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Guide d'utilisation de l'énergie solaire


Les sites aquacoles sont souvent implantés dans des zones entièrement dépourvues d'énergie électrique, soit du fait de l'éloignement de toute zone habitée (étang et marais), soit en mer (cages flottantes). 
Or, il est souvent nécessaire de pouvoir disposer d'un minimum d'énergie, pour actionner des distributeurs d’aliment, ou pour faire fonctionner une alarme, une pompe, ou tout autre système électrique.
Dans nos zones tempérées, et plus particulièrement au sud de la Loire, le soleil est suffisamment présent pour pouvoir en tirer une énergie souvent suffisante pour faire fonctionner de tels systèmes.
 
Les principaux capteurs solaires existent sous deux formes :
Les réchauffeurs solaires, qui sont constitués de tubes où circule un caloriporteur, de l'eau en général, et qui servent alors à récupérer le rayonnement infrarouge du soleil pour chauffer un local ou toute autre installation (serres...).
Les cellules photovoltaïques, composées de capteurs en silicium qui convertissent le rayonnement solaire en énergie électrique.
Ce sont les capteurs photovoltaïques qui offrent le plus d'intérêt pour l'aquaculteur. En effet, ils permettent, sur une surface réduite (1 m2) de produire une puissance pouvant atteindre 80 W sous 12V.
 
En règle générale, si l'énergie solaire est gratuite, les panneaux photovoltaïques, par contre, sont assez onéreux, mais heureusement, ils peuvent aisément durer plusieurs dizaines d'années s’ils sont de bonne qualité.
Au début, les cellules solaires étaient constituées de silicium monocristallin, caractérisées par un ensemble de disques bleutés. Ils étaient d’un très bon rendement, mais fort chers à produire, d’autant plus que leur forme circulaire ne permettait pas d'optimiser la surface utilisée.
 
Depuis est apparu le silicium polycristallin, dont les cellules actives sont des rectangles bleutés où l’on distingue aisément de grands cristaux à la surface. Ils constituent actuellement le meilleur rapport énergie fournie/prix, et ce, pour une excellente qualité qui permet de les utiliser pendant une vingtaine d'années. De plus, leur forme rectangulaire permet de faire des panneaux de taille plus réduite.
 
Enfin, il existe sur le marché des panneaux au silicium amorphe, caractérisés par une surface gris-bleu mouchetée, où l'on ne peut pas distinguer de cristaux. S'ils offrent un coût plus réduit (on les trouve dans les petits gadgets pour l'automobile ou le jardinage), ils ont par contre un piètre rendement, et une faible durée de vie. A proscrire en aquaculture où les conditions d'utilisation sont trop sévères.
 
 
La disposition des panneaux solaires est aussi très importante pour récupérer le maximum du flux lumineux provenant du soleil. Dans nos régions, l'optimum est obtenu en orientant le panneau au sud et en l'inclinant à 45° par rapport au sol. L'idéal serait de pouvoir (comme les tournesols) les orienter tout au long de la journée vers le soleil...
 
Les panneaux existent généralement en 12V ou en 6V. 
Cela représente la tension nominale de sortie; en fait, par temps froid et fort ensoleillement, la tension d'un panneau de 12 V pourra aisément dépasser 22 V et de ce fait, il faut, dans une installation de charge d'une batterie, prévoir ce phénomène et incorporer dans le circuit un régulateur de tension. De même, la nuit, il faudra prévoir un dispositif pour éviter la décharge de la batterie dans le panneau solaire...! 
 
Afin d'augmenter, soit la tension, soit le courant fourni, les panneaux solaires peuvent être branchés en série (augmentation de la tension) ou en parallèle (augmentation du courant).
Le plus souvent, ils sont associés à une ou plusieurs batteries qui ont pour rôle de conserver et de mieux répartir la charge électrique tout au long de la journée. Il ne faut pas oublier que la puissance annoncée n'est qu'une puissance crête maximale atteinte quand le panneau est en pleine exposition - ce qui ne dure au mieux que quelques heures dans la journée - et que durant le reste de la période de lumière, le rendement chute.
 
Comment calculer ses besoins énergétiques ?
Pour mieux évaluer ses besoins, nous rappelons quelques règles simples d' électricité :
 
  • Une puissance utilisée de manière instantanée par un appareil électrique s'exprime en watts, et elle correspond au produit de la tension appliquée par le courant qui le traverse :
P = U x I 
 
P en Watts, U en Volts, et I en Ampères.
 
  • L'énergie consommée pour effectuer une action bien déterminée est le produit de la puissance fournie pendant la durée de cette action :
E= P x t.
 
L'énergie s'exprime normalement en Joules, et le temps en secondes. Or, les habitudes en électricité font en fait usage du Watt./heure et du kiloWatt./heure (ce que vous lisez sur votre facture EDF) et la durée est le plus souvent l’heure (1h = 3600 sec).
 
  • La charge électrique d'un accumulateur ( batterie par exemple ) est le produit du courant qui le charge par le temps de charge :
Q = I x t.
 
Bien que la norme soit le Coulomb l’usage est encore d'utiliser l'heure et non la seconde et d'utiliser des Ampère/heure : Ah.
Ainsi la capacité des batteries de voiture varie de 30 à 100 Ah.
Munis de ces quelques formules de bases, nous pouvons essayer d'évaluer les besoins énergétiques d'une installation, mais en prenant toujours une marge de réserve compte-tenu de ce que les différents éléments que l'on utilisera ne seront pas parfaits, mais auront chacun des pertes.
 
Exemple simple : vous voulez utiliser un panneau solaire pour un moteur électrique (pompes à air...) qui consomme 1A sous 12 V pendant 5 heures par jour. Votre énergie quotidienne consommée par jour sera de :
12 x 1 x 5 = 60 W h.
 
Si vous disposez d’un module nominal de 20 W, vous pourrez compter 18 W durant une heure (pleine exposition), 10 W durant 4 heures (semi exposé), 5 W durant 4 heures, et 1 W durant 2 heures, soit environ 80 Wh durant une journée ensoleillée. Ce qui suffira pour votre application, et permettra de charger une batterie qui devra pouvoir " tenir" au moins une semaine sans soleil et devra avoir une capacité minimale de :
 
5h x 1 A. x 7 jours = 35 A.h.
 
Compte tenu des pertes de la batterie, il est conseillé de prendre 20 % de réserve, soit une batterie de 42 A.h.
Pour les exemples plus compliqués, contacter un spécialiste.
 


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