Le calcul de la puissance

La puissance que le panneau peut fournir dans ce cas est un peu plus de 2/3 de la puissance indiquée, donc environ 40W. Cette puissance n'est atteinte que quand il y a du soleil, ce qui n'est pas fréquent en Belgique ni dans le Nord de la France où il pleut tout le temps (cfr. Bienvenue chez les ch'tis). A l'ombre le panneau produit une puissance de quelques watts.

Cette puissance est faible pour maintenir un accu chargé quand il doit alimenter un frigobox en Belgique (le frigo consomme également la nuit). Un petit frigo comme le Dometic CDF-18 a une consommation moyenne de 10 à 15W, donc environ 300Wh par jour. Notre panneau peut fournir 400Wh par jour quand le solei est présent toute la journée. C'est possible dans le sud de la France, difficilement chez nous.

Un panneau solaire n'est pas une source d'énergie facile à utiliser: la puissance fournie est très variable et dépend en plus de la charge. Le mode d'emploi reprend deux valeurs: le courant de cours circuit (4A) et la tension maximale (21V). Mais dans ces deux cas le panneau ne produit aucune puissance, car soit la tension est nulle, soit le courant est nul.

Les valeurs utiles sont une tension de 16.9V et un courant de 3.55A qui nous donnent le rendement le plus élevé, mais le rendement dépend aussi de l'ensoleillement. La puissance disponible diminue un peu quand la tension est plus faible (charge d'un accu à 13.5V). La puissance disponible est alors de 80% de la puissance maximale.

La puissance nominale moyenne en Belgique passe ainsi de 40W à 32W et de 60 à 48W dans le sud de la France quand il n'est pas possible d'utiliser la charge la plus optimale pour le panneau. La puissance de 40W est la puissance nominale limitée par l'ensoleillement moindre.

Il faut toujours utiliser un accu, même quand il ne faut fournir de la puissance que momentanément: l'impédance du panneau est trop élevée et le panneau ne peut pas faire démarrer le moteur d'un petit frigo. La tension est trop instable pour une radio ou tout autre appareil. Pour stabiliser la tension, un accu de 12V 7Ah (accu acide-plomb) ou 12V 10Ah (accu LFP) est suffisant.

Et en plus l'accu se décharge via le panneau quand il n'y a pas de lumière. Le courant est faible, environ 10 - 15mA pour un panneau de 60W mais la perte dure toute la nuit et correspond à une petite lampe led qui brulerait toute la nuit dans la caravane. Le courant est plus important quand le panneau est plus chaud. On peut éliminer cet inconvénient en ajoutant une diode en série dans le circuit. La diode schottky a une faible chute de courant quand le panneau débite. La diode SB540 est optimale: elle est conçue pour un courant de 5A et une tension inverse de 40V. Ces diodes sont faciles à trouver, elles étaient utilisées dans de nombreuses alimentations à découpage (magnétoscopes Philips Turbo deck).

Un panneau plus grand ou plusieurs panneaux

Un panneau avec une telle surface n'est pas vraiment pratique et deux ou trois panneaux plus petits sont plus faciles. Mais comment les brancher? Et comment assurer la assurer la protection de l'installation? (surtension, sur-courant ou cours circuit et inversion de polarité)

Les accus LFP 12V (lithium-iron-phosphate) sont recommandés. Ils peuvent être totalement déchargés et un circuit de protection interne limite les risques de surcharge.

Capacité de l'accu et puissance totale nécessaire

Un type d'accu qui est très recommandé est l'accu NiCd: c'est de la technologie ancienne et le rendement n'est pas très élevé, mais avec des panneaux solaires cela a moins d'importance. L'avantage de cette technologie, c'est que les accus sont très solides, ils peuvent par exemple rester en charge continue à 1/20 de la capacité de l'accu: ils peuvent ainsi absorber l'excédent de courant (tant que le courant ne dépasse pas 3A pour un accu de 60Ah.

Pour ces capacités élevée on utilise principalement des accus NiFe (nickel-fer) qui ont des caractéristiques identiques. Ces accus sont pratiquement inusables, le seul entretien est le remplacement de l'électrolyte au bout de 10 ans.

La technologie la plus moderne est l'accu LFP. Ces accus vendus sous forme de batteries ont un système de protection intégré et peuvent totalement être déchargés. Les éléments sont également protégés contre les surcharges, mais ici cela veut dire que l'accu eszt coupé de l'alimentation et la tension peut alors monter à 17V (selon le type de panneau).

La solution la meilleur marché est l'accu acide-plomb de type "deep cycle") qui résiste mieux aux décharges profondes. Ce sont des accus à électrolyte gélifié. Leur durée de vie est de 5 ans s'ils sont bien utilisés (décharge limitée à 20% si possible). Ne pas utiliser des batteries de démarrage, elles sont conçues pour un courant élevé, mais elles ne tiennet qu'un an ou deux dans une telle application.

Il est plus difficile de déterminer la puissance du panneau solaire même si on connait parfaitement la consommation du ménage. Notre panneau solaire de 60W fournit au mieux 32W en Belgique (insuffisant pour maintenir la charge) et 48W dans les contrées ensolleillées. Par jour nous avons besoin au minimum de 24 × 15W = 360Wh. Si nous comptons sur 10 heures de soleil par jour, le panneau doit fournir une puissance de 36W (impossible en Belgique, nous l'avons vu). Deux panneaux identiques en parallèle sont suffisants pour le frigo, le téléphone et la radio et on a de la marge si le soleil est faible.

L'utilisation d'un convertisseur pour adapter la tension du panneau (la tension optimale en pleiun soleil est de 16.9V) à la tension des batteries (12 à 14.5V selon la charge) n'est pas vraiment utile car le convertisseur consomme également de la puissance. Son rendement est plus faible quand le soleil est un peu plus faible.