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- '''Cette étape est la plus importante d'un … '''Cette étape est la plus importante d'un dimensionnement photovoltaïque autonome'''. Elle aura une grande influence sur le prix, l'autonomie et la durabilité de l'installation.
Cette étape vous permettra également de voir où se trouvent vos '''gros postes de consommation''' '''électriques''' et de faire des choix en conséquence (Ex: Un four électrique demande 5000W de puissance. L'énergie électrique est-elle la plus pertinente pour répondre à ce besoin ?)
Plusieurs logiciels peuvent vous aider au dimensionnement d'une installation solaire. Nous avons utilisé le logiciel libre '''[https://calcpv.net/ CalcPvAutonome]''' développé par [https://david.mercereau.info/calcpvautonome-outil-de-dimensionnement-pour-une-installation-photovoltaique-en-site-isole-autonome/ David Mercereau]. Une [https://conso.calcpv.net/fr?from=CalcPvAutonome interface dédiée] vous permet de calculer vos besoins électriques journaliers. On réalise ce qu'on appelle un '''audit énergétique''' (simplifié). Le principe est simple : *On détaille tous les équipements utilisés *On indique leur puissance (en Watt, W) *On indique leur durée d'utilisation quotidienne(en heure/jour, h/j) *On précise si certains équipements sont susceptibles de fonctionner simultanément. *L'outil nous sort une consommation d'énergie quotidienne (en watt heure par jour, W.h/j)
Dans le cas de notre Festival, on avons ainsi évalué nos besoins électriques (voir image) : *Besoins électriques journaliers: 4080Wh/j *Besoin en puissance électrique maximum: 177W
Nous avons volontairement choisi de '''ne pas alimenté des appareils électriques gourmands''' '''en énergie par de l'électricité''' ! >La cuisine (pour 100 personnes) a été réalisé à l'aide d'un réchaud à bois. > Pour servir des boissons fraiches, nous avons convenu d'un partenariat avec la criée de Concarneau qui produit de la glace en permanence et l'avons stocké dans un congélateur débranché (vs 4800Wh/j). De même, les tireuses à bières sont gelés directement avec de la glace et restent débranchées (vs 5600Wh/j).e Concarneau qui produit de la glace en permanence et l'avons stocké dans un congélateur débranché (vs 4800Wh/j). De même, les tireuses à bières sont gelés directement avec de la glace et restent débranchées (vs 5600Wh/j). - '''L'énergie la moins chère et la plus pro … '''L'énergie la moins chère et la plus propre est celle qu'on ne produit / consomme pas !''' Partant de ce principe, la démarche [https://negawatt.org/sobriete-efficacite négaWatt] propose de repenser notre vision de l’énergie en s’appuyant sur une démarche en trois étapes: [https://negawatt.org/sobriete-efficacite Sobriété, Efficacité puis Énergies Renouvelables]. Avant de dimensionner une installation électrique photovoltaïque, il est essentiel de se poser plusieurs questions: * Quels sont mes besoins ? * Lesquels sont essentiels et incompressibles ? * L'électricité est-elle la façon la plus efficace de répondre à tous ces besoins ? Le détail de ces questionnements appliqués au cas de notre Festival est disponible dans l'onglet "Fichiers" ci-dessus. Pour matérialiser les consommations électriques des équipements du quotidien et pourvoir éventuellement prioriser, le jeu open-source [http://la-revolt.org/ REVOLT] traduit ces consommations en temps de pédalage.it ces consommations en temps de pédalage. +
- ===='''Quelles protections électriques ?'' … ===='''Quelles protections électriques ?'''====
*Des dispositifs de sectionnement et de coupure ('''disjoncteurs et/ou interrupteur-sectionneur''') doivent être installés à différents endroits pour installer et maintenir le système en sécurité :
**Entre les PV et le régulateur de charge
**Entre le régulateur de charge et les batteries
**Entre les batteries et le convertisseur
**Entre les batteries et les charges DC
Ces dispositifs se placent sur les 2 polarités (+ et -)
*Des dispositifs de protection contre les surintensités ('''fusibles''' '''ou disjoncteurs''') doivent être installés pour protéger le matériel de conditions de très forts courants :
**En sortie de PV, sur les deux polarités (+ et -), contre les risques de surintensité sous la forme de [http://www.photovoltaique.guidenr.fr/informations_techniques/conception-photovoltaique-raccordee-reseau/courant-retour.php courant retour]. Pas nécessaire, si on a seulement une seule chaine de PV en série.
**En sortie de batterie, sur le +, contre les forts courants de décharge.
===='''Dimensionnement des protections électriques''' : ====
'''Entre les PV et le régulateur de charge :'''
*Fusibles en sortie de chaque string de PV en série (obligatoire seulement si on a plus d'une string/chaîne de PV, ce qui n'est pas le cas sur la remorque):
**''1,5 Isc_tot< Ifuse < 2,4 Isc_tot''
**''1,1Voc_tot < Vfuse''
*Disjoncteur ou interrupteur-sectionneur entre les PV et le régulateur de charge **''I> 1,25 Isc'' **''V >1,15 Voc_tot''
Donc pour la remorque, nous avons choisi un disjoncteur respectant ces conditions : **'''''I >'' 12,8A''' **'''''V >'' 140V''' '''Entre le régulateur de charge, l'onduleur et les batteries''': *Fusible, à placer sur le câble positif, en entrée de la batterie: **''Ifuse'' > ''Iop'' Iop étant le courant en opération. Il diffère si on est en mode charge ou décharge des batteries : *En mode charge, il est équivalent au courant maximum fourni par le Régulateur de Charge. Soit, I'''op= 60A''' dans notre cas. *En mode décharge, il est équivalent au courant maximum tiré par l'onduleur. Soit, Iop= Pmax_inv/ (rendement de l'onduleur *''Vbat'' )= 2400W / (0,97*24V) = '''104A''' On choisit la valeur maximale donc '''''Ifuse''>104 A'''. Nous avons choisi un fusible MEGA 125A 32V de chez Victron Energy. *Disjoncteur ou interrupteur-sectionneur: **''Idis'' > ''Iop'' **''Vdis''>''1,15 Voc_tot''
Donc pour la remorque, nous avons choisi un disjoncteur de 125A respectant ces conditions : **'''''I >'' 104 A''' **'''''V >'' 140 V'''
n fusible MEGA 125A 32V de chez Victron Energy. *Disjoncteur ou interrupteur-sectionneur: **''I<sub>dis</sub>'' > ''I<sub>op</sub>'' **''V<sub>dis</sub>''>''1,15 V<sub>oc_tot</sub>'' <br/>Donc pour la remorque, nous avons choisi un disjoncteur de 125A respectant ces conditions : **'''''I >'' 104 A''' **'''''V >'' 140 V''' <br/> - Pour éviter des pertes par échauffement, v … Pour éviter des pertes par échauffement, voire des risques d'incendie, il est important de bien dimensionner tous les câbles de l'installation. C'est-à-dire, calculer la section minimale (en mm²) du câble.
La formule est la suivante :
S > ρ*2*L*I / ε*U
Pour cela il faut connaître:
*Le courant maximal qui va traverser le câble sur le tronçon étudié ( I, en Ampères)
*La tension sur le tronçon étudié (U, en Volt)
*La longueur du câble sur le tronçon étudié (L, en mètres)
*Son matériau et donc sa résistivité (ρ, en Ohm.mm²/m). Pour le cuivre, on prend généralement ρ=0,023 Ω.mm²/m
*Chute de tension maximale autorisée ε. On choisit souvent 1% soit ε=0,01
On répartit donc l'installation en 3 tronçons:
* Des panneaux solaires au régulateur de charge
* Du régulateur aux batteries
* Du régulateur à l'onduleur
A partir des sections calculées, il convient ensuite de choisir la section commerciale supérieure :'''Entre les PV et le régulateur de charge''' '''Entre le régulateur de charge et les batteries''' '''Entre les batteries''' et l'onduleur S > 0,023*2*4* 10,25 / 121,5*0,01 S > 0,023*2*1* 1000 / 24*24*0,01 S > 0,023*2*0,5* 2400 / 24*24*0,01 S> 1,55mm² S>7,9mm² S>9,5mm²
On peut vérifier les valeurs d'intensité maximale admissible correspondant à ces sections dans des abaques (voir image).gulateur de charge''' </th><th>'''Entre le régulateur de charge et les batteries''' </th><th>'''Entre les batteries''' et l'onduleur </th></tr><tr> <td>S = 2,5mm² </td><td>S= 10mm² </td><td>S=10 ou 16 mm² </td></tr></table> On peut vérifier les valeurs d'intensité maximale admissible correspondant à ces sections dans des abaques (voir image).'''Entre les PV et le régulateur de charge''' '''Entre le régulateur de charge et les batteries''' '''Entre les batteries''' et l'onduleur S = 2,5mm² S= 10mm² S=10 ou 16 mm² - Une fois les besoins énergétiques entrés d … Une fois les besoins énergétiques entrés dans [https://calcpv.net/fr?Bj=4080&Pmax=177 CalcPVAutonome], il va falloir entrer quelques paramètres importants pour le dimensionnement.
==== '''Paramètres des panneaux solaires (PV):''' ====
*'''L'inclinaison des PV''': La position du Soleil dans le ciel varie en fonction des saisons (haut l'été, bas l'hiver). Il est donc recommandé d'adapter la positions de ses PV pour être perpendiculaire aux rayons. En France, on recommande 30° d'inclinaison en été et 60° en hiver.
**Si les PV sont fixes sur le toit, on recommande la position pendant la période la plus défavorable en production, l'hiver, donc 60°.
**Pour la remorque, nous avons choisi 30° car son utilisation est plutôt prévue pendant la saison estivale. Mais de toute façon l'angle d'inclinaison est modifiable sur la remorque.
*'''L'orientation des PV''': Il s'agit de déterminer l'angle des PV avec le Soleil. S'ils font face au Sud, on entre 0°. Sinon, voir image.
*'''Autonomie souhaitée''': Vais-je utiliser mes PV toute l'année ou ponctuellement ? Pour la remorque, l'utilisation sera "saisonnière", de Juin à Septembre globalement.
*'''Technologie de PV:''' Même si les différences sont minimes entre poly et monocristallin (voir [https://www.youtube.com/watch?v=rGh_dKg383I comparatif]), nous avons choisi "Monocristallin" qui sont les plus récents.
==== '''Paramètres du parc de batteries''' ==== *'''Nombre de jours d'autonomie souhaités''': Cela représente le nombre de jours consécutifs sans soleil auquel vous pouvez faire face. Ce paramètre a une grande influence sur la capacité du parc batterie et donc sur le coût de l'installation. Pour la remorque, nous avons choisi la durée moyenne d'un Festival sur une journée, c'est-à-dire 8 heures. Cela permet d'avoir un bloc batterie qui reste mobile. *'''Technologie de batterie''': Pour choisir se référer au tutoriel "[[Fonctionnement, entretien et régénération de batteries au plomb]]". Sinon, laisser "Auto." par défaut.
==== '''Câblage''' ==== *Si vous avez une idée de l'emplacement des panneaux PV par rapport au local technique, préciser ces distances. Dans le doute, surestimer un peu.
==== '''Localisation géographique:''' ==== *Préciser votre emplacement. Les données de rayonnement moyen par mois sont calculées via la base de données [https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html PVGIS].
calculées via la base de données [https://re.jrc.ec.europa.eu/pvg_tools/en/tools.html PVGIS]. <br/> - Une fois les paramètres entrés, on lance l … Une fois les paramètres entrés, on lance le calcul !
[https://calcpv.net/fr?Ni=2&Bj=4080&Pmax=177&lat=47.900478&lon=-3.947118&Ej=&inclinaison=30&orientation=0&periode=partielle&periodeDebut=6&periodeFin=8&ModPv=auto&TypePv=monocristalin&PersoPvW=&PersoPvVdoc=&PersoPvIsc=&Rb=0.85&Ri=0.87&Aut=0.3&U=0&DD=30&Mod CalcPVAutonome] propose un dimensionnement du matériel nécessaire en accord avec ces paramètres. Celui-ci est donné à titre indicatif et demande à être analysé. Dans notre cas, nous avons réajuster en fonction du matériel déjà disponible dont nous disposions.
===='''Panneaux photovoltaïques :'''==== Pour satisfaire nos besoins journaliers de 4080Wh/j, une puissance minimale de PV de 937W est nécessaire (calcul détaillé par le logiciel). Le logiciel nous indique que 5 panneaux monocristallins de 190W pourraient convenir. Mais 5 panneaux étant trop encombrants pour notre remorque + nous avions déjà 1 panneau solaire de 330W. '''Nous''' '''avons choisi 3 panneaux de 330W pour une puissance totale de 990W'''. ===='''Batteries''': ==== Généralement, la tension d'un parc batterie est déterminée en fonction de la puissance des PV: *<500W: 12V *500 -1500W: 24V *>1500W: 48V Dans notre cas, nous avons 990W de PV, donc la '''tension finale''' de notre parc batterie sera de '''24V'''. Pour permettre une autonomie de 8h (~0,3j), le logiciel calcule la '''capacité nominale''' des batteries de '''170Ah''' en C10. (Voir détail calcul en image) Or, pour assurer la longévité du parc batteries, le courant de charge de celui-ci ne doit pas dépasser 20% de sa capacité nominale. (Voir [[Fonctionnement, entretien et régénération de batteries au plomb]]) Soit: 170 x 20% = 34A.
Or avec 990W de PV le courant de charge est de 990 / 24 = 41,25A. On peut choisir de brider la production des PV grâce au régulateur de charge, mais généralement on conseille d'augmenter la capacité du parc batteries en conséquence. Donc ici, 41,25 x 100 / 20 = '''206Ah'''. Ayant trouvé une bonne occasion, nous avons finalement opté pour l'achat d'un parc de [[Fonctionnement, entretien et régénération de batteries au plomb|batteries de traction régénérées]] de 240Ah. '''Il consiste en 12 batteries de 240Ah-2V assemblées en série pour avoir une tension de 24V.''' Cela fait augmenter notre autonomie à 10h. ===='''Régulateur de charge :'''==== Les caractéristiques du régulateur de charge sont déterminées en fonction des caractéristiques de courant maximum sortant des PV. Nous avons donc besoin des caractéristiques des PV données par leur fiche technique ou à l'arrière des panneaux. Il faut connaître la "Tension en Circuit Ouvert" '''(Voc)''' et l' "Intensité de Court-Circuit" '''(Isc)''' des PV. Dans notre cas, pour chaque panneau : Voc= 40,49V et Isc= 10,25A Lorsqu'on ajoute les panneaux en série: Voc_tot= 121,5V et Isc_tot= 10,25A En prenant des marges de sécurité de 20%, un régulateur MPPT 150V 20A aurait pu convenir. Ayant eu l'occasion de récupérer un régulateur '''Conext MPPT 150V/60A''', nous avons opté pour ce modèle. ===='''Convertisseur - Onduleur''' : ==== Le choix du convertisseur s'effectue en fonction de la puissance que doit délivrée l'installation (en AC) et en fonction de la tension du parc batterie. Nous souhaitions pouvoir ponctuellement alimenter des appareils allant jusqu'à 1000W. Nous avons opté pour un '''convertisseur Victron 24V/1200VA''' qui monte en puissance maximum de sortie à 1200W avec des pointes possibles à 2400W.
===='''Contrôleur de batterie'''==== Pour connaitre l'état de charge de nos batteries et en prolonger la durée de vie, nous avons choisi d'utiliser un contrôleur batterie (fortement conseillé).bles à 2400W. <br/> ===='''Contrôleur de batterie'''==== Pour connaitre l'état de charge de nos batteries et en prolonger la durée de vie, nous avons choisi d'utiliser un contrôleur batterie (fortement conseillé).
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