Les installations photovoltaïques autonomes sont des installations isolées du réseau électrique. Toute l'énergie électrique générée par les panneaux solaires est consommée directement.
Un système d’énergie solaire autonome est conçu pour les cas où le coût de maintenance et d'installation des lignes électriques n'est pas rentable ou simplement pour réduire les factures d’électricité. Un exemple serait le cas des refuges de montagne qui ont besoin d'un système de production d'électricité pour couvrir leurs besoins énergétiques.
Ces systèmes isolés, car non connectés au réseau électrique, nécessitent un système de batterie solaire. Les batteries solaires stockent l'énergie produite par les panneaux solaires lorsque la production est supérieure à l'énergie nécessaire.
Parfois, ces installations ont un groupe électrogène qui peut générer de l'électricité dans le cas du mauvais temps.
Exemples et applications de systèmes solaires autonomes
Les principales applications du système solaire autonome sont :
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Pour fournir de l'électricité à la maison et aux bâtiments, pour l'éclairage et les appareils de faible puissance.
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L'éclairage des rues.
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Utilisation agricole et d'élevage.
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Pour le pompage et le traitement de l'eau.
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Fournir de l'énergie aux antennes téléphoniques construites dans des zones reculées, loin du réseau.
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Signalisation et communication.
Ces installations sont surtout utilisées dans les endroits où il n'y a pas d'accès au réseau électrique. De plus, l'installation d'un système PV est moins chère que la pose d'une ligne entre le réseau et le point de consommation.
Différence entre un système solaire connecté au réseau et un système autonome
Les systèmes solaires autonomes ne sont pas connectés au réseau électrique. Ils sont indépendants du réseau électrique et peuvent produire de l'électricité. Les systèmes solaires autonomes sont généralement utilisés dans des endroits éloignés où il n'est pas possible de se connecter au réseau électrique. Certaines personnes l'utilisent également dans les cas où elles veulent être autonomes.
Il existe quelques autres différences essentielles entre ces deux types de systèmes solaires :
Les systèmes autonomes sont généralement plus chers que les systèmes en réseau car ils nécessitent plus d'équipements (tels que des batteries) pour stocker l'énergie lorsqu'il n'y a pas de soleil.
Les systèmes connectés au réseau peuvent tirer parti de la facturation nette, ce qui signifie que vous pouvez obtenir un crédit de votre compagnie de services publics pour tout excès d'électricité produit par votre système (et que vous n'utilisez pas). Ce n'est pas possible avec un système autonome puisque vous n'êtes pas connecté au réseau.
Les systèmes autonomes nécessitent plus d'entretien que les systèmes en réseau car ils ont plus de composants qui peuvent tomber en panne (comme les batteries).
Avantages et inconvénients des systèmes solaires autonomes
Les systèmes solaires autonomes ont des avantages et des inconvénients. L'avantage le plus important est qu'ils ne dépendent pas d'éléments externes pour fournir de l'énergie et que le coût direct d'un kilowattheure d'électricité est nul.
En revanche, il présente certains inconvénients. Le principal inconvénient de ce type de source d'énergie renouvelable est la dépendance à la variation du rayonnement solaire reçu. En d'autres termes, le rayonnement solaire que recevra le panneau PV dépend de l'heure solaire, de l'inclinaison du Soleil à différents moments de la journée et à d'autres moments de l'année, et de la météo.
Les heures solaires de rayonnement peuvent être calculées. Cependant, ce qui ne peut pas être estimé, c'est le nombre d'heures et de jours nuageux qui seront vécus avec précision.
Contrairement aux systèmes solaires connectés au réseau, un système de stockage d'énergie doit être fourni pour être utilisé pendant les heures où les panneaux solaires ne produisent pas d'électricité car ils ne reçoivent pas de rayonnement.
Composants d'un système d'énergie solaire autonome pour les maisons
De nombreuses entreprises présentes sur le marché du solaire proposent des kits solaires autonomes regroupant tous ces éléments dimensionnés pour fonctionner dans une habitation.
Les éléments essentiels pour les systèmes d'énergie solaire autonomes sont :
1. Panneau solaire autonome
Les panneaux solaires photovoltaïques sont un élément crucial d'un système d'énergie solaire pour un site isolé. Le kit du panneau solaire autonome est généralement utilisé dans des endroits éloignés où il n'y a pas d'accès au réseau ou en cas d'urgence où le réseau est en panne.
Les panneaux solaires convertissent la lumière du soleil en électricité, qui peut ensuite être utilisée pour alimenter vos appareils ou des lumières.
2. Banque de batterie
Les bancs de batteries sont chargés de stocker l'énergie générée par les panneaux solaires en période de faible consommation afin qu'ils puissent être utilisés en période de demande d'énergie.
Ce sont généralement des batteries, bien que certains systèmes d'énergie solaire autonomes soient mélangés à de l'énergie hydraulique. Dans ces cas, l'énergie générée à l'aide de panneaux solaires autonomes est utilisée pour activer une pompe et remonter l'eau afin qu'elle puisse passer à travers les turbines à une certaine hauteur.
Les systèmes solaires connectés au réseau peuvent également avoir des batteries en cas de panne de courant.
3. Régulateur de charge solaire
Les contrôleurs de charge solaire garantissent que les batteries solaires sont toujours dans des conditions de fonctionnement correctes. Par conséquent, il est nécessaire pour tout système solaire avec une batterie, principalement lorsqu'elle est complètement chargée, de couper tout excès d'énergie.
Bien sûr, le contrôle est effectué à la fois dans les processus de chargement et de déchargement.
4. Onduleurs
Les onduleurs sont chargés de transformer le courant continu obtenu avec le panneau solaire en courant alternatif.
Étant donné que les panneaux solaires génèrent de l'électricité en courant continu et que la plupart des appareils électriques que nous utiliserons nécessitent que l'entrée de courant soit en courant alternatif, nous devrons effectuer cette conversion.
Configuration d'un système d'énergie solaire autonomes
La configuration de base des installations autonomes comprend un générateur photovoltaïque, un régulateur de charge et une batterie.
La batterie est l'élément chargé de stocker l'énergie délivrée par les panneaux pendant les heures de rayonnement les plus remarquables pour son utilisation pendant les heures de faible ou pas d'insolation. Le régulateur de charge contrôle la charge de la batterie, empêchant une surcharge ou une décharge excessive qui diminue sa durée de vie.
Une autre configuration de base est le pompage solaire, composé de panneaux, d'un petit équipement et de la pompe, dans laquelle l'eau est pompée lorsqu'il y a du soleil, ne nécessitant pas de batteries.
La configuration la plus utilisée dans les kits solaires domestiques comprend des panneaux photovoltaïques, un contrôleur de charge, des batteries et un onduleur. L'onduleur convertit l'énergie stockée dans les batteries en courant alternatif, qui est utilisé pour la plupart des applications.
Les critères de conception sont différents pour le calcul de ce type d'installation. Dans les systèmes solaires en réseau, on tente de maximiser la production annuelle, face au sud et avec l'inclinaison la plus favorable.
D'un autre côté, un critère pour les systèmes d'énergie solaire autonomes peut être qu'ils produisent à leur maximum au pire mois, décembre. Par conséquent, le reste de l'année aura au moins l'énergie calculée pour le pire mois, couvrant toujours les besoins.