L'énergie verte à bord - Énergie solaire pour votre bateau

L'énergie verte à bord - Énergie solaire pour votre bateau

Comment choisir des panneaux solaires bateau ? Quel type de panneau solaire pour mon bateau ? Questions difficiles ! Dans ce guide, vous découvrirez tout sur les panneaux solaires et comment installer un panneau solaire sur un bateau. Dans notre guide en ligne, vois découvrirez où les placer et comment choisir les panneaux solaires adaptés aux bateaux à voile ou à moteur ainsi que des informations les systèmes photovoltaïques embarqués. Ce guide contient toutes les informations importantes sur les régulateurs de charge et les autres composants, ainsi que des informations sur les types de câbles requis et les connexions. Nous espérons qu'il vous sera utile afin que vous puissiez, vous aussi, exploiter la puissance du soleil !

De quoi est composé un système d'énergie solaire?

Pour produire de l'électricité à partir du soleil, il faut une ou plusieurs cellules photovoltaïques. Un panneau solaire est composé de plusieurs cellules solaires individuelles qui sont reliées entre elles pour produire de l'énergie.

Le fonctionnement d'un système solaire est, en fait, très simple. Dès que les rayons du soleil frappent le panneau et l'active, les cellules produisent du courant électrique. La tension et la quantité de courant produites dépendent de la quantité de lumière captée.

En plus des panneaux solaires, un système photovoltaïque comprend également un contrôleur ou régulateur de charge solaire. Sa fonction est de réguler le courant circulant du panneau solaire vers le réseau électrique du bord de manière à ce que les batteries puissent être chargées en toute sécurité par le système solaire embarqué.

Composants d'un système solaire

Combien d'électricité est produite par une cellule solaire ?

Avant d'installer un système d'énergie solaire, vous devez d'abord connaître les facteurs qui peuvent déterminer la quantité d'électricité produite. Cela dépend de plusieurs paramètres: Avant tout, l'ensoleillement. Sans la lumière solaire, les cellules photovoltaïques à bord de votre navire ne peuvent produire aucune énergie. À midi, lorsque le soleil est au zénith, la plus grande quantité d'énergie possible est produite.

L'électricité d'un système solaire

Cependant, l'angle des rayons du soleil sur le panneau peut également influencer la quantité d'énergie qu'un système solaire peut produire. Dans l'hémisphère nord, le soleil sera au sud à midi, dans l'hémisphère sud, il sera au nord, et sur l'équateur, il est exactement au-dessus du bateau à midi. Ainsi, lorsque vous naviguez dans l'hémisphère nord, gardez à l'esprit les points suivants :

Si vous inclinez vos panneaux solaires de manière à ce qu'ils soient légèrement orientés vers le sud, votre installation produira plus d'électricité que s'ils sont orientés vers le nord. Bien évidemment, sur un bateau en mouvement, il ne sera pas toujours possible d'aligner parfaitement vos panneaux, surtout s'il tangue ou s'il roule. La solution alternative est de monter les panneaux solaires horizontalement, de manière à capter au moins une partie de la lumière dans toutes les directions. Une méthode plus efficace consiste à utiliser un système suivi automatique pour orienter les panneaux vers le soleil. L'augmentation de l'énergie générée grâce au tracker solaire signifie que moins de panneaux sont nécessaires, ce qui occupe moins d'espace en surface et réduit les coûts de l'installation.

Le deuxième facteur important pouvant influencer la quantité d'énergie produite est la taille ainsi que les performances du système d'énergie solaire installé. La quantité d'énergie qui peut être générée en dépend. La puissance de crête maximale d'une installation photovoltaïque dans des conditions idéales est exprimée en watt-crête (Wc) (voir FAQ ci-dessous).

Comme nous l'avons vu précédemment, l'énergie produite ne dépend pas seulement de la quantité de lumière que les panneaux peuvent absorber, elle dépend aussi de la qualité des panneaux utilisés. Cependant, l'échantillonnage correct du câblage est également crucial pour son fonctionnement et son efficacité. L'utilisation d'un câble de type et de taille inappropriés peut entraîner des pertes de puissance. De même, le type, la taille et l'âge de la batterie et du contrôleur de charge déterminent également le rendement énergétique.

Quand un système photovoltaïque offre-il un meilleur rendement énergétique ?

Les modules solaires produisent de l'énergie de manière plus efficace lorsque le soleil est exactement à 90 degrés par rapport aux panneaux. À l'équateur, lorsque le soleil, à midi, est directement au-dessus du bateau, la quantité de rayonnement à la surface de la terre est également nettement plus élevée que, par exemple, à midi dans la zone du cercle polaire. Là-bas, le soleil ne culmine à 45 degrés que quelques jours par an.

Dans une certaine mesure, l'utilisation de panneaux solaires orientables peut compenser cela. Même s'il faut généralement les ajuster manuellement en fonction de la position du soleil, cela en vaut la peine ! L'installation de petits panneaux mobiles peut être beaucoup plus efficace qu'un grand panneau fixe sur le pont. Ce type d'installation est particulièrement utile lorsque l'espace disponible est limité. Il est encore mieux de monter des panneaux solaires le long du rail sur le balcon arrière ou sur un rack au-dessus du cockpit :

En effet, les panneaux qui sont montés à plat sur le pont seront toujours soumis à masquage potentiel causé par le mât, les voiles et le gréement. La perte de puissance due à ce masquage, même partiel, affecte les performances des systèmes photovoltaïques. Un léger ombrage peut réduire la tension générée par un panneau solaire à un point tel qu'il peut réduire la production à presque zéro. Bien que les fabricants prévoient généralement une certaine réserve pour compenser le masquage partiel de quelques cellules, l'ombre causées par des drisses traversant un panneau peut suffire à compromettre le rendement de l'ensemble du panneau. Dans ce cas, la production d'électricité sera interrompue. Il est donc particulièrement important de veiller à placer correctement les panneaux solaires.

Ombrage d'un système solaire

Conseil aux globe-trotters : L'itinéraire classique du "vagabond des mers" va généralement d'est en ouest, légèrement au nord de l'équateur. Le soleil y atteint généralement son zénith au sud. Des panneaux solaires escamotables sur les rails bâbord, donc orientés vers le sud pendant les longues étapes du voyage en direction de l'ouest, recevront plus de lumière du soleil à cet endroit que sur le côté opposé du cockpit. Au sud de l'équateur, c'est le rail tribord qui sera utilisé.

Comment la zone de navigation peut avoir un impact sur le type et la taille d'un système photovoltaïque.

Il est facile de comprendre comment l'angle des rayons du soleil peut affecter le rendement de vos cellules solaires juste en observant la lumière émise par une simple torche : Supposons que la torche (le soleil) émet une quantité de lumière constante. Si vous la dirigez verticalement sur le plateau d'une table, vous pouvez clairement voir le cône de lumière. Maintenant, orientez-la avec un angle de 45 degrés à la même distance et le cône de lumière va s'ovaliser et sa surface va augmenter. En même temps, le cône de lumière devient aussi un peu plus sombre. En effet, la même quantité de lumière est répartie sur une plus grande surface.

Le même principe s'applique également au rayonnement solaire sur la surface terrestre.

Par conséquent, plus on navigue près de l'équateur, plus le rendement et donc la production d'énergie des panneaux solaires sont élevés, et à des latitudes plus hautes, le dimensionnement du système photovoltaïque doit être ajusté. En effet, à l'équateur, le soleil est à son élévation maximale à midi. Néanmoins, il est également possible d'obtenir un bon rendement des panneaux à des latitudes plus hautes. Comme cela vous est expliqué, ceci peut être obtenu à l'aide de panneaux traçables. Le soleil n'y brille peut-être pas aussi intensément, mais il brille jusqu'à 20 heures par jour en été. Vous devez également tenir compte des facteurs climatiques saisonniers. Dans les régions tropicales, pendant la saison des pluies , la quantité d'énergie absorbée est nettement inférieure à celle d'une journée claire et ensoleillée en Europe.

Quelles sont les propriétés idéales d'un panneau solaire pour bateaux ?

Les panneaux solaires installés sur le pont sont soumis à des contraintes particulièrement importantes. Ils sont en contact permanent avec l'eau salée en raison des embruns. Toutes les connexions, les vis et les panneaux solaires eux-mêmes doivent donc être bien protégés contre la corrosion pour être utilisés à bord. Le risque que l'on marche dessus accidentellement existe aussi. Dans une configuration idéale, les panneaux solaires doivent pouvoir supporter un piétinement, et solidement fixés de façon à ce qu'une manille tombant de la tête de mât ne les endommage pas.

Le poids est également important, surtout si le panneau est monté sur un rack à l'arrière ou sur un balcon. Un autre facteur important à prendre en compte est que les panneaux solaires sont plus efficaces lorsqu'ils sont rafraîchit. C'est pourquoi il faut veiller à ce que les supports de montage assurent une bonne ventilation par dessous, surtout si vous naviguez sous les tropiques.

Conseils

  • ! Protégez toutes les connexions et tous les contacts de la corrosion en utilisant des gaines thermorétractables et du ruban isolant.
  • ! N'installez que des modules résistants aux impacts et aux chocs sur le pont
  • ! Protégez les panneaux contre les tempêtes et l'eau de mer en renforçant les supports et les équerres.

Qu'est-ce qu'un module « Plug and Play» ?

Le type le plus simple de système d'énergie solaire à bord est un ensemble complet avec des panneaux solaires de 12V. Ce type d'installation intègre un régulateur solaire.

Acquérir ces ensembles est le moyen le plus simple de commencer à utiliser l'énergie du soleil pour alimenter votre bateau. Il suffit les installer à côté de l'appareil, sur le pont ou dans le cockpit, et de l'alimenter directement.

Il existe également des versions plus grandes de ces types de modules photovoltaïque « plug 'n' play » qui peuvent être utilisés pour charger la batterie de votre bateau.

Ces systèmes prêts à l'emploi sont particulièrement adaptés aux bateaux qui n'ont pas d'alimentation à quai ou qui sont au mouillage. Dans ce cas, une cellule solaire « plug 'n' play » peut maintenir la charge de votre batterie, même lorsque personne n'est à bord. De plus, son installation est facile.

À quoi peut servir l'énergie solaire sur mon bateau ?

En général, l'électricité créée par un panneau solaire peut être injectée dans le réseau de bord via un régulateur, puis utilisée par n'importe quel appareil. Cette doit être utilisée immédiatement, car le système photovoltaïque lui-même ne stocke pas l'électricité. C'est ce que font les batteries, et c'est le seul moyen de pouvoir utiliser cette énergie ultérieurement pour l'éclairage ou autres.

Habituellement, on utilise la batterie de service ou un parc de batterie rechargeable, qui sert de réserve lors des période où la production d'énergie est moindre, ou lorsque de nombreux appareils sont en fonction. Ainsi, le réseau de bord est alimenté en permanence et l'énergie solaire peut être utilisée la nuit également.

Tous les types de batteries à bord peuvent être chargés avec l'énergie solaire. L'élément important reste le régulateur de charge. Il doit être adapté aux tension des charge respectives de la batterie concernée. À bord, outre les batteries acides, les batteries AGM, au gel ou même les batteries au lithium ultramodernes peuvent également être chargées à l'énergie solaire sans aucun problème. Toutefois, si différents types de batteries doivent être chargés dans des bancs de batteries séparés, chacun de ces bancs de batteries nécessite son propre régulateur de charge.

Quelle puissance de panneau solaire pour un bateau ? Comment choisir la puissance de son panneau solaire bateau ?

  1. Tout d'abord, il est important de déterminer ce que vous attendez de votre installation. Si vous souhaitez uniquement maintenir la charge de votre batterie lorsque vous êtes à quai ou au mouillage, un seul petit module plug-and-play est généralement suffisant. Il peut être monté sur le roof, le bimini ou simplement posé à plat dans le cockpit. Ces installation solaires mobiles pour bateaux conviennent également aux bateaux de locations qui naviguent de baie en baie.
  2. Développez votre système et augmentez l'autonomie de votre bateau. En ajoutant un ou deux panneaux flexibles sur le pont, l'autonomie de votre batterie au mouillage ou en croisière peut être prolongée de plusieurs jours. En général, cela ne suffira pas à rendre votre bateau complètement autonome grâce à l'énergie solaire. Toutefois, si vous n'avez pas de d'appareils énergivores à bord et si vous utilisez quelques astuces, vous pouvez vous débrouiller sans courant de terre pendant quelques jours.

Astuce : vous pouvez économiser de l'énergie en plaçant des aliments cuits congelés (par exemple un poulet rôti ou autre) dans votre glacière, puis en réglant la température sur 8°C au lieu de 4° C. Il décongèlera lentement au cours de la journée et évitera à la glacière d'être trop sollicitée pour obtenir l'effet de refroidissement souhaité.

Pour prolonger la durée de vie de la batterie, des ensembles solaires complets sont également adaptés. Il suffit de les monter à bord et de les connecter à votre batterie de bord via le régulateur de charge inclus. Ils sont souvent proposés, de manière quelque peu trompeuse, comme des cellules solaires 12V.

Cependant, si vous voulez rendre votre bateau complètement autonome grâce à l'énergie solaire, une bilan électrique plus poussé est nécessaire. Il s'agit de déterminer la quantité d'électricité dont vous aurez besoin quotidiennement, en analysant la consommation électriques et le temps de fonctionnement de tous vos appareils à bord. Suite à cela, vous pouvez calculer la puissance des modules solaires nécessaires. Cela dépendra également de la technologie utilisée dans les cellules solaires, ce paramètre doit aussi être pris en compte.

Quel type de panneau solaire pour mon bateau?

Les cellules solaires peuvent sembler identiques à première vue, mais il existe en réalité des différences importantes suivant les modèles. Différents rendements peuvent être atteints en fonction du type de cellule solaire utilisé.

Le rendement d'un panneau solaire est le rapport entre la surface du panneau et sa production d'énergie. Seule la partie du module qui est couverte par des cellules solaires est utilisée dans le calcul, et non la totalité de la surface du panneau. Ces valeurs sont déterminées en laboratoire et permettent de comparer la qualité de différents modules. Il s'agit d'un moyen d'indiquer la qualité et la pureté des cellules solaires utilisées, et non la quantité maximale d'électricité qu'un panneau solaire peut produire.

La structure de chaque cellules solaires détermine les propriétés de l'ensemble du module solaire : Les cellules solaires classiques sont constituées d' un semi-conducteur en silicium. La matière première est fondue et, lorsqu'elle durcit, elle est soit tirée en barres, soit coulée en blocs. Les blocs ou les barres ainsi produits constituent la base des cellules solaires monocristallines ou polycristallines.

L' étirage est la technique utilisée pour obtenir un cristal continu et uniforme. Cela crée une structure monocristalline. Les barres sont coupées en tranches, puis connectées pour former des cellules solaires.

Le silicone monocristallin est très conducteur en raison de sa structure cristalline en losange. Les bords réguliers avec une structure uniforme permettent d'obtenir facilement de grandes surfaces. Ce type de cellule solaire peut atteindre un rendement de plus de 20 %. En fait, pour la plupart des panneaux solaires monocristallins, le rendement moyen est à peine inférieur à 20 %.

Un autre procédé consiste à verser du silicium liquide dans un moule et à le laisser durcir. Le bloc obtenu est ensuite découpé en tranches égales qui sont ensuite transformées en cellules solaires. Mais le durcissement avec cette méthode ne permet pas d'obtenir une structure uniforme. Dans le bloc, plusieurs cristaux se forment dans des directions différentes pour former une structure polycristalline.

Le silicium polycristallin est beaucoup plus facile à produire, ce qui se explique son prix et le rend populaire auprès des clients qui cherchent à installer des panneaux solaires avec un budget limité. Toutefois, le silicium polycristallin a une efficacité moindre car il contient plusieurs cellules de silicium, ce qui signifie que les électrons ne peuvent pas se déplacer aussi facilement. La fabrication de surfaces plus grandes est également plus compliquée car la structure n'est pas uniforme. Les panneaux solaires polycristallins ont un rendement inférieur d'environ 3 % par rapport à celui des cellules solaires monocristallines. Une façon de compenser cet inconvénient est de placer les contacts électriques sur l'arrière des cellules, ce qui permet d'obtenir une plus grande surface sur la face avant pour générer de l'électricité.

Le point commun de toutes les cellules solaires à base de silicium est de posséder une structure cristalline rigide. Toutefois, des technologies plus récentes, telles que les types de de cellules photovoltaïque au silicium amorphes, sont également en plein essor. Ces modules solaires, également appelés cellules solaires en couche mince, sont particulièrement utilisés à bord :

Les modules solaires à couche mince sont à base de semi-conducteurs artificiels, par exemple à partir des composés cuivre-indium-sélénium (modules CIS) ou cuivre-indium-gallium-sélénium (modules CIGIS). Le principal avantage de ces modules est que, étant donné qu'il s'agit de modules solaires souples. N'étant pas rigides et peuvent donc également être montés sur des surfaces irrégulières, par exemple des surfaces en fibre de verre sur le pont d'un yacht. Selon le modèle, on peut également marcher dessus. En revanche, les modules solaires amorphes ont généralement un rendement nettement inférieur, de 16 % au maximum, souvent autour de 14 %. Ils sont un peu plus lourds que modules à cellules à base de silicium de surface équivalente.

Néanmoins, ce compromis peut être avantageux, si l'espace à bord n'est pas limité et que plusieurs panneaux peuvent être installés sur une large surface.

Le développement technique est cependant loin d'être terminé. Des recherches sont actuellement menées sur différents types de cellules adaptées aux panneaux solaires flexibles, dans lesquelles des matériaux organiques sont utilisés dans les cellules amorphes afin de pouvoir utiliser un spectre plus large de la lumière solaire. À l'avenir, il pourrait même être possible d'utiliser la surface totale des voiles pour produire de l'électricité sur les yachts. Ces cellules et les cellules dites hybrides, qui contiennent des composants cristallins et organiques, ont déjà atteint des rendements de plus de 40 % lors de tests en laboratoire, mais leur durée de vie est courte.

Le tendance actuelle en faveur de l'énergie durable a considérablement stimulé le développement du secteur solaire au cours des dix dernières années. Les performances des types de modules solaires conventionnels continuent d'être considérablement améliorée.

Quel est le meilleur panneau solaire bateau ? Panneau solaire flexible ou rigide ?

Le choix du module le plus approprié dépend principalement de l'endroit où il doit être installé. S'il est prévu de l'installer sur le pont (l'endroit le moins favorable), il est intéressant d'envisager des modules solaires semi-flexibles à couche mince. Ils peuvent épouser la légère courbure du roof, par exemple, et généralement, on peut marcher dessus. Ceci est particulièrement important sur les voiliers, par exemple, lorsque l'on intervient sur la bôme.

Installation d'un système solaire

Toutefois, s'il est possible de monter le module à plat, par exemple sur un rack, un panneau solaire rigide avec un cadre en aluminium et une structure monocristalline est à privilégier. Il en va de même pour le toit rigide de votre cockpit. Les panneaux solaires génèrent de la chaleur ainsi que de l'électricité. Par conséquent, plus ils sont bien ventilés par dessous, plus ils fonctionnent efficacement.

Installation d'un système solaire

Consommation électrique à bord

Le système d'énergie solaire embarqué doit être considéré en fonction des besoins énergétique du bateau. Ce n'est qu'ensuite que l'on peut calculer la puissance des panneaux solaires nécessaire

1. Pour ce faire, faite un tableau simple répertoriant la consommation de tous les appareils sur une période de 24 heures. Il est important de tenir compte des temps de fonctionnement de chaque appareil : Un traceur de cartes de 0,8 ampère consomme beaucoup plus d'électricité en 24 heures qu'une pompe à eau sous pression de 8 ampères, qui n'est utilisée que deux minutes par jour au total. À la fin du tableau, additionnez les consommations totale pour déterminer la quantité minimale d'électricité nécessaire par jour. Selon l'équipement, la valeur standard pour un yachts de croisière moderne est souvent supérieure à 60A/jour.

2. Dans un deuxième tableau, dressez la liste de tous les générateurs et réfléchissez à la manière dont ils sont utilisés : Si, par exemple, le moteur est démarré tous les matins au mouillage pour produire de l'eau chaude pour la douche, l'alternateur chargera également le parc de batteries pendant ce temps (30 min x 40 A offrira déjà 20 Ah). Au final, il y aura une différence entre la consommation et la production. Il s'agit de la quantité d'électricité que le système solaire devra produire pour que le bateau devienne autosuffisant. Dans l'exemple, cela représente 40A par jour.

Consommateur Numéro Consommation électrique individuelle Total électrique totale Tension Intensité Temps d'utilisation / jour Temps d'utilisation / jour Wh/Jour Ah/Jour
Feu de navigation, vert 1 20 Watts 20 Watts 12 V 1,67 A 5 min 0,08 h 1,67 Wh 0,14 Ah
Feu de navigation, rouge 1 20 Watts 20 Watts 12 V 1,67 A 5 min 0,08 h 1,67 Wh 0,14 Ah
Feu de poupe 1 20 Watts 20 Watts 12 V 1,67 A 5 min 0,08 h 1,67 Wh 0,14 Ah
Feu de mât 1 20 Watts 20 Watts 12 V 1,67 A 5 min 0,08 h 1,67 Wh 0,14 Ah
Feu de mouillage 1 10 Watts 10 Watts 12 V 0,83 A 480 min 8,00 h 80,00 Wh 6,67 Ah
Éclairage de pont 2 20 Watt 40 Watt 12 V 3,33 A 120 min 2,00 h 80,00 Wh 6,67 Ah
Projecteur 1 100 Watts 100 Watts 12 V 8,33 A 10 min 0,17 h 16,67 Wh 1,39 Ah
Éclairage table à carte 1 10 Watts 10 Watts 12 V 0,83 A 20 min 0,33 h 3,33 Wh 0,28 Ah
Éclairage carré 6 20 Watts 120 Watts 12 V 10,00 A 240 min 4,00 h 480,00 Wh 40,00 Ah
Cuisine 2 20 Watts 40 Watts 12 V 3,33 A 120 min 2,00 h 80,00 Wh 6,67 Ah
Cabine 2 20 Watts 40 Watts 12 V 3,33 A 120 min 2,00 h 80,00 Wh 6,67 Ah
Éclairage 2 20 Watts 40 Watts 12 V 3,33 A 240 min 4,00 h 160,00 Wh 13,33 Ah
GPS 0 2 Watts 0 Watts 12 V 0,00 A 0 min 0,00 h 0,00 Wh 0,00 Ah
Traceurs 1 8 Watts 8 Watts 12 V 0,67 A 0 min 0,00 h 0,00 Wh 0,00 Ah
Radar 1 50 Watts 50 Watts 12 V 4,17 A 0 min 0,00 h 0,00 Wh 0,00 Ah
Communication radio 1 5 Watts 5 Watts 12 V 0,42 A 120 min 2,00 h 10,00 Wh 0,83 Ah
Carnet de note 1 40 Watts 40 Watts 12 V 3,33 A 120 min 2,00 h 80,00 Wh 6,67 Ah
Guindeau 1 500 Watts 500 Watts 12 V 41,67 A 0 min 0,00 h 0,00 Wh 0,00 Ah
Propulseur d’étrave 1 2.000 Watts 2.000 Watts 12 V 166,67 A 0 min 0,00 h 0,00 Wh 0,00 Ah
Pompe à eau 1 40 Watts 40 Watts 12 V 3,33 A 10 min 0,17 h 6,67 Wh 0,56 Ah
Réfrigérateur 1 50 Watts 50 Watts 12 V 4,17 A 240 min 4,00 h 200,00 Wh 16,67 Ah
Pompe de cale 1 25 Watts 25 Watts 12 V 2,08 A 0 min 0,00 h 0,00 Wh 0,00 Ah
Pompe de douche 1 25 Watts 25 Watts 12 V 2,08 A 20 min 0,33 h 8,33 Wh 0,69 Ah
WC 1 100 Watts 100 Watts 12 V 8,33 A 10 min 0,17 h 16,67 Wh 1,39 Ah
Radio 1 25 Watts 25 Watts 12 V 2,08 A 240 min 4,00 h 100,00 Wh 8,33 Ah
Autres 1 20 Watts 20 Watts 12 V 1,67 A 0 min 0,00 h 0,00 Wh 0,00 Ah
Total = 3418 Watts = 284,83 A = 1608,33 Wh = 134,03 Ah

Pendant l'été en Europe du Nord, vous pouvez compter sur un rayonnement solaire efficace pendant environ huit heures par jour. Le système PV devra donc produire 40 ampères d'électricité en 8 heures (40A / 8h = 5A/h). Dans un système électrique en 12V, 5 A/h correspondent à 60 W/h (12V x 5A/h = 60Wh).

Une erreur courante consiste à supposer qu'un panneau solaire de 60 Watt-crête (Wp) peut produire la quantité d'électricité requise en une seule heure de soleil à midi. Toutefois, ce pic de rendement de 60 Wc ne peut être atteint que dans des conditions idéales (voir FAQ), ce qui serait très probablement le cas dans un réfrigérateur au Maroc ! En réalité, même par une journée ensoleillée dans le nord de l'Europe, un système photovoltaïque fournit souvent moins de la moitié de cette quantité d'énergie. Il est donc tout à fait logique de planifier votre installation en tenant compte d'au moins 50 % de puissance supplémentaire. De même, la quantité d'énergie produite augmente lentement le matin et diminue lentement le soir. Il ne faut donc pas espérer que le rendement soit le même sur l'ensemble des 8 heures.

Stocker l'électricité produite par un système photovoltaïque

Le régulateur de charge

Il n'est pas possible de connecter un système photovoltaïque directement à une batterie, car la tension qu'il produit est généralement beaucoup plus élevée que celle utilisée dans le réseau du bord. C'est là que le contrôleur de charge (ou régulateur solaire) intervient. Il est utilisé pour ajuster le courant à celui du système électrique du navire - une fonction assez importante !

Les modèles les moins chers sont les régulateurs de charge MLI (modulation de largeur d'impulsion). Sur ces modèles, seule la tension (largeur d'impulsion) de charge est adaptée à la tension de la batterie afin d'éviter une surchauffe de celle-ci. Si l'on reprend l'exemple de notre panneau solaire de 60 watts, en supposant qu'il puisse générer une puissance de 30 volts et un courant de charge de 2 ampères maximum : 60W / 30V = 2A

Un régulateur MLI limitera la tension à 14,8 volts, ce qui correspond à la tension de charge pour une batterie de voiture ordinaire. Cependant, les 2 ampères de courant de charge restent et sont envoyés dans la batterie. Ainsi, un maximum de 14,8V x 2A = 29,6W de puissance est envoyé à la batterie. - Dans des conditions idéales en laboratoire, la moitié de l'énergie produite serait donc perdue pour le régulateur de charge. En réalité, il reste plutôt 10 à 15 watts, c'est-à-dire un peu moins d'un ampère de courant de charge. Les 40A souhaités ne peuvent pas stockés dans les batteries de cette manière au cours d'une journée complète.

Les régulateurs de charge MLI sont un moyen peu coûteux de réguler le flux d'énergie vers la batterie. Lorsqu'ils sont utilisés dans un système où la principal objectif est de maintenir le niveau de charge des batteries, ils sont tout à fait adaptés.

Cependant, dans la plupart des autres cas, il est préférable d'utiliser un régulateur de charge MPPT (Maximum Power Point Tracking). Ces types de régulateurs utilisent la pleine puissance de vos panneaux solaires pour charger vos batteries, en transformant d'abord la totalité de l'énergie en celle du réseau de bord, puis en l'injectant dans le parc de batteries. Dans l'exemple ci-dessus, cela signifie également 14,8 volts mais un courant de 4A dans des conditions de laboratoire (60W / 14,8V = 4,05A). En réalité, quelques pour cent sont perdus à nouveau lors de la transformation et la capacité atteinte par le panneau est inférieure à celle obtenue dans des conditions de test en laboratoire. Néanmoins, dans les mêmes conditions, 2-3 ampères à midi restent une mesure réalistes dans ce cas. Cela signifie qu'avec un régulateur de charge MPPT, il devrait être possible d'atteindre 40 Ah par une journée d'été très ensoleillée, à condition que l'orientation des panneaux soit utilisée et que le soleil brille longtemps. Au vu de cet exemple, il est clair que les régulateurs MPPT sont supérieurs en performance que les régulateurs MLI. Il est important de noter que lors de la recharge d'une batterie, il faut toujours une tension plus élevée que la tension de la batterie elle-même. Avec les contrôleurs MPPT, il faut compter environ 5 volts de plus pour que la transformation du courant puisse avoir lieu. Ainsi, dans notre exemple, le système solaire doit d'abord atteindre 20 V avant de produire du courant de charge.

Batterie / Parc

La quantité d'informations sur le type et la taille du parc de batteries est suffisante pour faire l'objet d'un guide séparé. Ce qui est important cependant, c'est que lors de l'exploitation d'un système photovoltaïque, les batteries utilisées doivent avoir une grande stabilité de cycle (c'est-à-dire la fréquence à laquelle une batterie peut être chargée et déchargée), car elles seront constamment chargées au cours de la journée.

Votre contrôleur de charge déterminera également le type de batterie utilisé. Pour résumer : les meilleurs régulateurs de charge peuvent être adaptés suivant les différentes caractéristiques et tensions de charge de divers types de batteries.

Installation du système solaire

Quels sont les éléments d'un kit solaire bateau ?

L'installation d'un système solaire en 12V est relativement simple : Montez les panneaux et le régulateur de charge conformément aux instructions, puis connectez le tout avec les câbles appropriés. Vous pouvez construire vous-même les cadres supportant les panneaux solaires, ou utiliser les kits d'installation du fabricant. N'oubliez pas que les supports doivent être conçus de manière à ce que les modules ne se détachent pas, notamment en cas de fortes vagues et de vents violents. Outre le savoir-faire technique, il y a également quelques points à considérer lors de l'installation d'un système photovoltaïque :

Les systèmes d'énergie solaire produisent de fortes tensions. Les tensions entre le régulateur de charge et le panneau solaire sont encore plus élevées que dans le reste du circuit électrique du bord.

Même si vous maitrisez bien votre l'électricité à bord, vous devez être particulièrement attentif au calcul des sections de câbles. La tension et l'ampérage varient également en fonction du fabricant et du type de panneau. Par conséquent, il est préférable d'installer les mêmes modèles de panneaux, ou comprendre la différence entre les connexions en série (la tension est la somme, le courant est le même et correspond au panneau le plus faible) et les connexions en parallèle (la tension correspond au panneau ayant la tension la plus faible, mais le courant total est la somme des tensions) et savoir quel type est judicieux ou pourrait être dangereux. Si vous n'êtes pas sûr, confiez à un professionnel les installations mixtes dans lesquelles différents modules solaires sont connectés.

Il faut également éviter les longueurs de câble inutiles. En général, il est préférable d'installer le régulateur de charge à proximité de la batterie et les câbles les plus longs dans la partie où la tension est la plus élevée, c'est-à-dire entre le panneau et le régulateur de charge. Cela permet également de réduire les sections de câble requises pour les passe-ponts.

Il est préférable de connecter le régulateur (contrôleur de charge) directement à la batterie avec un fusible qui lui est propre. L'utilisation de la batterie en tampon permettra également de ne pas utiliser trop de courant lorsque les appareil branchés sur le circuit du bord et ayant une consommation plus importante seront utilisés.

Connexion parallèle

Dans tous les cas, les panneaux utilisés déterminent les spécifications nécessaires du régulateur de charge. Les spécifications de puissance du régulateur ne font généralement pas référence au système électrique du navire. Ainsi, si un régulateur est spécifié pour un maximum de 100V/6A, cela ne signifie pas c'est le courant maximum qui peut être fourni au réseau du bord ! Les spécifications peuvent être interprétées comme suit : Le courant des panneaux solaires ne doit pas dépasser 6 ampères et la tension fournie ne doit pas dépasser 100 volts. Ces valeurs doivent être respectées avant tout lorsque plusieurs panneaux solaires sont raccordés. Comme ils sont connectés en série, leur tension est additionnée; connectés en parallèle, l'ampérage vers le régulateur de charge est augmenté.

Puis-je installer plusieurs panneaux solaires à bord ?

Si vous avez de la place, il est intéressant d'installer plusieurs panneaux. S'ils sont correctement connectés, ils réduiront également les risques de coupure de courant si, par exemple, un panneau est masqué par la grand-voile.

Le régulateur de charge n'a généralement besoin que de quelques volts de plus de la puissance du panneau solaire que du réseau de bord pour commencer à charger. Avec les régulateurs de charge MPPT, cela représente environ 5 volts, avec les régulateurs solaires MLI, 1 à 2 volts de plus sont déjà suffisants. Les panneaux solaires étant rarement parfaitement orientés, surtout à bord, il est intéressant de connecter plusieurs panneaux en série afin d'additionner leur tension. Par exemple : Trois modules d'une tension maximale de 20 volts sont installés, et même dans des conditions nuageuses, ils génèreront quelques volts d'énergie. Chaque module solaire individuel pourra ne fournir que 6 volts. Cependant, si on les connecte en série, la tension du contrôleur de charge passe à 18 volts et peut alimenter la batterie avec l'énergie produite. Avec quatre panneaux, le processus de charge commence déjà dès que chaque panneau solaire individuel fournit 4,5V. - Même si cela ne représente que quelques ampères-heures au total, cela est mieux que rien. Dans la mesure ou la section des câbles et la puissance du régulateur de charge soient adaptées, un nombre infini de panneaux peuvent être connectés en série. La seule limitation reste l'espace disponible.

Mais rappelez-vous que : En milieu de journée, la tension de cette installation montée en série peut atteindre jusqu'à 60 volts. Par conséquent, le régulateur de charge doit également être conçu pour une tension de 60 volts. Une telle installation a donc tout son sens lorsqu'elle est associée à un régulateur solaire MPPT, qui peut également utiliser les tensions élevées.

Cependant, si les panneaux sont connectés en parallèle, la totalité de la tension passe par le module dont la tension est la plus faible. Ainsi, si la tension chute en dessous de la tension de la batterie en raison de l'ombrage d'un module individuel, mais pas assez pour qu'une diode de dérivation (voir FAQ) déclenche une coupure, la charge entière sera immédiatement interrompue. Toutefois, dans l'exemple ci-dessus, il n'y a que 6 volts dans les trois modules de toute façon : Par une telle journée pluvieuse, les batteries ne recevraient aucun courant lorsque les panneaux sont connectées en parallèle.

Comme le courant s'accumule lorsqu'il sont connectés en parallèle, le régulateur de charge doit également être échantillonné de manière adéquate afin de pouvoir gérer la puissance de crête par temps ensoleillé. Pour trois modules de 20 volts de 2 ampères chacun, le régulateur de charge doit être conçu pour accepter 20 volts et 6 ampères.

Solaire à bord

Où le système d'énergie solaire doit-il être installé à bord?

Les panneaux solaires doivent être placés de manière à ce que les rayons solaires ne soient pas occultés par le gréement ou autre. L'emplacement idéal reste le balcon arrière ou sur les cotés du cockpit. Il est intéressant d'utiliser des supports mobiles afin de pouvoir ajuster le panneau solaire en fonction de la position du soleil. Sur le côté du cockpit, un support articulé monté sur un chandelier ou un balcon est également une bonne option. Cela permet d'orienter le panneau solaire pendant la journée, que ce soit à quai ou au mouillage.

Si vous manquez de place, un bimini peut être un bon compromis, d'autant plus que les panneaux solaires eux-mêmes peuvent alors être utilisés comme source d'ombre. Bien entendu, cela n'est possible que si la bôme est suffisamment courte afin de ne pas masquer les panneaux solaires.

Le pire endroit possible, mais malheureusement aussi le utilisé, pour installer des panneaux est le toit du roof. Il est tentant de les monter là parce que c'est un bel espace ouvert, facile d'accès, et qui semble offrir l'impression de pouvoir capter beaucoup de lumière solaire. En fait, une partie du système photovoltaïque sera presque toujours dans l'ombre du mât, des voiles ou du taud de la bôme.

Ce type d'obstruction doit toujours être pris en compte lors de l'installation de votre système. Si votre système comporte plusieurs panneaux, vous devez utiliser un régulateur de charge MPPT. Cela est particulièrement vrai si les drisses qui passent au-dessus des panneaux peuvent créer des bandes d'ombres sur les cellules. Si tel est le cas, votre panneau solaire pourrait tout aussi bien n'être là qu'à des fins esthétiques. Votre installation sera pas d'une grande utilité bien qu'entrainant des coûts d'installation élevés et une faible production d'énergie, mais au moins, il sera belle.

Comment puis-je brancher les câbles de connexion aux panneaux et comment les faire passer sous le pont ?

Il existe différents types d'accessoires pour les systèmes d'énergie solaire embarqués, en particulier pour faire passer les câbles a travers le pont. Il est préférable ramener les câbles d'alimentation de chaque panneau dans une boîtier de distribution afin qu'un seul câble commun jejoigne le régulateur de charge installé sous le pont. Différents modèles de passe-câbles étanches et boîtier étanches sont disponibles pour le câblage sur le pont, en fonction du lieu d'installation.

Les câbles de connexion individuels doivent également être acheminés sur le pont dans des conduits électriques ou des gaines de câbles fixes. Cela évitera qu'une pièce d'accastillage ne s'y accrochent accidentellement et n'endommage l'installation qui est coûteuse.

Il faut parfois faire preuve d'un peu de créativité pour passer les câbles sous le pont : par exemple, si deux panneaux sont montés à l'arrière et deux panneaux sur le toit de la cabine : Les panneaux solaires seront connectés ensemble dans un boîtier situé un coffre puis acheminés avec un câble unique vers le régulateur de charge installé près de la batterie. Depuis le toit du roof, il est intéressant de choisir un cheminement le long des sous le taud ou vers le mât. Sous le pont, il peut déjà se trouver des goulottes de câbles qui peuvent être utilisées.

FAQ

À quoi servent les diodes shunt et pourquoi une protection contre les points chauds est nécessaire ?

Si les panneaux solaires sont partiellement ombragés, sales ou même défectueux, le système solaire ne pourra pas fonctionner correctement. Les fabricants de modules solaires ont trouvé une solution à ce problème en installant des diodes dites de dérivation. Illes pontent des parties du panneau si une cellule solaire de celui-ci fournit moins de courant que les autres. Sans ce pontage, la tension de l'ensemble du panneau chuterait. Grâce à cela, le reste du panneau peut continuer à produire de l'électricité (de manière réduite). Selon le fabricant et la taille, certain modules solaires comportent 2 à 4 zones séparées les unes des autres.

Cependant, ces diodes qui sont des composants électriques restent assez sensibles aux fortes surtensions. Cela peut être dû, par exemple, à des orages avec des éclairs à proximité, mais aussi à une alimentation électrique de quai défectueuse ou à un éolienne mal connecté. Si, par exemple, le courant de quai est mal raccordé et que le fil de masse (terre) du raccordement au courant de quai est relié au pôle négatif de la batterie via la coque (yacht en acier) ou sur un boulon de quille (bateaux en GRP), le courant va circuler non seulement via le boulon de quille/la coque dans l'eau, mais aussi via la batterie vers son pôle négatif. Ensuite, le 220 volts arrivera soudainement sur le mauvais côté de la diode et, dans le meilleur des cas, il y aura " seulement " un court-circuit.

Lorsque la diode est ainsi endommagée, le courant provenant des cellules fonctionnelles circule partiellement dans la cellule défectueuse et la chauffe. Cela conduit à créer des points chauds dans le module solaire. Non seulement le courant est transformé en chaleur mais l'énergie est aussi perdue. De plus, l'accroissement de cette surchauffe peut même détruire la cellule ou provoquer un incendie dans le panneau. C'est pourquoi, en plus d'une diode de dérivation, une autre diode est souvent intégrée au câble dans le but de déterminer le sens du courant tout en l'empêchant de revenir dans la cellule. Cette combinaison de diode constitue une protection contre les points chauds.

Solaire à bord

Si plusieurs modules solaires sont connectés en série, des diodes appropriées doivent également être installées entre les connexions de chaque panneaux. Cela permet d'éviter qu'un panneau entier ne devienne un point chaud s'il est à l'ombre alors que les autres sont entièrement exposés.

La tension de claquage des diodes (tension maximale) doit être légèrement supérieure à la tension en circuit ouvert du fusible du module solaire. Les diodes tombent simplement en panne à une certaine tension. Contrairement à ce que l'on pourrait croire, cela a pour effet de permettre ensuite le passage de n'importe quel courant dans n'importe quelle direction. C'est pourquoi les panneaux de 100V avec 4A doivent être protégés par une diode qui peut résister à plus de 100V et 4A.

Toutefois, vous pouvez également connecter 2 diodes @ 100V et 2A en parallèle et ainsi avoir "une" diode 100V 4A

Malheureusement, les diodes ayant une tension de claquage plus élevée et les ampères requis sont relativement chères et volumineuses. Il est donc courant d'installer plusieurs diodes de dérivation plus petites en parallèle dans la boîtier de bornes si vous souhaitez monter le circuit vous-même.

Comment puis-je savoir si mon système solaire embarqué fonctionne correctement ?

Dès que les rayons du soleil éclairent un panneau solaire, vous pouvez utiliser un multimètre pour voir si la tension augmente sur le panneau. La plupart des régulateurs de charge sont également équipés de diodes électroluminescentes; elles vous indiquent si un courant de charge est généré.

En ce qui concerne les accessoires pour installations solaires, il existe des appareils de mesure avec écran qui peuvent être installés de façon permanente à bord. Un affichage de niveau de la batterie permet de garder un œil sur la consommation, ce qui facilite l'observation du rendement énergétique. Certains régulateurs de charge (Victron par exemple ), transmettent également ces données via Bluetooth à des smartphones ou des tablettes afin de pouvoir les analyser sur une longue période. Ainsi, il est possible de compiler des statistiques qui montrent rapidement les erreurs causées par des connexions corrodées, par exemple, sous la forme d'une baisse de performance indiquée sur un graphique.

Quelle est la durée de vie d'un système photovoltaïque embarqué ?

Certains modules solaires durent des décennies. Toutefois, les performances des cellules solaires diminue avec le temps. Cependant, il s'avère que les modules tombent généralement en panne en raison de dommages mécaniques et non en raison de leur âge.

Mais cela vaut la peine de garder un œil sur les progrès techniques et de noter les différences comparées avec les installations plus anciennes. Les cellules solaires de nouvelle génération produisent plus d'électricité sur une fraction de la surface si on les compare à celles des anciennes installations. Cette évolution se poursuit rapidement, sous l'effet des changements initiés par notre récente approche concernant les énergies renouvelables, et elle se répercute également sur la technologie des régulateurs de charge. Les régulateurs de charge solaire d'aujourd'hui sont de plus en plus efficaces.

Puis-je installer un système photovoltaïque sur n'importe quel bateau s'il n'en était pas équipé auparavant ?

Bien sûr, sous réserve qu'il y ait de la place ou qu'un support pour panneaux puisse être installé, les systèmes solaires peuvent être installés sur n'importe quel bateau.

Quels sont les fabricants présents sur le marché des systèmes photovoltaïques pour la navigation de plaisance ?

S'il n'existe qu'une poignée de fabricants spécialisés dans les cellules solaires, il y a sur le marché un certain nombre d'entreprises qui utilisent ces cellules pour construire des panneaux et des systèmes d'énergie solaires. Sunware ou Solara, par exemple, font partie des grandes marques qui ont déjà des années d'expérience dans la construction de modules solaires. D'autres fabricants, comme Sunbeam ou Phaesun, sont plus récents sur le marché mais proposent souvent des prix plus bas.

En ce qui concerne les régulateurs de charge, les fabricants de composants électroniques embarqués ont tendance à avoir une longueur d'avance. Ceci s'avère particulièrement vrai pour les spécialistes des batteries et de la technologie de charge. Victron est probablement le meilleur dans ce domaine. En prime, certains régulateurs solaires Victron vous permettent même d'enregistrer le rendement énergétique de votre installation sur votre smartphone via Bluetooth. Cependant, la plupart des fabricants de systèmes d'énergie solaires proposent également leurs propres régulateurs dans leur gamme de produits.

Que signifie la mention "watt-crête" (Wc) sur les panneaux solaires ?

Le watt crête est une valeur comparative pour mesurer les performances d'un système d'énergie solaire. Le rendement maximal possible est déterminé dans des conditions idéales spécifiées. Toutefois, ces conditions idéales ne sont pratiquement jamais le reflet de la réalité. Dans le détail : 1000 watts par mètre carré de rayonnement solaire, une température de module de 25 degrés Celsius et un indice de masse d'air de 1,5.

En Europe du Nord, le rendement de 1000 W/m² ne peut être atteint que lors d'une journée d'été exceptionnellement ensoleillée. Dans ce cas, cependant, la température du module sera déjà nettement plus élevée, ce qui occasionnera une diminution du rendement. L'indice de masse d'air est important pour déterminer la perte d'énergie solaire dans l'atmosphère. Un indice de masse d'air de 1 correspond à la quantité d'atmosphère qui se trouve verticalement au-dessus d'un point sur la terre. Cependant, si le soleil se trouve à un angle de 45 degrés au-dessus de l'horizon, le trajet à travers l'atmosphère est beaucoup plus long. Pour cet angle, l'indice de masse d'air sera de 1,5.