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Puissance photovoltaïque polyvalente. Batteries de voiturette de golf. Énergie pour hors réseau.

L'énergie solaire provenant de cellules photovoltaïques (PV) est une source abondante et peu coûteuse d'énergie polyvalente pour les sites hors réseau. Cette pièce est ne pas destiné à être un traité complet sur la conception de l'énergie solaire – il existe de nombreux excellents livres sur le sujet. Il s'agit plutôt d'une discussion spécialisée sur les considérations relatives à l'énergie solaire dans un lieu d'évacuation (BOL) ou une propriété familiale, en particulier avec quelques réflexions sur la possibilité d'aller de l'avant après un événement de panne de réseau. Il décrit également quelques conseils sur ce que j'ai trouvé qui fonctionne le mieux dans mon BOL.

Tension du système – 12, 24, 36 ou 48 V?

Plus la tension utilisée est élevée, plus vous avez de puissance potentielle pour une capacité de batterie et une taille de fil données. Cependant, dans un BOL, une considération importante est la polyvalence du système lorsque vous considérez ce que vous allez exécuter. Alors que le 12 volts CC nécessite le plus gros câblage de jauge et a le potentiel de perdre le plus d'énergie dans le câblage, j'estime qu'il est plus que compensé par la variété de choses que vous pouvez utiliser. Presque tous les outils sans fil que vous obtenez actuellement peuvent être utilisés avec un chargeur de véhicule et peuvent donc également être chargés sur un système solaire 12V. Les ampoules LED 12 V sont omniprésentes, à la fois dans les applications automobiles et dans les ampoules à base à vis Edison standard pour l'éclairage de la maison – Les ampoules LED à base 12 V Edison sont même stockées dans de nombreux magasins de rénovation domiciliaire maintenant, bien qu'à un prix beaucoup plus élevé que vous pouvez les obtenir sur- ligne.

Les pompes de puits à courant continu, par contre, nécessitent des tensions plus élevées en raison de la quantité d'énergie requise et de la longueur de fil nécessaire pour descendre du puits jusqu'à la pompe. Si vous envisagez une pompe de puits CC, vous devrez probablement opter pour une tension système supérieure à 12V. J'ai un système d'eau de pluie alimenté par gravité que j'ai décrit dans un article précédent pour mes besoins en eau, donc ma pompe de puits est strictement pour le secours.

Et pendant que nous discutons de la tension du système, la prochaine chose à considérer est le type de contrôleur et la tension du panneau.

Contrôleurs de charge

La conception du système d'énergie solaire, jusqu'à récemment, avait généralement une tension de panneau solaire étroitement adaptée à la tension de la batterie. Désormais, la technique la plus récente et la plus efficace consiste à utiliser un contrôleur MPPT (Maximum Power Point Tracking), qui réduit efficacement la tension du panneau à la tension de votre système, et d'utiliser des tensions de panneau solaire beaucoup plus élevées que votre batterie et la tension de distribution du système, avec par conséquent moins de courant. pour la même quantité de puissance. Cela a l'avantage de minimiser le diamètre de fil entrant requis et la perte d'énergie dans le câblage entre vos panneaux solaires et le contrôleur.

Cependant, le talon d’Achille dans ce cas est la possibilité que le contrôleur tombe en panne, soit seul, soit à cause d’un événement EMP. Avec l'ancien système, qui fait correspondre la tension du panneau plus étroitement à la tension du système, vous pouvez contourner le contrôleur et charger directement les batteries à partir des panneaux, les batteries elles-mêmes agissant pour réguler la tension du système. Vous devez surveiller les choses de près, pour vous assurer que les batteries ne sont pas surchargées en plein soleil – mais cela fonctionnera, vous donnant ainsi un plan B en cas de panne du contrôleur. Fidèle au mantra «deux est un et un est aucun», sachant que je pourrais avoir à faire fonctionner ce système pendant de nombreuses années sans pièces de rechange, j'ai opté pour la conception conventionnelle non MPPT.

La plupart des contrôleurs peuvent également agir en tant que contrôleur de charge et avoir une sortie qui est coupée lorsque la tension du système chute en dessous d'un seuil prédéterminé, généralement autour de 11,0 V. Je suggérerais de l'utiliser pour alimenter des charges qui sont moins critiques (mon réfrigérateur est alimenté par cette sortie) et qu'au moins certaines de vos lumières sont alimentées directement par la batterie, donc même si le banc de batteries est gravement épuisé, vous pouvez voir encore pour organiser une alimentation de secours, ou pour prendre des dispositions d'urgence. Mon système dispose de deux blocs de fusibles pour la répartition de la charge, un directement à partir de la batterie pour les charges d'éclairage critiques, et un qui est commuté via le contrôleur de charge pour les charges moins critiques comme le réfrigérateur, le chargement de la batterie pour mon bureau radio, le chargement lent de la batterie du générateur, etc. .

Orientation du panneau

Mon système solaire est composé de quatre panneaux de 120 watts et de deux panneaux plus anciens et plus petits de 100W et 80W, pour une capacité totale de 660 watts – mais comme vous pouvez le voir sur la photo, ils ne sont pas tous orientés pour produire simultanément le maximum. Quatre panneaux sont orientés vers le sud et produisent la majeure partie de la production du système, l'un est orienté vers l'est pour capturer le soleil du matin et l'autre vers l'ouest pour attraper le dernier soleil de la soirée. Étant donné que les panneaux solaires ne produisent que pendant la journée, il est très important de maximiser le nombre d'heures que vous pouvez en tirer et de minimiser les heures que vous allez devoir compter uniquement sur vos batteries. Cela devient encore plus critique lorsque vous utilisez la réfrigération vingt-quatre heures sur vingt-quatre avec votre système et que vous avez une charge importante pendant la nuit.

Le changement d’angle des rayons du soleil atteignant la terre au cours d’une année est très significatif. Les panneaux solaires doivent être beaucoup plus inclinés en hiver qu'en été, lorsque le soleil est plus bas dans le ciel, pour tirer le meilleur parti. Un site Web utile vous montrera votre angle d'inclinaison optimal pour votre emplacement particulier. Faites défiler la page à mi-chemin et vous trouverez le «Calculateur d'angle solaire» où vous entrerez votre pays, état et ville pour trouver l'angle d'inclinaison optimal pour chaque mois.

Dans la pratique, j'ai constaté que vous n'avez vraiment pas besoin de les changer tous les mois. Dans mon système, j'ai un réglage hiver (24 degrés, presque vertical), printemps / automne (48 degrés) et été (72 degrés, presque horizontal). J'ai réglé mes panneaux sur le réglage d'hiver pour novembre, décembre et janvier (centré autour du solstice d'hiver au 21 décembre), réglage printemps / automne pour février, mars, avril, août, septembre et octobre (centré sur le printemps / automne dates du 21 mars et 21 septembre), et réglage estival pour mai, juin et juillet (centré autour du solstice d'été le 21 juin).

Pour les panneaux orientés est et ouest, ils devront être orientés droit vers l'est et l'ouest pendant les mois d'été, et davantage vers le sud-est et le sud-ouest pendant les mois d'automne et d'hiver. Ceux-ci peuvent être placés à un angle beaucoup plus élevé que les panneaux orientés au sud, car l'angle du soleil sera plus bas dans le ciel lorsque ces panneaux entreront en jeu. La meilleure option ici est d'aller là-bas aux heures de lever et de coucher du soleil et d'observer à quel azimut ils doivent faire face, et à quel angle, afin que le soleil tombe aussi perpendiculairement que possible sur eux pour un rendement maximal. S'il y a des arbres ou d'autres obstructions dans la zone où se trouvent vos panneaux, observez également les ombres projetées par ces obstructions et placez vos panneaux pour éviter autant que possible l'ombre créée par ces objets. Cela va bien sûr changer au cours de l'année à mesure que l'angle du soleil change.

Des systèmes sophistiqués sont disponibles qui déplacent les panneaux pour suivre le soleil au cours d'une journée. Ces systèmes sont complexes et coûteux pour les résultats qu'ils donnent. Pour cette raison, et la probabilité de panne, à la fois mécaniquement (à cause de l'usure des moteurs et des actionneurs) et électriquement (un EMP retirant le contrôleur), j'ai décidé d'opter pour un simple système de force brute qui fixait l'orientation des panneaux. vers le ciel sud (et un à l'est et à l'ouest) et ajustez manuellement l'inclinaison quatre fois par an, comme décrit.

La propreté des panneaux est souvent ignorée. Un léger film de poussière ou de saleté sur les panneaux entraînera une perte significative de rendement. Une combinaison éponge et raclette, comme celle utilisée pour nettoyer les pare-brise dans une station de remplissage, facilite le nettoyage des panneaux. De même, en hiver, un grattoir à glace et une brosse de pare-brise standard constituent un outil pratique pour nettoyer la glace et la neige.

Batteries

Les batteries de voiturettes de golf sont conçues pour un service à cycle profond et sont idéales pour les systèmes d'énergie solaire. Il y a des inquiétudes concernant la durée de vie de la batterie, mais j'ai un ensemble que j'utilise depuis plus de dix ans et qui fonctionne toujours bien. La maintenance est importante. La plupart des contrôleurs de charge que j'ai vus chargent les batteries à une tension beaucoup plus élevée que nécessaire (14,4 V contre 13,5 V), avec en conséquence beaucoup d'eau évaporée des cellules. Vérifiez les niveaux d'eau dans les cellules au moins une fois par mois, en particulier en été lorsqu'il fait chaud. Ajouter de l'eau de pluie distillée ou propre si nécessaire pour amener le niveau jusqu'à l'anneau fendu.

Mon système 12 volts a des groupes de deux batteries de voiturette de golf de six volts en série pour douze volts. De plus, j'ai une batterie marine à décharge profonde de douze volts que j'ai liée au système avec un connecteur de pôle d'alimentation Anderson afin que je puisse facilement la déconnecter pour une utilisation portable. J'ai une scie à chaîne Minibrute de 12 volts à partir de laquelle je l'alimente, et cela me donne également une source de courant élevé portable pour démarrer les véhicules, etc. Un 'jump pack' conventionnel serait une bonne alternative ici, avec sa portabilité , mais assurez-vous qu'il contient une batterie à décharge profonde pour résister aux décharges profondes.

Si votre système dispose de plusieurs jeux de batteries, il est judicieux d'avoir un interrupteur à courant élevé en série avec chaque jeu afin de pouvoir les isoler pour la maintenance et les tests. Des interrupteurs simples à haute intensité qui se montent sur les bornes de la batterie, conçus pour être utilisés dans les véhicules comme interrupteur principal pour désactiver le véhicule lorsqu'ils sont ouverts, sont couramment et à peu de frais disponibles dans les magasins de pièces automobiles.

(À conclure demain, dans la partie 2.)

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