Guide de l'énergie solaire V2.0

Guide de  l'énergie solaire V2.0

Avec ce Guide de  l'énergie solaire V2.0 , notre objectif est d informer et sensibiliser  le consommateur afin qu'il puisse prendre des décisions d'achat éclairées. Afin de comprendre les systèmes d'énergie solaire, quelques termes de base doivent être compris.

Vous trouverez ci-dessous une liste des termes les plus courants relatifs à l'énergie solaire, y compris leurs définitions et abréviations. Les explications relatives à l'énergie solaire ont été simplifiées pour que tout le monde puisse les comprendre.

De nombreux exemples comparent l'électricité à l'eau qui coule dans des tuyaux. Bien que ce ne soit pas exactement la même chose, c'est une excellente façon de comprendre l'électricité et une façon simple d'expliquer les concepts électriques. L'électricité peut être difficile à visualiser, mais tout le monde peut visualiser et comprendre l'eau qui coule dans les tuyaux.

Terminologie électrique de base

Tension (V ou U)

La tension est le potentiel électrique entre deux points. Elle est généralement exprimée en volts. Une pile AA standard est d'environ 1,5 volt. Juste assis sur une table, de la borne positive à la borne négative de la batterie, existe le potentiel électrique de 1,5 volts. Les systèmes fonctionnant à des tensions plus élevées peuvent transférer plus de puissance avec moins de courant. Il est courant que les systèmes d'énergie solaire à haute puissance fonctionnent à des tensions élevées, allant de 24 à des centaines de volts.

Si vous pensez à de l'eau dans un tuyau, la pression de l'eau à l'intérieur du tuyau est comparable à la tension.   Avec une pression d'eau plus élevée, plus d'eau peut être transférée en moins de temps.

Courant (I)

Le courant est le flux électrique lorsqu'une tension est présente aux bornes d'un conducteur. Il est généralement exprimé en ampères. Une batterie de 1,5 volt posée sur une table n'a aucun flux de courant. Branchez l'ampoule (conducteur) aux bornes de la batterie pour démarrer le flux de courant. Le courant circule alors dans l'ampoule. Afin de transférer plus de puissance, le courant augmente. Pour transférer ce courant plus élevé, de plus gros fils sont nécessaires.

Le courant est comparable à la quantité d'eau qui circule dans un tuyau. L'eau à haute pression dans un tuyau scellé restera simplement là. C'est comme notre batterie, il y a une tension (pression), mais pas de courant (débit d'eau). Branchez quelques tuyaux au système et maintenant l'eau commence à circuler dans les tuyaux. Si plus d'eau doit circuler, il faut des tuyaux plus gros. C'est exactement la même chose pour l'électricité, si plus de courant doit circuler dans un système, de plus gros fils sont nécessaires.

Puissance (P)

La puissance est la vitesse à laquelle l'énergie est transférée par un circuit électrique. Elle est généralement exprimée en watts. La puissance dépend de la quantité de courant et de tension dans le système. La puissance est égale au courant multiplié par la tension (P=U.I).

Retour à la batterie assise sur une table. Assise là, aucune puissance n'est consommée. C'est parce qu'il n'y a pas de circulation de courant (1,5 volts multiplié par un courant nul équivaut à zéro watt). Connectez l'ampoule à la batterie et maintenant il y a à la fois une tension et un courant qui circulent dans l'ampoule, ce qui signifie que l'ampoule consomme de l'énergie et émet de la lumière. Dans un système d'énergie solaire, les panneaux solaires produisent de l'énergie sous forme de tension et de courant qui est utilisée par la charge électrique.

Pensez à un tuyau remplissant un seau d'eau. Le remplissage du seau est similaire à la puissance. Le seau se remplit à un rythme donné. Augmentez la pression sur le tuyau (augmentez la tension) et le débit d'eau (courant) augmente également, ce qui permet de remplir le seau plus rapidement. Prenez un tuyau plus grand ou même deux tuyaux et avec la même pression il y a plus de débit d'eau et encore une fois le seau se remplit plus vite.

L'augmentation du courant ou de la tension entraîne une augmentation de la puissance du système. Dans un système d'énergie solaire, ceci est réalisé en ajoutant des panneaux solaires supplémentaires. De cette façon, la puissance totale du système augmente.

Terminologie spécifique à l'énergie solaire

Tension de circuit ouvert (Voc)

La tension de circuit ouvert est la tension maximale qu'un panneau solaire peut produire. La tension de circuit ouvert se produit lorsqu'il n'y a pas de circulation de courant et que le panneau est en plein soleil. Prenez les fils positif et négatif d'un panneau solaire, placez-le en plein soleil et branchez un voltmètre. Comme les deux fils ne sont pas connectés ensemble (ils sont en circuit ouvert, d'où leur nom), il n'y a pas de circulation de courant. La tension lue dans cette configuration est la tension de circuit ouvert.

Courant de court-circuit (Isc)

Le courant de court-circuit est le contraire de la tension de circuit ouvert. C'est la quantité maximale de courant qu'un panneau solaire peut produire. Prenez les deux fils du panneau solaire et court-circuitez les câbles positif et négatif ensemble (d'où le nom de courant de court-circuit). Placez maintenant le panneau en plein soleil. Comme les deux fils sont court-circuités ensemble, il y a très peu de tension. Si vous mesurez le courant qui circule dans les fils, il s'agit du courant de court-circuit.

Note : Si vous vous souvenez de la définition de la puissance au-dessus de P=UI, pendant les conditions de circuit ouvert il n'y a pas de puissance parce que le courant est nul et pendant les conditions de courant de court-circuit il n'y a pas de puissance parce que la tension est essentiellement nulle. Pour avoir de la puissance, la tension et le courant sont tous deux nécessaires. Ceci nous amène à notre prochaine série de termes.

Puissance maximale (Pmax)

C'est la quantité maximale de puissance qu'un panneau solaire peut produire. Le point de puissance maximale est un équilibre de courant et de tension pour produire la quantité maximale de puissance pouvant être obtenue du panneau solaire. Les conditions de tension de circuit ouvert produisent une tension élevée mais pas de puissance, le courant de court-circuit produit un courant élevé mais pas de puissance. La puissance maximale se situe quelque part entre ces deux extrêmes avec le bon équilibre entre le courant et la tension.

Tension Puissance max (Vmax ou Vmp)

Tension La puissance maximale est la tension à laquelle le panneau solaire produit la quantité maximale de puissance.

Courant Puissance max (Imax ou Imp)

La puissance maximale est le courant auquel le panneau solaire produit la quantité maximale de puissance.

Suivi du point de puissance maximale (MPPT)

Les contrôleurs avancés disposent d'une fonction de suivi du point de puissance maximale. Les régulateurs dotés de cette fonction déterminent la puissance maximale que le panneau solaire peut produire et tirent la tension et le courant corrects pour maintenir cette condition de puissance maximale. Si un régulateur consomme trop de courant, la tension est réduite et la puissance est réduite. De même, si un régulateur maintient une tension trop élevée, le courant est réduit et la puissance est à nouveau réduite. Un suiveur de point de puissance maximale tire la bonne quantité de courant afin de maintenir une tension élevée et d'atteindre une efficacité maximale du système.

Rendement des panneaux solaires

L'efficacité des panneaux solaires est une mesure de la capacité d'un système à convertir l'énergie lumineuse en électricité. Il s'agit d'un rapport entre la lumière qui brille sur le panneau et la quantité d'électricité produite, exprimé en pourcentage.

Un système idéal serait efficace à 100 %, ce qui signifie que toute l'énergie lumineuse est convertie en électricité. Cela n'est pas possible. La plupart des systèmes sont efficaces à environ 16 %, ce qui signifie que 16 % de l'énergie lumineuse est convertie en électricité. Si 100 watts de lumière brillent sur le panneau solaire, 16 watts d'électricité seraient produits.

Connexions du système de panneaux solaires

Connexions en parallèle

Les connexions parallèles des panneaux solaires sont utilisées pour augmenter le courant. La connexion de deux panneaux en parallèle permet de doubler le courant. La tension reste la même. Un branchement en parallèle consiste à relier la borne positive d'un panneau à la borne positive d'un autre panneau et la borne négative du premier panneau à l'autre borne négative du second panneau. Le branchement du positif au positif et du négatif au négatif place les deux panneaux en parallèle.

Imaginez que vous utilisez deux tuyaux plutôt qu'un seul pour remplir un seau. La quantité de débit (courant) double lorsque deux tuyaux remplissent le seau, mais la pression (tension) des tuyaux reste inchangée.

 

panneaux en paralleles

Schéma montrant les panneaux solaires connectés en parallèle.

 

Connexions en série

Les connexions en série sont utilisées pour augmenter la tension. En connectant deux panneaux en série, la tension de sortie est doublée. Le courant reste le même que celui d'un panneau. Un branchement en série consiste à relier la borne positive d'un panneau à la borne négative d'un autre panneau. Les bornes positives et négatives non connectées ont maintenant le même courant mais deux fois la tension. Cela peut être étendu pour plusieurs panneaux, ce qui signifie que trois panneaux en série fourniront trois fois la tension de sortie.

 

panneaux en series

Schéma montrant les panneaux solaires connectés en série.

Connexions en série et en parallèle

Les systèmes de panneaux solaires sont constitués de panneaux solaires connectés en diverses configurations en série et en parallèle pour obtenir des niveaux de tension et de courant appropriés.   Il est très courant d'avoir trois panneaux connectés en série pour augmenter la tension de sortie de 3X et deux ensembles de 3 panneaux en parallèle pour augmenter le courant de 2X. Un nombre quelconque de panneaux peuvent être connectés en série et en parallèle.

Il est important de se rappeler que pour connecter des ensembles de panneaux en parallèle, chaque ensemble doit avoir le même nombre de panneaux en série. Ne pas connecter deux panneaux en série à trois panneaux en série. Les deux ensembles doivent avoir deux ou trois panneaux en série pour pouvoir être connectés en parallèle.

 

panneaux series parallele

Schéma montrant les panneaux solaires connectés en série et en parallèle utilisé pour les systèmes solaires plus grands.

 

Les systèmes de pompes solaires pour puits, une vue d'ensemble complète

L'article suivant décrit les principales composantes d'un système de pompe de puits alimenté par énergie solaire. Il s'agit de systèmes très simples, capables de remplacer la plupart des puits raccordés aux services publics. Ils sont capables de pomper de l'eau à des centaines de pieds sous terre à une vitesse de plusieurs gallons par minute. Avec seulement 6 heures d'ensoleillement par jour, ces systèmes sont capables de produire des milliers de gallons d'eau chaque jour, le tout sans être reliés à l'alimentation électrique fournie par les services publics. Maintenant plus que jamais, les pompes de puits solaires peuvent remplacer les systèmes câblés.

Composants de base d'un système de pompe de puits solaire

Tous nos systèmes de pompes de puits à énergie solaire se composent de trois éléments principaux

  •    Pompe de puits à courant continu sans balais

  •    Contrôleur MPPT (Maximum Power Point Tracking)

  •    Modules de panneaux solaires (si achetés en kit complet)

Pompe de puits solaire DC sans brosse (balais charbon)

pompe solaire

Pompe de puits à courant continu sans balaisLa pompe de puits solaire à courant continu sans balais est composée de deux parties principales, le moteur à courant continu sans balais et le mécanisme de pompage. Le moteur sans balais prend l'énergie électrique et la convertit en énergie mécanique, qui fournit la force nécessaire pour faire tourner le mécanisme de pompage. Ce mécanisme pompe l'eau, la faisant monter des profondeurs du sol jusqu'à la surface, à des centaines de pieds au-dessus.

Les pompes de puits sans balais que nous transportons sont conçues pour fonctionner à l'énergie solaire. Elles sont dotées d'un moteur DC sans balais très efficace conçu pour des années d'utilisation. La technologie sans balais est la dernière avancée en matière de moteurs DC. La technologie des moteurs sans balais augmente l'efficacité énergétique et diminue l'entretien requis, puisqu'il n'est pas nécessaire de changer les balais de carbone qui s'usent avec le temps dans les moteurs DC à balais standards. Les moteurs sans balais n'ont pas de balais, d'où leur nom, et sont conçus pour de nombreuses années d'utilisation continue sans entretien.

Le deuxième composant principal de la pompe est le mécanisme de pompage. Nos pompes disposent d'un mécanisme de pompage à rotor hélicoïdal. Celui-ci consiste en un mécanisme de spirale en acier inoxydable, qui tourne contre un joint en caoutchouc. Ce mouvement de rotation contre le joint d'étanchéité force l'eau à monter et à sortir du puits. Le mécanisme de pompage est remplaçable par l'utilisateur sur le terrain. Toutes nos pompes sont livrées en standard avec une pièce de rechange, ainsi l'utilisateur n'a jamais à se soucier du temps d'arrêt de la pompe. Il suffit d'enlever trois vis sur le dessus de la pompe, de retirer l'ancien mécanisme de pompage et de l'insérer dans le nouveau mécanisme. Contrairement aux autres modèles, il n'est pas nécessaire de renvoyer votre pompe à l'usine pour des réparations coûteuses si l'efficacité du pompage diminue.

Le corps de la pompe est fabriqué en acier inoxydable à 100 %. L'acier inoxydable est un matériau hygiénique parfait pour les applications d'eau potable. L'autre avantage de l'acier inoxydable est qu'il n'y a pas besoin de s'inquiéter de la rouille ou de la corrosion de la pompe. La pompe est conçue pour offrir des années de service sans entretien.

Contrôleur de suivi du point de puissance maximale(MPPT)

regulateur MPPT

Le contrôleur MPPT (Maximum Power Point Tracking) est le cerveau de tout le système. Il prend l'énergie produite par les panneaux solaires et l'envoie au moteur CC sans balais. En même temps, il surveille la performance des panneaux solaires et fait les ajustements nécessaires à la tension et au courant afin de maintenir une performance maximale. D'autres systèmes de qualité inférieure utilisent des moteurs CC à balais connectés directement aux panneaux solaires. Ces systèmes gaspillent de l'énergie puisqu'ils ne fonctionnent pas à leur puissance potentielle maximale. La fonction MPPT améliore l'efficacité globale du système, en particulier dans des conditions de faible luminosité et de ciel couvert.

Le contrôleur MPPT est également doté de capteurs de fermeture de puits et de débordement de réservoir de stockage. Si le puits commence à fonctionner à sec, le contrôleur arrêtera la pompe afin d'éviter d'endommager le moteur. La pompe ne doit jamais fonctionner à sec en raison d'une baisse du niveau d'eau, et ce, même pour quelques secondes, ce qui pourrait endommager le moteur et le mécanisme de pompage.

Le détecteur de débordement du réservoir de stockage arrêtera la pompe une fois que le réservoir de stockage sera plein. Il s'agit d'un flotteur très simple qui est installé dans le haut du réservoir de stockage pour détecter quand il est plein. Des sondes en acier inoxydable peuvent également être utilisées à la place du robinet à flotteur. Une fois rempli, il envoie un signal électrique au contrôleur pour qu'il arrête la pompe. C'est une fonction très utile pour empêcher le pompage de l'eau lorsque le réservoir est plein et qu'il commence à déborder sur le sol. Il y a deux avantages à cette caractéristique. Premièrement, l'eau n'est pas gaspillée et pompée sur le sol. Deuxièmement, la durée de vie de la pompe est prolongée, car elle ne fonctionne pas inutilement.

Une alternative à l'utilisation de la sonde de débordement du réservoir consiste à utiliser le réglage de la vitesse du moteur sur le contrôleur MPPT. Celui-ci consiste en un simple cadran qui permet de régler la vitesse de la pompe. Tous nos contrôleurs disposent d'un contrôleur de vitesse numérique qui régule la vitesse à laquelle la pompe fonctionne. La pompe peut être réglée pour fonctionner à la vitesse désirée et peut être ajustée à la quantité d'eau nécessaire sur une base quotidienne. Si le débit total est trop élevé, il peut facilement être ajusté à n'importe quel débit inférieur par un simple ajustement du régulateur.

Le régulateur MPPT est encastré dans un boîtier étanche et convient à une utilisation en extérieur. Il est équipé de ports de passage de fils résistants à l'eau sur le fond, pour empêcher l'humidité et les insectes de pénétrer dans l'électronique. Les connexions de l'alimentation et des capteurs externes sont facilitées par l'utilisation de bornes à vis de serrage. Seul un tournevis est nécessaire pour effectuer les connexions électriques au contrôleur.

Modules de panneaux solaires

panneaux

Panneau solaire utilisé pour faire fonctionner le système de pompe de puits solaireTous les panneaux solaires fournis dans nos systèmes de pompe de puits sont des panneaux en silicium monocristallin. Les cellules monocristallines fournissent une performance maximale dans la plus petite zone. La technologie de dernière génération, le silicium amorphe, ne fournit pas la même surface pour la performance de puissance. Nous avons choisi d'utiliser la dernière technologie de cellules solaires afin de fournir une performance maximale pour chaque système.

Les cellules sont connectées selon les besoins pour obtenir une tension et un courant appropriés pour chaque module. Les modules sont équipés d'un connecteur MC4 standard pour faciliter les connexions en série et en parallèle afin d'augmenter la puissance du système. Il n'est pas nécessaire d'épisser les fils pour effectuer ces connexions. Les connecteurs MC4 sont résistants à l'eau et sont idéaux pour un environnement extérieur. Chaque panneau est doté d'un cadre en aluminium et d'un verre trempé pour protéger les cellules solaires. Le verre trempé est résistant aux impacts pour éviter les dommages dans des conditions climatiques sévères.

Tous nos systèmes de panneaux solaires sont dimensionnés pour être au moins 1,6 fois plus grands que les besoins de puissance des pompes afin de maintenir la performance dans des conditions de faible luminosité. Si vous choisissez d'acheter des panneaux solaires séparément ou d'avoir vos propres panneaux solaires, nous recommandons un minimum de 1,4 fois le rapport de puissance panneau/pompe. Tous nos panneaux varient de 80 watts à 100 watts, selon les besoins, pour obtenir un courant et une tension appropriés. Nous avons tendance à utiliser les plus petits panneaux solaires car ils sont plus faciles à expédier et à installer par une seule personne. Si les panneaux solaires sont d'origine locale, nos systèmes peuvent utiliser des modules de n'importe quelle taille tant que le courant et la tension sont corrects.

Les progrès récents dans le domaine des panneaux solaires ont vraiment rendu possible ces systèmes à petite échelle. Des panneaux de haute qualité à faible coût peuvent être produits sous forme de modules. Cela signifie que toutes les connexions des cellules solaires sont faites à l'usine et sont encastrées dans un verre de protection et un cadre en aluminium robuste. Seulement deux connexions de puissance sortent de chaque module avec des connecteurs MC4 faciles à utiliser. Les connexions en série peuvent être réalisées facilement avec les connecteurs de module existants. Des connexions en parallèle sont fournies selon les besoins pour connecter les panneaux en parallèle. Cela rend les connexions électriques des panneaux solaires très faciles à réaliser.

Conclusion

C'est le moment idéal pour installer un système de pompage d'énergie solaire ! La technologie a progressé à un point où la performance du système dépasse les exigences pour une grande variété d'utilisations. Des maisons aux fermes, il existe une solution rentable de pompe de puits solaire. Consultez nos systèmes disponibles et comme toujours, n'hésitez pas à nous contacter pour une assistance personnalisée dans le choix d'un système.

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Commentaires

  • Ibrahima samb - January 03, 2020

    Good job,
    Très didactique, simple et accessible à tous.
    Bonne continuation, on attend avec impatience la suite ….

  • Ibrahima samb - January 03, 2020

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  • Mouhamadou tine - January 02, 2020

    Et pour les offres. Qu’est ce vous proposer pour un budget de 300.000

  • Falilou Dia - January 02, 2020

    Excellent travail, document très didactique

  • Sileye dieye - January 02, 2020

    Bonjour grand j’espère que erepco aussi fait parti de ceux qui vous font confiance

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