FRANCE

ENVIE D'ERRANCE

Bonjour à vous,
Aujourd'hui nous sommes le 12/12/2018 06:59:13.

ELECTRICITÉ

La réflexion sur la consommation électrique nous amène à dimensionner les panneaux solaires en fonction du parc de batteries de servitude (cellule vie), des consommateurs et des conditions climatiques.

Là encore, il ne s'agit pas de couvrir le toit de panneaux et de mettre X batteries de 60 kg chacune. D'où l'intérêt de calculer son bilan énergétique. Je vais vous expliquer notre raisonnement. Accrochez vous….

BILAN ENERGETIQUE

Ce bilan va nous permettre de définir la puissance des panneaux solaires en fonction des équipements souhaités. Le but est de concevoir la plus mauvaise des situations. C'est à dire, pour nous, des journées courtes, sans soleil, mais quand même une certaine luminosité, sous nos latitudes, en hiver. Les journées plombées sont quasi nulles en terme de production électrique. Ce positionnement de départ est important.
L’ été, la production des panneaux solaires étant maximale, il n’y a pas de restrictions.
Consommateurs en 24v :

  1. réfrigérateur à compression 80L.............48w soit 3A/H
    pendant un tiers du temps l'hiver ...........(3*8H)=24A
    pendant la moitié du temps l'été..............(3*12H)=36A

  2. Le réfrigérateur à compression est bien plus efficace et moins gourmand que celui à absorption (trimix) équipant traditionnellement les camping-cars. De la même conception que le réfrigérateur domestique, il fait du vrai froid, peut même congeler et ne fonctionne qu'un tiers du temps l’hiver, voire moins à partir du moment où le chauffage est arrêté. Les données constructeur affichent une consommation de 2A, toutefois de l'avis de beaucoup d'utilisateurs et suite à mes constatations, il vaut mieux se baser sur 3A.

  3. lumière.........30w pendant 5h
    soit(30/24)*5...........................................06A
    l'éclairage est assuré par des ampoules « LED » dont la plus puissante fait 15w. Parfois deux fonctionneront, parfois une seule moins puissante.

  4. radio……..maxi 2*10w pendant 5h
    soit(20/24)*5...........................................04A

  5. appareils divers…….2h par jour...(convertisseur de courant, mais surtout ordinateur 5A)
    soit(5*2)..................................................10A

Soit, en mode hiver, un total de 20A si réfrigérateur débranché ou de 44A avec réfrigérateur. L'été nous monterons à 56A ce qui n'est pas un problème au regard du rendement des panneaux solaires. Je rappelle que nous sommes en 24V.

CAPACITE DES BATTERIES 

Pour faire simple il existe, principalement, trois sortes de batteries.

  • Les batteries de démarrage

    elles servent uniquement au démarrage car leur conception permet de délivrer beaucoup de puissance en peu de temps. Elles supportent donc une décharge profonde à condition d'être rechargées rapidement.
  • les batteries AGM

    ce sont des batteries à décharge lente, sans entretien, conçues pour fournir une intensité régulière pendant un temps plus ou moins long. Je vous fais grâce des détails qui, de toute façon, figurent sur le produit lors de l'achat. Comme les batteries au gel elles ont un rôle de servitude mais à la différence de ces dernières, elles supportent de fournir une intensité importante occasionnellement, pendant un court instant. En bref, elles permettent de faire démarrer le moteur
  • les batteries au gel

    identiques aux batteries AGM, elles ont une plus grande longévité mais ne permettent en aucune manière le démarrage du moteur.

Nous choisissons les AGM. D'une manière générale, leur puissance doit être fonction de la consommation électrique journalière. Ainsi dans notre cas, il faut qu'elles fournissent 44A par jour. Pour assurer leur longévité, il est impératif de ne pas descendre en dessous de 50 % de décharge, il est même bon de s'en tenir à 30 %.
Dans ces conditions, une batterie de 100A fournit 30A. Deux batteries permettent 60A ce qui est suffisant à condition que ce minimum d'ensoleillement se renouvelle journellement. Il n'est pas raisonnable de multiplier les panneaux solaires et les batteries. Tout cela pèse et le coût n'est pas négligeable. Nous aurons deux batteries de 12v et 220A de capacité. Branchées en série elles donneront 24v et 220A. Si l'on considère 30 et 50 % de décharge, nous disposons de 66A à 110A. Un jour et demi à deux jours et demi sans recharger en hiver, réfrigérateur allumé et sans mettre les batteries en difficulté, ceci sans recharge aucune. Une telle situation de non ensoleillement complet sera rare et dans ces conditions, il suffira de faire tourner le moteur le temps qu'il faudra. Pour l'été la question ne se pose pas car nous avons dans tous les cas, une production bien plus élevée que la consommation.

LES PANNEAUX SOLAIRES

Nous y voilà. Tout n'est pas simple ici non plus. La puissance affichée d' un panneau n'est pas sa puissance maxi. Dans les pires conditions, il nous faut:

  • déduire 15 %. Eh oui. Un panneau de 100w n'a, en fait, que 85 w de puissance réelle.
  • déduire 10 %. Si absence de technologie back contact . Il nous reste 76,5 %.
  • déduire 12 %.Si les panneaux ne sont pas inclinés à 35°. Il nous reste 67,3 %.
  • C'est bientôt fini mais pas encore.
  • déduire 25% Si l'ensoleillement est faible. Il nous reste 58 %.
  • Enfin,
  • déduire 50% de la misère qui nous reste si le ciel est nuageux (Nuageux mais pas plombé).

  • Notez que la chaleur fait aussi perdre du rendement. C'est sans importance pour ce calcul mais à ne pas négliger. C'est pour cette raison que les panneaux ne sont pas plaqués contre le toit.
    Dans de mauvaises conditions nous pourrons donc disposer de 33,5 % de la puissance affichée.

    Seulement 33,5 % de capacité de production. Dans notre situation il nous faut, nous l'avons vu plus haut, 20A si pas de réfrigérateur ou 44A. Soit 864w dans le second cas. Vous suivez (P=U*I). Cette puissance est à fournir journellement.
    Si nous avons 200w de panneaux solaires, ils fourniront 67w, soit 2,8A par heure dans le pire des cas. Il faudrait donc presque 16h de ce temps couvert, l'hiver pour arriver à cela. J'ai des doutes !!!! Avec 400w il faudra 8h00. Là c'est encore un peu juste mais il faut tenir compte de l'autonomie des batteries et espérer quelques rayons de soleil plausibles pour compenser ce manque. Nous allons aussi nous déplacer et avons donc la possibilité de recharger avec l'alternateur si besoin est. Ce sera notre option:
    400 watts de puissance théorique, soit deux panneaux équivalents à 3m² de surface.
    Voilà pourquoi notre chauffage n'a pas de système électrique, pourquoi il n'y a pas de boiler pour chauffer de l'eau, pourquoi nous nous passons d'un système de douche alimenté en eau chaude, pourquoi la pompe à eau est manuelle etc...
    L'expérience de quelques mois en hiver dans le sud-ouest de la France me permet de constater que, par mauvais temps, ciel bien sombre, les panneaux débitent 4w heure. Sur huit heures de ce régime, la production sera donc de 32w. C'est à dire 1.3 ampère. Ce n'est pas grand chose mais cela donne une idée. J'ai remarqué que cela correspondait à la consommation réelle de la radio et c'est aussi un bon moyen de maintenir le niveau des batteries en cas d'absence.
    Ainsi, en étant économe en consommation électrique, nous arrivons à une presque complète autonomie l'hiver, en Europe. Hormis des situations extrêmes que nous avons évoqué. Plus nous nous rapprocherons de l'équateur et plus le soleil sera présent et haut dans le ciel. En FRANCE la luminosité sera suffisante pendant au moins 9 à 10 mois de l'année. La situation se complique si nous allons vers le nord en plein hiver. Ce n'est pas à l'ordre du jour. De ce bilan et de ces choix découlent des équipements électriques qui permettent à tout ce petit monde de fonctionner.

    Ce calcul théorique présente des conditions extrêmes. Notre première expérience, en janvier 2017 relativise tout cela. Le temps était froid, jusqu'à -5° le matin, un vent permanent mais du soleil dans la journée. Le soir vers 17 heure, nous nous enfermions dans le camion. Jusqu'à 22 heures nous avions un point de lumière allumé et la radio qui fonctionnait. Le réfrigérateur restait pratiquement éteint et le poele à gas-oil ronronnait tranquilement sans apport électrique. Dans cette période de 17 à 22 heures nous avons consommé 0.8% de capacité soit 1.8 ampères. La radio avec ses 6 watts, soit 0.25 ampère/heure étant le plus gros consommateur. Ces résultats montrent simplement que, d'un point de vue électrique, nous sommes en complète autonomie.

    EQUIPEMENTS

    Il existe de nombreux systèmes pour orchestrer la grande valse des électrons. Nous évoquerons principalement ce qui a été installé.

  • le régulateur de tension:
    les panneaux solaires débitent un courant irrégulier allant de quelques volts à plus de 40. Hors les batteries apprécient peu ce genre de fluctuations. Il faut donc un appareil pour réguler tout cela d'où le nom... Ici aussi il faut se donner de la marge. Si mes panneaux débitent 16,6A (400/24) je choisis un régulateur d'au moins 30A histoire d'avoir de la marge et faire en sorte qu' il ne fonctionne pas en permanence dans ses limites.
  • Le coupleur de batteries:
    Il permet de diriger la source d'énergie (alternateur, panneaux solaires) vers les batteries les plus faibles avec une priorité pour les batteries de démarrage. Je le site juste parce qu'il est d'usage pratiquement généralisé et pourtant nous ne l'utilisons pas. Simplement parce que c'est une source de problèmes que l'on peut éviter. Comment ? Nous verrons cela plus loin. C'est un appareil quand même fiable.
  • le chargeur de batteries traditionnel:
    Là aussi il y a foule de produits spécifiques. Nous souhaitons un appareil qui puisse charger simultanément les deux parcs de batteries mais aussi fournir du 24v au tableau électrique de la cellule. Nous nous brancherons rarement sur le secteur puisque notre système est quasi autonome. Ce chargeur donc possède trois sorties. Deux sont spécifiques au chargement des batteries, l'autre est conçue pour alimenter des consommateurs en direct. Elle sera donc branchée directement sur le tableau électrique.
  • Le convertisseur de courant (transformateur):
    Son rôle est de transformer du courant continu 24V en courant alternatif 220v. Autant dire tout de suite qu'il s'agit d'un appareil qui doit être mis en fonctionnement au moment de l'utilisation de l'ustensile 220V. La transformation est une opération continue même sans utiliser le dit ustensile. Les appareils modernes permettent la mise en veille du convertisseur mais il consomme quand même un peu. Consommation et gaspillage d'électricité, ce n'est pas le genre de la maison. Du petits convertisseur de 350w aux gros de plusieurs milliers de watts, tout est possible. Pour ces derniers il faut que les batteries suivent ainsi que les sources d'énergie. Nous nous contentons du plus petit modèle juste là pour charger, s'il le faut, les batteries de tel ou tel appareil, pour un robot de cuisine etc.
  • Un appareil est donc à choyer plus que d'autres. Il s'agit du régulateur de tension car il met hors jeu les panneaux solaires et ce peut être handicapant. En aucun cas son dysfonctionnement ne nous met en difficulté et c'est là le but. Le seul qui aurait pu nous créer des problèmes sérieux est le coupleur de batteries et nous avons vu qu'il ne fera pas parti de l'expédition. Comment le remplacer ?
    Ce coupleur fait une liaison intelligente entre cabine et cellule, c'est un fait. Il est tout à fait concevable de s'en passer, simplifiant ainsi l'installation au maximum. De cette manière l'alternateur charge uniquement les batteries moteurs qui alimentent la cabine et permettent le démarrage. A l'arrière, les panneaux solaires alimentent les batteries de servitude qui fournissent de l'énergie confort. Et tout va très bien, on peut en rester là….oui mais….. Accrochez vous à nouveau….

    LE COMMUTATEUR

    Si je veux que mes batteries de servitude puissent, occasionnellement, faire démarrer le moteur il faut que je trouve une astuce. Si mes panneaux solaires sont HS et que je veuille recharger mes batteries de servitude avec le moteur faut quelque chose. Si je veux intervertir tout ce petit monde en roulant parce qu' il y a besoin. Que faire ?

    Un simple commutateur à quatre positions. Les bornes + des deux parcs de batteries sont branchées en 1 et 2. La troisième borne du commutateur va vers le tableau électrique. Là il va falloir suivre…
    je précise que ce dispositif n’est envisageable qu’à la condition que les deux circuits soient sur le même voltage.

  • Dans la position OFF tout les circuits sont neutralisés.
    C'est la position qui permet d'alimenter le chargeur de batteries en 220v, donc de recharger les deux parcs et d'alimenter le tableau électrique.
  • Dans la position 1
    que l'on va arbitrairement qualifier de position normale, tout est à sa place. Les branchements sont faits de telle sorte que les deux systèmes soient séparés. Jusque là ça va. Les batteries de servitude sont alimentées par les panneaux solaires etc...
  • La position 2
    neutralise les batteries de servitude. Ce sont les batteries moteur qui alimentent la totalité des consommateurs. Elles continuent à assurer le démarrage du moteur. Utilisation exceptionnelle et à surveiller car on peut vite les vider. Attention de couper le circuit des panneaux solaires (coupe batteries)au démarrage et moteur tournant. Je ne suis pas sûr que le régulateur soit protégé contre une arrivée de courant de l'alternateur.
  • La position 1+2
    va nous permettre d'alimenter le démarreur avec les batteries de servitude à condition de couper le circuit négatif des batteries moteur.
    Attention de bien jongler avec les coupes batteries, sinon....
    Une fois le moteur démarré, après que les batteries de servitude aient été rechargées, on va basculer en position normale en rebranchant le négatif des batteries moteur (coupe batteries) et en revenant dans la position d'origine sans passer, bien sûr, par le OFF du sélecteur. L'alternateur débiterait dans le vide et ce serait plus que néfaste pour lui. D' ailleurs il en est de même pour les panneaux solaires. Toutes ces manipulations doivent se faire en coupant le circuit en amont du régulateur des panneaux solaires (autre coupe batteries cité plus haut) sous peine de le détruire, lui aussi, s'il se mettait à débiter dans le vide.
  • Voilà donc un système simple à concevoir et à utiliser moyennant une bonne compréhension de tous les composants en action.

    Peu d'électronique et si panne il y a, elle ne nous mettra pas en difficulté. Le reste de l’électricité est basique. Cinq points lumineux, trois prises « allume cigare » en 24v sur lesquelles il est possible de placer un adaptateur usb pour alimenter, liseuses, téléphone portable, tablette, appareil photo. Comme pour le reste de l'aménagement, nous ne nous privons de rien, allons à l'essentiel afin de ne pas nous retrouver comme des "COUILLONS" en pleine nature face à une panne importante. Avec un tel engin, nous aurons suffisamment d'occasions de nous retrouver dans une certaine galère, ce n'est pas la peine d'en rajouter....

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