1. Notions Fondamentales et Unités

  • Puissance (W, kW) : Capacité instantanée de production ou de consommation d’un appareil (1 kW = 1000 W).
  • Energie (Wh, kWh) : Quantité d’énergie consommée ou produite dans le temps (1 kWh = 1000 Wh).
  • Tension (V) : Différence de potentiel électrique (ex : 12V, 24V, 230V).
  • Courant (A) : Débit d’électrons circulant dans un circuit.
  • Capacité de batterie (Ah) : Quantité de charge stockée dans une batterie (1 Ah à 12V = 12 Wh).
  • Ensoleillement (W/m²) : Puissance solaire reçue par mètre carré.

2. Calcul de la Production Solaire

La production d’un panneau est influencée par :

Formule de base :

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Exemple :

  • Panneau de 300 Wc
  • Ensoleillement moyen : 5 h/jour
  • Rendement global (pertes convertisseurs, batteries) : 80% (0.8)

300 x 5 x 0,8 = 1200 Wh / jour

3. Estimation de la Consommation

Formule :

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Exemple :

  • Ampoule LED 10W utilisée 5h/jour → 10W × 5h = 50 Wh
  • Frigo 80W en fonctionnement 10h/jour → 80W × 10h = 800 Wh

Total = 50 + 800 = 850 Wh/jour

4. Dimensionnement du Stockage (Batteries)

Formule :

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Il faut donc une batterie 12V 150Ah minimum.

5. Choix du Régulateur et de l’Onduleur

  • Régulateur solaire :
    • PWM : Simple et économique, mais adapté aux petites installations.MPPT : Plus efficace (15-30% de gain) et recommandé pour maximiser la charge.
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  • Onduleur : Convertit le 12V/24V en 230V pour les appareils domestiques.
    • Puissance onduleur ≥ Somme des appareils fonctionnant simultanément.
    • Exemple : Frigo (80W) + Ampoules (50W) → Onduleur 150W minimum.

6. Rendements et Pertes

  • Pertes par conversion : 10-20% (onduleur, régulateur MPPT).
  • Pertes par câblage : 2-5% (fonction de la section des câbles).
  • Pertes par température : Un panneau voit son rendement baisser avec la chaleur (+25°C = -0.4%/°C).

Optimisation :

  • Utiliser du câblage adapté.
  • Favoriser les installations MPPT.
  • Bien orienter et incliner les panneaux.

7. Cas Pratique : Kit Photovoltaïque Autonome

Objectif : Alimenter une petite maison avec 1500 Wh/jour.

  1. Calcul des panneaux :
    • 1500 Wh / (5h × 0.8) = 375 Wc (un panneau de 400W suffira).
  2. Calcul des batteries :
    • (1500 Wh × 2 jours autonomie) / (12V × 0.5) = 500 Ah
    • Soit 2 batteries de 12V 250Ah.
  3. Régulateur MPPT :
    • 400W / 12V = 33A → Choisir un régulateur 40A.
  4. Onduleur :
    • Puissance simultanée max estimée : 300W → Onduleur 500W recommandé.