Données techniques d'une petite installation photovoltaïque

Objectif de l'installation:
Expérimentale et pédagogique.
Relevé des données physiques, analyses et explications.
Étudier les possibilités d'optimisation de la production d'électricité d'origine solaire et les possibilités de réduction de la consommation.

Lieu de l'installation:
Région Grand-Est, Bas-Rhin, sur un toit plat d'un garage faisant également office de terrasse.

Support des panneaux:
Afin de pouvoir relever des données de production à partir de n'importe quel angle d'incidence des rayons solaires, les panneaux sont montés sur une structure orientable.

Kit photovoltaïque:


Panneau photovoltaïque:
Quatre panneaux de marque LG - 330 Wc - Neon2
Le fabricant d'origine sud-coréenne donne une garantie de 25 ans (90 % de rendement).
Ils sont du type monocristallin.
Pour plus de renseignement voir le site LG
Prix d'achat d'un panneau 229 €, soit un total de 916 € pour 1 250 Wc.

Onduleur photovoltaïque:
Quatre micro-onduleurs Enphase IQ7+
Garantie 25 ans et d'une puissance de 0,28 kVA
Prix 119 € l'unité, soit un total de 476 €.

Montage, câblage:
L'ensemble des éléments photovoltaïques a été acheté en kit et monté par moi-même.
Il comporte essentiellement les câbles et leurs connections qu'il faut relier à un coffret pré-câblé.
Ce dernier inclus le relai Q.

Convention CACSI:
CACSI : Convention Auto-Consommation Sans Injection.
Le gestionnaire du réseau électrique demande :
1 La description du matériel et les certificats
2 Un rapport de Consuel
3 La mise en place d'éléments de sécurités supplémentaires lié à l'alimentation électrique en aérien de ma propriété.

Voici un graphique représentant une journée de production et de consommation presque typique de mon installation.
C'est simplement pour expliquer les grandeurs physiques pour que tout le monde puisse suivre.



En abscisse vous avez le temps écoulé (pas la météo) du 6 août  au 7 août.
En ordonnée vous avez la puissance en watts
La courbe orange c'est ma consommation d'électricité.
La courbe bleue c'est ma production photovoltaïque.

J'ai mis des barres verticales pour séparer le graphique en périodes  à analyser et à commenter.

Période 1:
Production = zéro, c'est la nuit.
Consommation, c'est celle du frigo, congélo, un appareil d’assistance respiratoire et les appareils éteints mais mis en veille. Elle oscille grosso-modo entre 150 et 250 W.

Période 2:
C'est l'aube puis le lever du soleil et de moi-même. Un petit pic de consommation, la bouilloire pour mon petit déjeuner puis branchement volontaire pour recharger la ZOE. Ce n'est absolument pas optimisé mais volontaire pour avoir un graphique pédagogique.
On peut voir une petite inflexion de la courbe de production, elle est due à la présence d'un arbre !

Période 3:
On peut voir que charger la ZOE, demande une puissance d'au moins 3 kW + ma consommation en bruit de fond. La différence est donc importée depuis le réseau.
On peut aussi voir qu'à 9h, la puissance disponible en production n'est que d'environ 500 W malgré une puissance installée de 1 250 Wc.
Cela s'explique par plusieurs facteurs :
3.1. Les rayons du soleil traversent une couche atmosphérique plus épaisse et donc il y a absorption plus importante de l'énergie solaire. Cela dépend également du lieu où l'on habite. Plus on habite le nord, moins le soleil s'élèvera. Autre facteur qui n'influence pas l'énergie totale de la journée mais l'heure légale de disponibilité : j'habite l'est de la France. À l'ouest, à Brest par exemple, à 9h le soleil sera plus bas mais les Bretons en profitent plus le soir.
3.2. Mes panneaux, bien qu'orientables, sont placés à l'horizontale. Les rayons ne sont donc pas perpendiculaires. Là-aussi, c'est volontaire et je montrerai un graphique où l'on pourra voir l'effet d'une correction de l'orientation.

Période 4:
Fin de charge de la ZOE et on peut voir que la puissance de production est maximale, vers 13h30 environ. Le décalage avec le midi légal est lié au fait que l'heure légale est décalée de l'heure solaire.
Ma production dépasse la consommation et le surplus peut être perdu, injecté dans un consommateur tel un chauffe-eau, dans le réseau ou dans une batterie.
Je travaille sur ce point-là afin d'être en accord avec le gestionnaire du réseau et ma volonté d'explorer les possibilités.

Période 5:
Inversion des courbes, les panneaux ne produisent plus assez pour couvrir ma consommation et j'importe donc depuis le réseau.


Autres points remarquables :

1. Valeur crête
La valeur théorique est de 1 250 Wc (4 x 330 Wc).
Je n'ai pas obtenu cette valeur, même autour du 21 juin, à midi solaire et avec des panneaux orientés perpendiculairement aux rayons solaires. L'explication est là encore liée à des facteurs physiques tel que le lieu et les pertes de rendement dus à la température. En Alsace, il fait beau et chaud, même si le soleil n'atteint pas le zénith.

2. Les salissures
Les panneaux ont été nettoyés à l'eau et un tissu en micro-fibre.
C'est facile lorsque les panneaux sont à hauteur d'homme et inclinables à la demande. Les panneaux étant souvent à l'horizontale, les salissures s'y accumulent facilement et même inclinés, ils ne sont pas à l’abri des déjections des nombreux oiseaux et du pollen. Sans nettoyer et en laissant à l'horizontale, les pertes augmentent rapidement. 15 % dans mon test.
Je n'ai malheureusement pas de relevé avant/après.

3. Recharge du véhicule électrique.
Afin de pouvoir recharger la ZOE à 100 % avec des panneaux photovoltaïques, il faudrait au minimum tripler le nombre panneau et couper les autres consommateurs.
C'est à dire avoir 12 panneaux de 330 Wc ~ 4 kWc
Ajouter au budget
+ 8 panneaux à 229 € = 1 832 €
+ 8 x 119 = 952 €
+ câblage, etc.
soit au minimum 3 000 €. Le prix total de l’équipement solaire reviendrai à 5 000 €.

4. Le surplus de production.
Il est soit perdu, soit injecté dans un consommateur/accumulateur que l'on pilote, soit injecté dans le réseau. Dans ce dernier cas, il y a plusieurs possibilités. Soit c'est gratuit pour le gestionnaire de réseau, soit c'est vendu.
Dans mon cas, vu que c'est posé au sol, il me faudrait trouver un acheteur ou le stocker.