Installations solaires photovoltaïques autonomes
Conception et installation d'unités non raccordées au réseau
Mark Hankins
Dunod
Avant-propos
1
Abréviations utilisées
3
Chapitre 1 : Introduction : Conversion photovoltaïque
de l'énergie solaire
5
1.1 Usages courants de l'électricité solaire photovoltaïque5
1.2 Avantages et inconvénients des systèmes photovoltaïques
autonomes10
1.3 Contenus du présent guide de conception et réalisation
de systèmes photovoltaïques11
Chapitre 2 : L'énergie solaire
15
2.1 La ressource solaire15
2.2 Conversion de l'énergie solaire16
2.3 Principes du rayonnement solaire18
2.4 Rayonnement direct et rayonnement diffus20
2.6 Irradiance solaire22
2.7 Insolation23
2.8 Utilisation des archives météorologiques24
2.9 Angles, orientation et poursuite du soleil :
optimiser l'énergie solaire26
2.10 L'énergie solaire28
2.11 Technologies solaires thermiques31
Chapitre 3 : Les modules photovoltaïques
37
3.1 Effet photoélectrique37
3.2 Technologie des cellules photovoltaïques38
3.3 Modules photovoltaïques et panneaux solaires43
3.4 Puissance des modules photovoltaïques46
3.5 Choix des modules photovoltaïques52
Chapitre 4 : Les batteries
55
4.1 Stockage de l'énergie55
4.2 Quelques points importants56
4.3 Principe et fonctionnement des batteries57
4.4 Batteries nickel-hydrure métallique, cadmium-nickel
et lithium-ion58
4.5 Batteries au plomb60
4.6 Capacité de stockage nominale60
4.7 Charge et décharge62
4.8 Cycle, cycle de vie, profondeur de décharge et courant
de décharge maximal68
4.9 Auto-décharge70
4.10 Stratification71
4.11 Surcharge et régulateurs de charge71
4.12 Types de batteries au plomb72
4.13 Choix de la batterie77
4.14 Mise en service, gestion et entretien des batteries78
4.15 Remplacement des batteries79
4.16 Cellules défaillantes79
4.17 Alternatives à la charge par l'énergie solaire80
Chapitre 5 : La gestion de la charge :
régulateurs de charge et onduleur
81
5.1 Fonctions du régulateur de charge81
5.2 Déconnexion à basse tension82
5.3 Régulateurs de charge et protection anti-surcharge84
5.4 Régulateurs de charge et connexions87
5.5 Autres fonctions des régulateurs de charge et dispositifs
de gestion des charges89
5.6 Choix du régulateur de charge91
5.7 Gestion d'installations ne comportant pas de régulateur
de charge93
5.8 Onduleurs94
5.9 Convertisseurs de tensions99
Chapitre 6 : L'éclairage et le choix des appareils
électriques
103
6.1 Installations solaires photovoltaïques non raccordées
au réseau, tension, éclairage et appareils103
6.2 L'éclairage105
6.3 Lampes à incandescence et lampes à incandescence
halogènes107
6.4 Lampes fluorescentes et onduleur/ballast108
6.5 Lampes à diode électroluminescente111
6.6 Éclairer ce qui doit l'être112
6.7 Choix des lampes, accessoires et techniques de montage114
6.8 Applications courantes115
6.10 Appareils117
6.11 Tension de l'installation : 12 VCC ou 110/230 VAC ?117
6.12 Choix des éclairages et des appareils119
6.13 Consommation d'énergie des appareils électriques123
Chapitre 7 : Le câblage et les appareillages
125
7.1 Fils de câblage126
7.2 Interrupteurs, prises et fusibles129
7.3 Connexions134
7.4 Section des fils, chute de potentiel et longueur maximale
de câbles138
7.5 Chute de potentiel140
7.6 Utilisation de la fiche de calcul 5 pour calculer la chute
de potentiel141
7.7 Calcul arithmétique de la chute de potentiel143
7.8 Mise à la terre et protection contre la foudre146
Chapitre 8 : Planification d'une installation
solaire photovoltaïque non raccordée
151
8.1 Le processus de planification/conception151
8.2 Quelques avertissements153
8.3 Tension de l'installation154
8.4 Tension de distribution155
8.5 Fiche de calcul 1 : Besoin énergétique journalier total
de l'installation et tension de l'installation156
8.6 Fiche de calcul 2 : Dimensionnement et choix des modules163
8.7 Fiche de calcul 3 : Dimensionnement et choix de la batterie170
8.8 Fiche de calcul 4 : dimensionnement et choix du régulateur
de charge/de l'onduleur175
8.9 Fiche de calcul 5 : Choix des câbles et des appareillages180
Chapitre 9 : Réalisation de l'installation
183
9.1 Outils, instruments et matériaux185
9.2 Sécurité187
9.3 Pose des câbles190
9.4 Guide de câblage pour installations solaires
photovoltaïques de faible puissance non raccordées au réseau190
9.5 Câblage 12/24 VCC192
9.6 Installation des modules photovoltaïques/du panneau194
9.7 Installation de la batterie et du régulateur201
9.8 Tests et ultimes raccordements207
9.9 Formation des utilisateurs210
Chapitre 10 : Gestion, maintenance et entretien
des installations solaires photovoltaïques
non raccordées au réseau
213
10.1 Gestion des flux d'énergie dans les installations solaires
photovoltaïques non raccordées au réseau213
10.2 Gestion active de l'énergie solaire captée216
10.3 Quelques solutions techniques pour réduire la consommation
d'énergie220
10.4 Entretien périodique223
10.5 Dépannage228
Chapitre 11 : Principes de base des installations
autonomes de forte puissance
233
11.1 Passage aux installations de forte puissance233
11.2 Charges et appareils234
11.3 Installations solaires photovoltaïques
de faible puissance pour institutions239
11.4 Installations PV résidentielles de plus forte puissance242
11.5 Installations hybrides246
11.6 Pompage d'eau PV255
Annexes
Annexe 1 : Énergie, puissance et efficacité énergétique263
Annexe 2 : Notions de base se rapportant au courant continu
extra basse tension265
Annexe 3 : Adresses utiles269
Annexe 4 : Fiches de calcul271
Glossaire
279
Index
287