installation électrique conforme aux normes est raccordée au réseau électrique via un compteur qui permet un suivi de la consommation. Sauf si votre domicile est situé sur un site « hors réseau » ou « site isolé ». Une installation de production d’énergie solaire permet donc de réaliser des économies sur sa facture mensuelle d’électricité.
Attention toutefois, car si l’on ne dispose pas d’un climat qui permette aux panneaux solaires de produire une quantité suffisante d’énergie, l’investissement peut ne pas valoir le coup.
Plusieurs types d’installations solaires possibles
Mettre en place une installation de production électrique suppose de définir plusieurs choses en amont:
I. Quelle(s) sont les source(s) d’alimentation électrique possible ?
· Raccordement au réseau et utilisation des services d’un fournisseur (Enercoop, Urban Solar Energy, EDF, Engie, etc.)
· Groupe électrogène à essence
· Panneaux photovoltaïques
· Eolienne
· Autres…
II. Quelles solutions de stockage d’énergie existent ?
· Batterie (Plomb, Gel, Lithium)
· Compresseur de fluide (compresseur à air, etc.)
III. Quels sont les composants électroniques indispensables à une installation solaire ?
· Contrôleur/Régulateur de charge
· Convertisseur de courant
· Dispositif de sécurité (disjoncteur, fusible, prise de terre, etc.)
· Bypass (pour basculer d’une source à l’autre)
IV. Quel est le but de mon installation ?
· Je veux produire et consommer ("auto-consommer") de façon autonome (installation hors réseau ou Off-Grid i.e. non raccordée au réseau national)
· Je veux produire et revendre à mon fournisseur pour alléger ma facture (Installation hybride i.e. raccordée au réseau national)
Nous allons passer en revue 2 types d’installations solaires en détail (Installation Off-Grid et installation hybride) avec schémas électriques à l’appui. Je vais également vous donner les rôles de certains composants électroniques afin que vous puissiez comprendre leur(s) fonction(s) et pourquoi ils sont indispensables.
Solution Off-Grid
« Off-Grid » signifie littéralement « hors réseau » ou « hors de la grille ». Une installation solaire de ce type est entièrement indépendante. Cette solution est adaptée pour les sites « hors réseau » ou les zones en « site isolé ». En l’absence de réseau électrique fonctionnel ou en cas de réseau peu fiable, un système local d’alimentation électrique robuste est souvent indispensable.
Une installation de ce type conforme aux normes est assez coûteuse (comptez entre 15 000€ et 36 000€ selon la puissance de votre installation tout comprit pour une installation bien faite).
Il est aussi possible de réaliser cette installation vous-même avec l’aide d’une personne ayant les connaissances et techniques requises en matière d’électricité et d’électronique. Cela vous reviendra beaucoup moins cher, mais vous vous exposez à certains risques par rapport à votre sécurité, à la maintenance de l’installation et à la conformité par rapport à la loi.
Solution Hybride
Une installation électrique hybride utilise plusieurs sources d’alimentation électrique.
Autrement dit, vous disposez de plusieurs arrivées d’énergie électrique (panneaux solaires, éolienne, groupe électrogène, réseau national, etc.)
Votre installation doit alors permettre d’associer ces différentes sources d’énergie et de basculer d’une source à une autre.
Supposons par exemple que vous ayez un taux d’ensoleillement annuel important. Vous allez naturellement vous tourner vers une installation solaire. Par beau temps, votre installation solaire fonctionne normalement. Mais si le temps se gâte, vos panneaux solaires ne produiront plus suffisamment d’énergie pour alimenter vos batteries. Un générateur éolien ou un groupe électrogène peut compléter votre installation solaire pour parer au déficit d’ensoleillement.
Ce genre d’installation est à peu près aussi coûteuse qu’une installation Off-Grid, voir plus chère.
Elle est compatible avec une installation électrique raccordée au réseau si votre objectif est de produire une partie de votre d’énergie ou de la revendre à votre fournisseur pour alléger votre facture.
Prenez tout de même la peine de bien évaluer la rentabilité d’une telle installation car le kilowattheure (l’énergie équivalente à une production continue de 1000 joules pendant 1 heure) se revend entre 0,06€ et 0,1€ (Tarifs de rachat photovoltaïque 2020, hors primes).
Pour info, l’énergie se mesure en joules (J) et la puissance (énergie par unité de temps) se mesure en watt (W). 1 W = 1 J/s (s = seconde).
Schémas d’installations solaires & composants électroniques essentiels
1. Installation Hors réseau (Off-Grid)
Voici à quoi ressemble une installation solaire autonome :
Figure 1 – Schéma d’installation solaire autonome © Victron Energy
On distingue sur ce schéma :
· Les panneaux solaires : ils convertissent l’énergie solaire en énergie électrique. Ils produisent un courant électrique continu (CC) de faible tension (environ 12V). C’est pour cela que l’on utilise généralement plusieurs panneaux branchés en série.
· Le contrôleur/régulateur de charge : le courant électrique produit par les panneaux n’est pas constant. Il peut varier de façon assez importante. Cependant, le courant de charge des batteries doit être suffisamment stable pour éviter de les endommager.
On utilise donc un contrôleur ou régulateur de charge pour réguler (réduire les fluctuations) le courant produit par les panneaux. C’est donc le courant stabilisé par le contrôleur/régulateur de charge qui va charger les batteries.
· Les batteries : si on raccordait directement votre prise murale à votre panneau solaire et que vous essayiez de charger votre téléphone, il se produirait une réaction anormale. Au mieux, votre téléphone ne se rechargera pas. Au pire, il sera sérieusement endommagé (risque d’explosion ou de détérioration sévère). Deux raisons principales à cela.
Tout d’abord, l’adaptateur de votre chargeur de téléphone accepte du courant alternatif (CA) 220V 50Hz (courant réglementaire national), et les panneaux solaires produisent du courant continu (CC). L’énergie n’est donc pas au bon « format ».
Ensuite, le chargeur de votre téléphone a besoin d’un courant électrique stable, et le courant produit par les panneaux solaires est peu stable car il dépend de l’ensoleillement.
C’est pour cela que nous avons besoin de stocker l’énergie. Les batteries permettent d’avoir en permanence une réserve d’énergie électrique qui assure un apport constant à vos équipements électroménagers. Il existe plusieurs types de batteries solaires. Les principaux sont : Les batteries au gel ; les batteries au lithium ; les batteries au plomb.
· Le convertisseur de courant : il modifie le « format » de l’énergie. Dans notre cas, c’est un oscillateur. Il produit du courant alternatif (CA) à partir de courant continu (CC). Sous cette forme, le courant peut être utilisé pour alimenter votre réfrigérateur, votre grille-pain, vos lampes, votre chargeur d’ordinateur, etc.
Sans l’un de ces composants, l’installation ne peut fonctionner correctement.
En résumé :
1. Les panneaux solaires produisent un courant électrique continu peu stable et l’envoient vers le contrôleur/régulateur de charge.
2. Le contrôleur/régulateur de charge stabilise le courant électrique sans modifier son format et le transmet aux batteries.
3. Les batteries emmagasinent le courant électrique continu et servent ainsi de « réserve d’énergie » puis transmettent le courant au convertisseur de courant.
4. Le convertisseur de courant produit du courant alternatif (CA) à partir de courant continu (CC) et transmet ce courant vers l’armoire électrique.
Il ne reste plus qu’à sécuriser votre installation électrique grâce à des dispositifs de sécurité et relier les câbles de vos prises murales aux départs de votre armoire. C’est aussi simple que cela !
2. Installation Hybride
Voici deux exemples d’installations hybrides :
Figure 2 – Schéma d’installation solaire hybride © Victron Energy
Figure 3 – Schéma d’installation solaire hybride © Victron Energy
Leur architecture est très proche de celle d’une installation Off-Grid.
La différence majeure est le composant « Quattro » sur le premier schéma et le « Convertisseur Phoenix Smart » sur le second schéma.
Dans les deux cas, ce composant remplit la même fonction (à peu de choses près…) : c’est un convertisseur de courant qui permet en plus de choisir l’arrivée d’énergie. Il peut effectuer cette tâche de façon indépendante (composant smart) ou non (système de bypass).
Sur le schéma 2, l’énergie électrique peut provenir du réseau, d’un générateur ou de panneaux solaires. Sur le schéma 3, l’énergie électrique peut provenir d’une éolienne ou de panneaux solaires.
Dimensionnement de l’installation
Comment déterminer le type de panneaux solaires, de batteries, de convertisseur de charge et de régulateur de charge dont vous allez avoir besoin ?
1. Commencez par estimer vos charges électriques
Quels sont vos besoins en électricité ?
Pour répondre à cette question, faites une liste précise des équipements qu’il faut alimenter. Ce sont par exemple :
· Votre éclairage
· Vos appareils électroménagers (lave-linge, lave-vaisselle, réfrigérateur, box internet, etc.)
· Votre chauffage (si électrique)
Vous avez besoin de la puissance (en watt : W) de l’ensemble. Vous serez alors capable de déterminer quelle doit être la puissance de votre installation solaire.
2. Faites une comparaison des équipements disponibles
Passer en revue différents types de batteries, de panneaux solaires, de contrôleur de charge, etc.
Le choix est vaste et il est impératif de vous renseigner sur les avantages et inconvénients de chaque solution si vous voulez éviter de vous faire pigeonner.
3. Faire appel à un professionnel ou faire son installation soi-même ?
L’électricité et l’électronique ne s’improvise pas. C’est une forme d’énergie dangereuse si on agit de façon inconsciente et un accident grave est très vite arrivé.
Si vous avez les connaissances requises, ou si vous connaissez une personne qualifiée dans votre entourage, vous pouvez tenter cette aventure mais assurer vous d’être conforme à la loi en matière d’installation électrique sous peine de lourdes sanctions. Certaines tâches ne peuvent être réaliser que par des professionnels agrées, comme le raccordement à un réseau.
Dans le cas contraire, faites appel à des professionnels de l’installation solaire et n’hésitez pas à demander des devis, à en parler autour de vous pour obtenir des avis critiques.
De façon générale, n’accepter pas aveuglement la solution du premier venu. Démarchez plusieurs entreprises et faites des comparaisons.
4. Mise en service et raccordement
Même commentaires que pour la section précédente.
Soyez honnête et déterminez si vous pouvez faire cela vous-même ou si vous devez laisser cela à un professionnel.
Noter que la question ne se pose pas pour le raccordement à un réseau.
5. Maintenance et entretien
Si votre installation a été réalisée par un professionnel, vous bénéficierez normalement de prestation de maintenance régulière. Vous pouvez tout de même réaliser des inspections de maintenance préventives (absence de fils dénudés, état de panneaux, consultations régulières sur les consoles d’affichage, etc.)
Dans le cas contraire, il vous faudra faire tout cela vous-même ou avec l’aides de membres de votre connaissances compétents.
Ne négligez jamais la sécurité en matière d’électricité. Le risque peut être mortel. N’agissez que si vous êtes renseigné-e ou sûr de vous. Dans le cas contraire, laisser cela à des personnes qualifiées.
Il n’y a pas de mal à déléguer certaines tâches, surtout quand il en va de votre vie.
Conclusion
Que vous soyez en ville, en banlieue ou en pleine campagne, une installation solaire est une solution intéressante si vous souhaitez disposer d’une source d’énergie relativement propre et virtuellement infinie.
Les seules conditions aux préalables sont de bénéficier d’un taux d’ensoleillement annuel suffisant et d’avoir le budget nécessaire. Il est possible de bénéficier de certaines aides dans des cas précis, mais ne comptez pas uniquement là-dessus. Cela ne suffira pas…
De plus, certaines communes de France ont un PLU (Plan Local d’Urbanisme) assez contraignant. Dans certaines communes, il est impératif d’intégrer les panneaux solaires dans la toiture de sa maison pour en bénéficier. Ce qui peut poser des problèmes en termes d’étanchéité de toiture et de budget…
Puisse cet article vous être utile, d’une façon ou d’une autre…
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