lundi 27 janvier 2014

Une installation solaire optimale pour le camping car














Rien n'est plus simple quand on sait !

L'objet de cet article est de vous aider à penser votre installation solaire d'environ 300W en 12V, destinée à vous donner une autonomie électrique totale l'été, et en grande partie en automne et au printemps, mais à une condition : c'est d'avoir un parc batterie d'au moins 150 Ah.

On sera en 12V entre le régulateur et les panneaux (ce qui veut dire que les panneaux sont branchés en parallèle), sachant qu'on peut facilement être en 24V (ce qui veut dire que les panneaux sont branchés en série) ; le 24V permet de diviser la section des fils par 2 pour une intensité donnée par rapport au 12V (uniquement entre les panneaux et l'entrée du régulateur).

Rien ne vous empêche d'installer plus de puissance (ou moins), vous saurez comment faire !

Cet article est complémentaire de mes articles suivants :
Faut-il acheter des panneaux solaires ?
Quel régulateur pour mes panneaux solaires ?

Je rappelle qu'une installation solaire est on ne peut plus simple, car on a la chaîne linéaire :
PANNEAU SOLAIRE---->REGULATEUR---->BATTERIE de service

Nous verrons successivement :
  • les caractéristiques des panneaux solaires
  • ce qu'on ne vous dit pas sur le matériel solaire
  • quels matériels solaires choisir ?
  • Comment faire une bonne installation

Les caractéristiques des panneaux solaires

Chaque panneau solaire a des caractéristiques qui sont fournies par le fabriquant ; sur leur dessous, normalement, une étiquette les rappelle.
Sur de nombreux sites web, les caractéristiques ne sont pas fournies ce qui est fâcheux. Donc je déconseille d'acheter dans ce cas (ou alors téléphonez ou bien écrivez).

Les caractéristiques qui nous intéressent sont (entre parenthèses : nom Anglais et abréviation) :
  • la tension nominale (nominal voltage) : elle est de 12V ou 24V pour les camping car ;
    un panneau de 24V n'est jamais que 2 panneaux 12V montés en série (la surface est équivalente).
  • la puissance nominale (nominal potential power - WP) : c'est la puissance maximum qu'il peut fournir à la tension nominale ; c'est celle qui est indiquée sur les brochures
  • l'intensité de court circuit (short-circuit current - Isc) : c'est l'intensité maximum du courant délivré par le panneau ; elle permet de dimensionner le régulateur
  • la tension maximum ou de charge (maximum power voltage - Vpm) : c'est la tension qui permet de délivrer la puissance maximum réelle ; en éclairement maximum, c'est cette tension qui est en entrée du régulateur
  • l'intensité maximum ou de charge (maximum power current - Ipm) c'est l'intensité  observée à la tension de charge ;  en éclairement maximum, c'est ce courant qui est en entrée du régulateur
  • les dimensions du panneau solaire
  • le rendement des cellules ; 15% est une bonne valeur
  • la section des fils de raccordement : 2,5 mm2 ou 4, ou 6 selon les panneaux

Exemple pour un panneau solaire de 150W/12V de qualité :
  • Vpm = 17,5V (selon les constructeurs, peut aller jusqu'à 23V ; au dessus on a affaire à un panneau solaire de 24V)
  • Ipm  = 8,25A
  • Isc    =9,13A


Ce qu'on ne vous dit pas sur le matériel solaire

  • la puissance réelle est toujours inférieure à la puissance nominale :
    puissance réelle = tension maximum(Vpm) * intensité maximum(Ipm)
    pour le panneau solaire 150W de notre exemple, la puissance réelle est de :
    Ppm = Vpm x Ipm = 17,5 x 8,25 = 144W
    Donc 300W de panneaux solaires achetés fournissent au plus : 144 x 2 = 288W
    Vous pouvez maintenant calculer la puissance réelle du panneau solaire que vous convoitez, et faire ainsi des comparaisons
  • On peut assembler des panneaux solaires de puissances différentes mais encore faut-il les brancher en parallèle. Pour un branchement série, les panneaux doivent avoir la même puissance (l'Ipm ne change pas, les tensions s'ajoutent).
    En parallèle, pour les calculs, on fait la somme des Ipm (la tension ne change pas).
  • on peut assembler des panneaux de marques différentes et de technologies différentes
  • seul un régulateur MPPT de qualité permet de tirer le maximum de plusieurs panneaux solaires
    Si nous mettons 2 panneaux solaires de 150W sur le toit, branchés en parallèle reliés à un régulateur MPPT :
    • en entrée du régulateur on aura au maximum comme tension et courant : Vpm et (Ipm+Ipm) soit 17,5V et 16,5A (les fils + des panneaux solaires sont branchés ensembles, et de même pour les fils -)
    • en sortie du régulateur on aura au maximum pour 13,8V de tension :
      Ppm/13,8= 288/13,8 = 20A
          Avec un régulateur PMW on aurait 16,5A, c'est à dire uniquement le courant d'entrée du régulateur.
       
  • Un régulateur MPPT est plus efficace si les panneaux sont branchés en série
    Pour une maison c'est toujours le choix à faire. Mais le camping car est mobile et si 2 panneaux sont branchés en série et que l'un est un peu à l'ombre des arbres, l'ensemble ne produit plus rien. Alors que branchés en parallèle, le panneau au soleil seul produit.
  • la section des fils de 2,5 mm2 est insuffisante dans de nombreux cas
    Pour les panneaux de puissance inférieure à 120W, pas de problème avec une section de 2,5mm2.
    Pour ceux de plus de 120W, il faut au minimum du 3mm2, sauf si la distance entre le panneau solaire et la batterie de service est inférieure à 2 mètres (exemple : INOVTECH met du 4mm2 pour ses panneaux à partir de 120W dans sa gamme supérieure).
  • Il existe des normes pour la résistance à la grêle
    Les normes qui garantissent cette résistance à la grêle sont les normes n°CEI 61215, n°CEI 61646 et n°CEI 61730. Elles obligent les fabricants à réaliser des tests en condition extrêmes, telles qu’un grêlon de 1,25cm de diamètre maximum lancé à 140km/h ne puisse casser un panneau solaire photovoltaïque.
  • un panneau solaire chauffe
    25°C de température extérieure donne une température de 40°C sous le panneau à plein ensoleillement et autant de degrés de plus que l'accroissement de température extérieure (35°C extérieur donne 50°C sous le panneau). Heureusement la lame d'air entre le toit et le dessous du panneau assure un bon refroidissement.
    Ces chiffres sont à diviser par deux pour les panneaux souples qui eux n'ont aucune ventilation puisqu'ils sont collés à même le toit.
    Pour plus de précisions, lire la page du blog.
  • un panneau solaire doit être équipé d'une diode anti-retour ; tous les panneaux de qualité en ont une, mais encore faut-il le vérifier

Quels matériels solaires choisir ?

Pour bien comprendre cette section, il vous faudra peut être consulter mon article quels fils électriques pour mon camping car.

  • dimensionnement du régulateur MPPT
    On fait la somme des intensités de court circuit ; on multiplie le tout par 1,3 ; dans notre exemple, cela nous donne : (9,13 + 9,13) x 1,3 = 18,26 x 1,3 = 23,7A minimum ; donc un régulateur de 25A est suffisant ; mais les fabricants offrent des 20 ou des 30A, c'est donc un 30A qu'il faut choisir.
    Les borniers doivent permettre de fixer des fils de 10 mm2 à minima.

    On pourrait mettre un régulateur par panneau solaire : c'est possible si on met des régulateurs PWM (mais dans ce cas on produit moins de courant) . C'est déconseillé avec un régulateur MPPT, car il est moins efficace s'il gère un seul panneau solaire de 36 cellules.
    NOTA :
    Les régulateurs de qualités permettent de limiter l'intensité reçue en entrée à la valeur du régulateur. Si un régulateur de 30A reçoit 60A, il va délivrer 30A. C'est très intéressant car on peut ainsi surdimensionner watts solaires pour avoir une bonne production d'électricité hors saison, tout en protégeant bien la batterie
  • dimensionnement des fils électriques
    • entre 1 panneau solaire et le régulateur pour un travail en 12V
      Dans notre exemple : le courant maximum fourni par chaque panneau solaire est de Isc=9,13A.
      Donc pour un fil de 4mm2 de section, la distance maximum à ne pas dépasser pour ce courant est de 4,5m (selon l'abaque de calcul de section de fils).
      Si on a 4 mm2 de fil et que l'on veut dépasser 4,5m de longueur, on choisira de travailler en 24V ce qui nous permettra une longueur maximum de 9m (les panneaux sont alors branchés en série)
    • entre le régulateur et la batterie de service (toujours en 12V)
      le courant maximum fourni par les 2 panneaux en sortie de régulateur est de 20A.
      Si la distance entre le régulateur et la batterie de service est :
      - de 4m, il faudra des fils de 8mm2 de section minimum
      - inférieure à 2m, il faudra des fils de 4mm2 minimum
  • choix de la technologie du panneau solaire
    Il faut choisir des panneaux solaires monocristallins dont le rendement approche 20%.
    Les polycristallins ont un rendement inférieur, mais sont moins chers.
    Les flexibles ont un rendement identique, mais un prix qui est le double.
    Vous trouverez un choix de panneaux flexibles chez wattuneed. Un site web pour les modèles : BigShip.
    Les panneaux solaires dits "black matrix" ont un rendement jusqu'à 21%, mais ils sont beaucoup plus chers ; un black matrix (ou back contact, ou black cristal) de 130W ne donnera pas plus de courant qu'un 140W traditionnel ; on le choisira uniquement pour ses dimensions  plus réduites si le besoin s'en fait sentir, ou si le prix est soldé.
    • Vous pouvez acheter 2 kits, à condition d'acheter en plus un régulateur MPPT (250€).
      A vous de faire des comparaisons, car ces kits ont souvent un prix avantageux.
      Sinon il faut acheter les panneaux, les supports, la colle, le régulateur MPPT, le passe toit double (ou 2 passes toits simples) et le câble de 2 fils  pour aller du régulateur à la batterie de service.
  • matériel pour maison ou non ?   Les panneaux solaires pour la maison (site isolé) ont des fils de 6mm2 de section avec des connecteurs permettant de les relier facilement appelés MC4 ; on trouve des doubleurs MC4


    qui permettent de mettre en parallèle ou en série les panneaux sur le toit (selon la tension désirée) et non au niveau du régulateur ; dans ce cas, il suffit d'un passe toit pour un seul câble.
    Le matériel pour la maison est une très bonne solution, c'est le coût qui fait la différence
  • acheter d'occasion ou non ?
    la technologie évolue vite, il y a 5 ans les panneaux avaient un rendement inférieur, mais surtout ils étaient beaucoup plus chers ; les vendeurs qui ne suivent pas l'évolution des prix proposent souvent l'occasion au prix du neuf. A vous de choisir, mais soyez vigilants !
    Si vous achetez sur internet, déballez complètement le panneau devant le livreur pour voir s'il n'a pas été cassé pendant le transport.
  • quelles marques acheter ?
    Pour les panneaux solaires :
    Eviter de préférence les produits conçus et réalisés en Chine, à l'exception de quelques marques. Les panneaux VICTRON distribués par les magasins Bigship sont à des prix corrects.
    Demandez la conformité aux normes Françaises anti-grêle.
    Voir la liste critique des marques.

    Modification de 2016 : La revue Voile magazine de Juillet 2016 a fait une étude sérieuse sur les panneaux solaires et les marques fiables pour les bateaux sont :
    - Amsolar, Unitek (fabrication Chine)
    - Solara 
    (fabrication Allemagne)
    - Sunpower (fabrication Etats Unis)
    Ces marques sont distribuées par Bigship, Uship, Accastillage Diffusion et Seatronic.
  • quels instruments de mesure ?
    Voir mon article : superviser efficacement son installation solaire

    Pour les régulateurs :
    voir mon article Quel régulateur pour mes panneaux solaires ?



Ou acheter son matériel ?

Votre accessoiriste est une piste à privilégier, mais avant, renseignez vous des prix sur internet.
Lors de mes recherches, je me suis aperçu que les sites spécialisés dans le solaire n'étaient pas moins chers, et qu'il fallait attendre les promotions sur les sites spécialisés dans le camping car (narbonne accessoiresTriganoleader loisirseuro accessoires...).
Un site web solarboutik donne son numéro de téléphone où vous pouvez poser des questions techniques pointues (ce qui est rare, car souvent ce sont de simples vendeurs).
Avant l'achat, calculez la puissance réelle, cela vous permettra aussi de comparer les offres.
Si vous trouvez une super promo sur du 130W, posez du 130W au lieu du 150w ; c'est ainsi que j'ai trouvé un black cristal de 130W à 229 €. J'ai donc 280W et non 300 (nominal).



Comment faire une bonne installation

Une bonne installation c'est du bon matériel ; maintenant vous savez quoi acheter.
Certains camping car haut de gamme ont une entrée panneau solaire sur la centrale électrique ; je n'ai pas choisi cette solution car cela rallonge la longueur des fils (donc la section) et l'installation est plus complexe ; par ailleurs souvent, 1 seul panneau solaire est prévu avec un fusible de 10 ampères.

Quelques pistes de réflexion :
  • positionnement des panneaux solaires
    Ils doivent être posés à l'aplomb de la batterie pour limiter la longueur des fils.
    Soit l'un derrière l'autre, soit perpendiculaires, soit parallèles selon la place disponible.
    En effet, une fois les panneaux posés :
    • ils ne doivent pas avoir l'ombre portée de la parabole (ce qui diminuerait leur rendement)
    • ils doivent permettre la maintenance sur le toit :
      • pouvoir marcher d'un bout à l'autre, surtout si on met une housse pour l'hiver
      • pouvoir faire la maintenance des lanterneaux et des aérateurs (contrôle d'étanchéité manuel, et place suffisante autour pour refaire les joints en cas de besoin)

    La bonne pratique consiste à faire comme pour un déménagement : on fait un plan à l'échelle du toit, avec tout ce qui y est posé (antenne, lanterneaux etc...), ensuite on repère les zones disponibles pour mettre des panneaux solaires ; on mesure ces zones ; c'est quand on a fini les mesures que l'on peut acheter les panneaux solaires et pas avant.
    On peut installer des panneaux 24V très souvent moins chers, mais ils nécessitent d'avoir une grande surface en un seul morceau.
  • branchement des panneaux solaires
    Quand c'est possible (dépend de la section et de la longueur des fils électriques), il faut les brancher en parallèle plutôt qu'en série. Pourquoi ?
    - on peut mesurer l'intensité et la tension fournie par chaque panneau
    - si un panneau est en panne, il n'affecte pas l'autre ; un panneau produit encore du courant (mais bon, la fiabilité est grande)
    - si un seul panneau est dans l'ombre, l'autre produit du courant

    Si les panneaux solaires sont branchés en série, le régulateur travaille en 24V en entrée et en 12V en sortie, cela fonctionne parfaitement si le régulateur est de qualité.
    Un branchement série produit un peu plus de courant qu'un branchement parallèle (car il y a plus d'écart de tension entre l'entrée et la sortie du régulateur)
  • positionnement du régulateur
    Tous les choix sont possibles à condition de bien calculer la section des fils en fonction de la longueur.
    Mes conseils :
    - si en sortie de panneau solaire on a des fils de 2,5mm2 de section, le régulateur doit être placé près des panneaux solaires
    - avec des fils de 4mm2, je conseille de mettre le régulateur proche de la batterie ; on a ainsi que des fils de 4mm2, avec une grande souplesse pour les mesures, et surtout on a pas besoin de sonde thermique déportée pour le régulateur
    - prévoir 15cm au moins de libre tout autour, car un régulateur dissipe de la chaleur.

Voyons comment faire une bonne pose :

1-fixer les panneaux solaires
Dans la partie dimensionnement, on a choisi l'endroit où les placer, donc on les fixe, après avoir réfléchi à l'endroit où positionner le passe toit.
Pour plus de détails voir l'article comment installer un panneau solaire.

2-fixer le (ou les) passe toit
Les fils entrent vers l'intérieur du véhicule par un trou ; j'ai choisi de les faire arriver dans un placard haut pour pouvoir de temps en temps vérifier l'étanchéité ; le passe toit assure l'étanchéité.
Le trou est localisé pour que les fils arrivent de préférence contre une cloison, ou une paroi, afin de suivre un chemin discret.
Le trou ne doit pas déboucher sous un panneau solaire !

3-Fixer le régulateur et les instruments de mesure   Utiliser les caches des gaines de chauffage pour faire passer les fils (quand c'est possible).
Mettre des fils un peu plus longs pour pouvoir changer de régulateur plus tard, au cas où.
Ne pas oublier de mettre un fusible entre le régulateur et la batterie.

4- Faire les branchements
Les faire la nuit, ou de jour après avoir posé une couverture sur vos panneaux, pour ne pas avoir de courant (sauf si vous êtes très habile !).
La bonne pratique consiste à couper les fils à la bonne longueur, les dénuder, les fixer au régulateur ; soit directement, soit après avoir serti une cosse plate (jaune pour du 4 à 6 mm2).
Pour aller à la batterie, je conseille la pose d'un fusible de la valeur du courant maximum passant dans les fils + 10A (dans notre exemple 40A) ; il sera situé à environ 15 cm de la batterie.
Les fils qui arrivent à la batterie ont une cosse à oeil sertie pour faciliter leur fixation.
Raccorder le régulateur à la batterie puis au panneau solaire.

5- tester que tout marche
L’intérêt d'un régulateur avec afficheur, c'est qu'on peut faire des mesures notamment de courant, mais pour moins cher on a des wattmètres très efficaces.
Sinon, vous avez la possibilité d'utiliser une pince ampèremétrique AC/DC mais c'est un peu plus contraignant.
En mesurant la tension aux bornes de la batterie, on en déduit le pourcentage de charge de la batterie.



Questions/réponses

Faut-il raccorder le régulateur à la centrale électrique (EBL) ?
NON, parce que ce type de matériel délivre en pointe 20A. Si l'alternateur lui fournit 20A et le panneau solaire 30A, l'EBL va fournir 20A à la batterie de service.
Si le régulateur est branché directement à la batterie, cette dernière recevra en pointe 20+30 = 50A.
Or un parc de batterie de service de 200Ah peut être rechargé avec cette intensité, ce qui lui permet de se recharger beaucoup plus vite.

Peut-on brancher en série 2 panneaux solaires de puissances différentes ?
NON car le courant du plus puissant passe dans le moins puissant, d'où détérioration ; un écart de 20W est cependant sans conséquence.
Par contre avec un branchement des panneaux en parallèle, il n'y a aucun problème pour avoir des puissances différentes.

Un panneau 24V de 200W est il mieux que un panneau 12V de 200W ?
C'est pareil. Quelle que soit la tension, des watts restent des watts et c'est l'intensité du courant qui baisse quand la tension augmente.
(la puissance exprimée en watt est le produit de la tension en Volts par l'intensité en Ampères)

Si je veux un seul panneau 12V, quel régulateur ?
Je conseille un régulateur PWM, car le MPPT est efficace à partir de 2 panneaux (ou plus de 36 cellules). Or ce type de régulateur ne transmet que le courant d'entrée. Il suffit donc de choisir le panneau (à puissance égale) qui a l'Isc le plus grand (courant de court circuit).

Quelle marque pour un régulateur PMW ?
Un régulateur PWM de qualité. Marques recommandées : Steca, Phocos, Victron, Alden

Quels sont les réglages à faire sur le régulateur ?
Un seul : choisir le type de batterie. Un régulateur de qualité détecte automatiquement la tension de la batterie et adapte sa courbe de charge en conséquence.
Cas particulier : la batterie lithium ; à ma connaissance, il n'existe pas de régulateur MPPT spécifique. Régler avec des paramètres de charge maxi (boost) de 14,8V et désactiver le float (maintien) ou le régler à 13,2V, possible notamment chez Victron

Pourquoi faut-il un régulateur de qualité ?
Parce que je préconise un branchement direct du régulateur sur la batterie. Si le régulateur n'est pas assez intelligent on risque d'avoir des problèmes de charge.
Lire sur le sujet mon article : quel régulateur acheter.

Comment savoir si mon panneau solaire est mort ?
Il faut mesurer la tension en entrée du régulateur.
0V signifie que le panneau est mort (ou à l'ombre, ou sale).
Un panneau en bon état délivre pour un panneau 12V autour de 18V, et pour un panneau 24V autour de 32V.
NOTA :
quand je dis le panneau est mort : c'est faux ! en fait c'est probablement la diode anti retour qui a grillé ; il suffit de la changer.

Un panneau back contact est-il mieux ?
Il est surtout plus cher ; à choisir uniquement si vous manquez de place sur le toit, car à puissance égale, un back contact occupe une surface 20% inférieure.





Mes formules magiques

Choix du régulateur :
I=P/10
I=intensité max en Ampères, P=puissance des panneaux en W
Exemple : 300W de panneaux, il faut un régulateur de 300/10=30A pour des batteries 12V ; valeur à diviser par 2 pour des batteries 24V et par 4 pour des batteries 48V.
Ce calcul surdimensionne légèrement.


Calcul de la valeur approchée de la section S d'un fil en 12V :
S=(IxL)/10 (on prend le standard de section supérieur)
I=intensité max en Ampères, L=longueur en mètres du câble entre 2 appareils
Exemple : intensité 30A, L=3m, alors S= 90/10=9mm2 (on prend du 10mm2, car il n'existe pas de fil de 9mm2 de section)



Voir aussi

Rendement et inclinaison des panneaux solaires
Les panneaux solaires souples
Etude approfondie sur le solaire
précisions sur la production photovoltaïque 
J'ai posé mon panneau solaire
Quelle marque de régulateur solaire acheter ?
Un petit film qui explique une installation en 24V
Tout sur les batteries cellules en parallèle
Superviser efficacement votre installation solaire


Le solaire photovoltaïque et thermique associés = le solaire hybride  ; il est proposé par la société Française Dualsun, un même panneau permet de :
  • fabriquer de l'électricité
  • faire de l'eau chaude en refroidissant les cellules solaires ; un ballon d'eau chaude est ainsi chauffé automatiquement
Je trouve cette solution innovante, et je m'étonne qu'aucun constructeur de camping car n'ait adapté cette solution écologique et économique.

Aussi l'apport intéressant d'un lecteur de ce blog (David Mercereau) :

Bonjour à tous,

J'ai développé un logiciel libre (et indépendant financièrement) pour vous aider à calculer/dimensionner votre installation photovoltaïque autonome.

* L'outil se trouve ici : calcpvautonome.zici.fr
* Un "sous-outil" pour vous aider à calculer vos besoins électriques journaliers : calconso.zici.fr (c'est la première chose à faire avant d'acheter trop ou pas suffisamment de panneau/batterie...)
* Le dépôt du code source se trouve ici : https://github.com/kepon85/CalcPvAutonome

Et pour vous, CalcPvAutonome pré-configuré pour un camping-car de vacance (inclinaison horizontale, utilisation de Mai à Septembre)

Je me suis dit que ça pouvait aider des bricoleurs du coin...







jeudi 9 janvier 2014

Quels fils électriques choisir pour votre camping car ?



























Un camping car a une partie cachée très importante : le câblage électrique.
Il est intéressant d'avoir les connaissances de base qui permettent de le dimensionner dans le but de :
  • comprendre ce qu'est une bonne installation
  • vérifier que l'appareil que vous venez de faire installer l'a été dans les règles
  • améliorer vous même votre camping car

Cela est très simple et il y a toujours 2 étapes à suivre et dans l'ordre :
  • calcul de l'intensité du courant
  • détermination de la section des fils électriques nécessaires


Calcul de l'intensité du courant

Quand il n'est pas relié à du 220V (courant alternatif), un camping car fonctionne avec du 12V (courant continu). C'est ce dernier cas qui nous intéresse.

Chaque appareil électrique a une puissance (notée P) mesurée en watts.
Il fonctionne sous une certaine tension (notée U) mesurée en volts (V).
Ces 2 éléments sont le plus souvent fournis par une étiquette collée sur l'appareil (à défaut, ils sont notés sur le mode d'emploi).

L'intensité du courant (notée I) est mesurée en ampères ; le courant qui circule dans les fils se calcule alors ainsi :
   I = P divisé par U (ou I = P / U ; vos souvenirs d'école vous rappellent la fameuse égalité : P=U I)

Exemples :
  • vous avez un fer électrique de 2200 watts qui fonctionne sur du 220V, l'intensité du courant est de : 2200/220 = 10 ampères = 10 A
  • vous avez un appareil de 1200 watts qui fonctionne sur du 12V, l'intensité du courant est de :  1200/12 = 100 ampères = 100A
On constate que plus la tension est faible, plus l'intensité du courant est élevée à puissance égale.
Connaissant l'intensité, la tension et la distance entre la batterie de service et l'appareil, on en déduit facilement la section du fil nécessaire.
Cette section est un minimum ; une section inférieure va entraîner un échauffement des fils et des pertes en ligne ; par exemple, un panneau solaire va alors amener à la batterie de service moins de courant que prévu.




Détermination de la section du fil nécessaire

Il suffit de se reporter au graphique en haut de page qui est relatif aux appareils en 12 volts.
Il met en évidence que la section des fils à utiliser est fonction de l'intensité du courant qui passe dans les fils, et de la longueur du trajet fait par le courant.

Exemple : nous avons un appareil de 120W à brancher à 5 mètres de la batterie.
L'intensité du courant dans les fils est de 120/12 = 10 ampères = 10A.
Le graphique nous indique une section minimum de chaque fil du câble de 4 mm2, idéalement 6.
Il indique aussi que pour la même longueur, pour 20A il faut une section de 10 mm2.


IMPORTANT :
Pour une puissance donnée plus la tension est élevée, plus l'intensité est faible (P=UxI).
On en déduit que que par rapport à du 12V :
  • en 24V, l'intensité est divisée par 2
  • en 48V, l'intensité est divisée par 4

Il en résulte que pour une même intensité de courant, si avec le tableau de calcul de section de fil en  12V vous avez trouvé une section S pour une longueur de fil L, alors cette section est valable :
  • en 24V pour une longueur de 2L ; pour faire un calcul de section en 24V, on peut utiliser le tableau 12V a condition de diviser la longueur par 2
  • en 48V pour une longueur de 4L ; pour faire un calcul de section en 48V, on peut utiliser le tableau 12V a condition de diviser la longueur par 4

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Voilà vous savez faire ; vous pourrez alors aussi facilement calculer la section des fils pour aller de :
  • votre panneau solaire à votre régulateur (en 12V ou 24V)
  • votre régulateur à la batterie
  • votre humidificateur à la batterie
  • votre frigo à compression à la batterie etc...

Au passage, notez que quand on utilise une rallonge électrique, c'est que la section des fils le permet puisque la longueur est plus importante. A réfléchir si vous voulez fabriquer une rallonge 12 volts.

Ma formule magique :
Calcul de la valeur approchée de la section S d'un fil en 12V :
S=(IxL)/10 (on prend le standard de section supérieur)
I=intensité max en Ampères, L=longueur en mètres entre 2 appareils
Exemple : intensité 30A, L=3m, alors S= 90/10=9mm2 (on prend du 10mm2, car il n'existe pas de fil de 9mm2 de section)



Les fils électriques ont une section normalisée en mm2 : 4, 6, 10, 16, 25, 35, 50, 70, 95, 120, 150 ; il faut prendre, par sécurité, la section immédiatement supérieure à celle calculée.

IMPORTANT :
si en courant alternatif on utilise aussi bien du fil électrique mono brin que multi brin, en courant continu le fonctionnement optimal est obtenu uniquement avec le multi brin.
Enfin, pour des grosses sections, on a moins de pertes en mettant plusieurs câbles en parallèle qu'en mettant un seul câble.


Vous pouvez aussi  :






vendredi 3 janvier 2014

Quel régulateur pour mes panneaux solaires ?











Si le choix d'un panneau solaire est relativement simple, en revanche le choix du régulateur est plus compliqué ; je vais donc essayer de vous éclairer sur le sujet (uniquement pour une installation avec batteries de 12V).
Je vous ai déjà conseillé d'installer au moins 2 panneaux solaires pour approcher les 300W.
Vous comprendrez mieux cet article si vous lisez mon article sur le calcul de la section des fils électriques.


A quoi sert un régulateur ?

Les panneaux solaires 12V sont des générateurs de tension qui fonctionnent avec une tension optimale fixe, dont la valeur diffère selon les constructeurs ; elle peut aller de 17 à 23V (en général c'est 17 ou 18V), c'est le courant qui varie.
Le rôle du régulateur solaire est de transformer la puissance reçue (puissance = tension x courant) en courant utilisable pour charger la batterie de service.
Le régulateur a donc 2 fonctions principales complémentaires :
  • convertisseur
  • chargeur de batterie intelligent

Mais cela ne doit pas se faire n'importe comment : il faut que le régulateur charge la batterie en fonction de plusieurs paramètres, dont les principaux sont :
  • la courbe de charge de la batterie qui dépend de son type (Plomb ou AGM ou Gel) ; voir mon article sur les batteries
  • la température de l'air près de la batterie ; en effet, la courbe de charge varie avec la température
  • le courant et la tension reçus des panneaux solaires
  • le niveau de charge de la batterie


La fonction convertisseur

Il existe 2 types de régulateurs :
  • les régulateurs PWM ; pour approfondir, voir ici
  • les régulateurs MPPT ; pour approfondir, voir ici ; ces derniers sont les plus intelligents et ils fournissent plus de courant que les régulateurs PWM (de 15 à 30% de plus)
Donc, un régulateur MPPT est un régulateur  PWM avec de l'intelligence en plus.

Pour nous faciliter la compréhension prenons l'exemple d'un panneau solaire de 130W
avec une tension de charge optimale de 17V ; pour cette tension, il délivre une intensité maximum de 7,4A (ces 2 caractéristiques sont indiquées par le constructeur du panneau solaire, de même que l'intensité de court circuit).

En entrée du régulateur, on va avoir dans de bonnes conditions d'éclairement : 17V de tension et 7,4A d'intensité de courant, ce qui fait une puissance de :
17 x 7,4 = 125,8W (watt)

En sortie du régulateur, on va avoir des valeurs différentes en fonction du type de régulateur.
Pour un régulateur PMW, on va avoir pour une tension de 13,8V un courant de 7,4A
Pour un régulateur MPPT, on va avoir pour une tension de 13,8V un courant de 125,8/13,8 = 9,11A

On constate que la totalité de la puissance fournie en entrée est récupérée intégralement en sortie par le régulateur MPPT, alors que le régulateur PWM ne transmet que le courant d'entrée.

Cette puissance est utilisée pour charger la batterie de service ; quand elle est chargée cette puissance est perdue, sauf si d'autres appareils que la batterie de service sont connectés au régulateur.

Un autre avantage du MPPT est de pouvoir travailler avec une tension de 24V en entrée (il suffit de brancher les panneaux solaires en série), pour ressortir du 12V pour la batterie 12V (ou du 24V pour une batterie 24V).
Quel est l'intérêt ? cela permet de diviser par 2 la section des fils pour une même longueur.
Comme le régulateur est intelligent, si les panneaux sont en 24V et la batterie en 12V, le régulateur se débrouille tout seul !



La fonction chargeur de batterie intelligent

Pour illustrer la complexité de cette fonction, je vous ai mis ci-dessous le schéma relatif à la courbe de charge d'une batterie AGM d'une capacité de 50 Ah, car en une journée de camping car on décharge la batterie en moyenne de 50Ah (voir mon article consommation électrique d'un camping car).


On constate que la tension de charge varie entre 12 et 15,6V et que le courant de charge varie entre 50 milli A et 20A. De plus pour charger entièrement la batterie, il faut environ 6 heures.
Le courant maxi est appliqué les 2 premières heures, puis il décroit.
La séquence FLOAT (= entretien) commence quand la batterie est chargée, sa tension est alors de 13,6V.

Un bon régulateur doit gérer ce type de courbe qui est spécifique à chaque type de batterie (plomb, AGM, gel) ; il est donc indispensable d'avoir un sélecteur de type de batterie sur le régulateur (ou une programmation des paramètres correspondants).

Au passage, vu la complexité, si vous achetez un chargeur de batterie pour les recharges de l'hiver, prenez un modèle qui gère tout cela si vous voulez que vos batteries durent (il faut compter au moins 200 €).



Critères de choix d'un régulateur

Je propose 4 critères de choix qui sont : le type de régulateur, son ampérage maximum, sa qualité et les fonctions recommandées par votre serviteur.

Quel type choisir  ?

Pour simplifier :
  • si vous avez un seul panneau solaire, et qu'il a 36 cellules de silicium, prenez un régulateur PWM
  • dans tous les autres cas, prenez un régulateur MPPT (ils sont plus efficaces à partir de 72 cellules solaires à gérer)
Quel nombre de régulateurs ?
Pour les panneaux solaires montés en parallèle :
certains préconisent 1 régulateur par panneau solaire pour augmenter la sécurité et faire la mesure de production de courant par panneau.
Personnellement, je suis pour un seul régulateur, mais de qualité cela simplifie les branchements ; par ailleurs, ce qui compte c'est la charge globale de la batterie.

Pour les panneaux solaires montés en série :
il n'y a pas de choix (si 2 panneaux), il faut un seul régulateur.

Quel ampérage maximum choisir ?
Cela dépend de l'intensité de court circuit du panneau solaire(courant maximum que peut fournir le panneau ; cette valeur est fournie par le constructeur).

Pour les panneaux solaires montés en parallèle :
Pour notre panneau de 130W c'est 8A ; cette valeur doit être multipliée par 1,3 pour la sécurité ; on obtient alors 10,4A ; cette valeur est un minimum. On choisit donc un régulateur de 15A.
Pour simplifier, si P est la puissance nominale du panneau solaire, je conseille de choisir un régulateur de P/10 Ampères (dans notre exemple c'est donc 13A, on choisit donc un régulateur de 15A).
Donc pour 300W de panneaux solaires, on choisit un régulateur de 30A pour une batterie de 12V.

Pour les panneaux solaires montés en série :
En sortie du régulateur on est en 12V ; le courant de sortie du régulateur est identique avec des panneaux 12V ou 24V, donc le calcul pour les panneaux montés en parallèle est valable ; pour 300W de panneaux solaires, il faut aussi un régulateur de 30A.

Quelle qualité choisir ?
Si vous voulez que votre régulateur dure aussi longtemps que votre panneau solaire (plus de 20 ans) et qu'il ait une intelligence maximum, alors il faut l'acheter dans une marque reconnue pour son savoir faire et sa fiabilité (dûe en partie à la qualité des composants électroniques installés). Evidemment, il sera plus cher !
Parmi les marques distribuées en France, je peux citer :
  • STECA
  • VICTRON
  • TRISTAR-MORNINGSTAR
  • OUTBACK
Le discours des accessoiristes est "j'ai ce modèle inconnu que j'installe sur tous les campings car, et personne ne s'est jamais plaint" ; on est loin de la démarche scientifique, car le client n'y connait rien et il fait rarement des mesures !

Pour information, un régulateur de 30A sérieux pèse entre 1 et 1,5 kg (la plupart du poids étant le radiateur métallique de refroidissement) ; chiffre à comparer avec ce qu'on vous propose.

Je rappelle que l'objectif est de tirer parti au maximum des panneaux solaires, et selon les choix réalisés, le courant de charge ne sera pas le même ; et nous camping caristes avons besoin de courant !

Lire mon article : quelle marque de régulateur solaire acheter ?


Quelles fonctions recommandées ?
  • choix du type de batterie (par sélecteur ou paramètres) : IMPERATIF
  • prise pour une sonde de température, sinon on place le régulateur près de la batterie
  • quand c'est possible : fusible intégré ; s'il ne l'est pas, c'est à vous de le poser (à 20 cm environ de la batterie) ; ampérage du fusible = celui du régulateur (au moins)
  • fonctions facultatives, à vous de voir, dans ce cas le régulateur a 2 sorties dont une nommée LOAD (en Anglais) qui sort du 12V stabilisé pour :
    • branchement pour l'entretien de la batterie moteur (intéressant si vous hivernez dehors l'hiver)
    • branchement pour alimenter un frigo AES, ou tout autre consommateur de courant
    • prise pour afficheur déporté, pour vous indiquer le courant instantané produit etc...
IMPORTANT : si votre régulateur a un bornier à vis (ce qui est fréquent), vérifiez que du câble de 10 mm2 au moins peut être branché sur le bornier.
Vérifiez si vous travaillez en 24V en entrée du régulateur, que le courant de sortie n'est pas limité (par exemple à 15A pour un régulateur supposé fournir du 30A en 12V).

Si vous avez une batterie de 24V, divisez par 2 l'ampérage du régulateur calculé en 12V (et la section des fils).
Si vous avez une batterie de 48V, divisez par 4 l'ampérage du régulateur calculé en 12V (et la section des fils).



Mes formules magiques

Choix du régulateur :
I=P/10
I=intensité max en Ampères, P=puissance des panneaux en W
Exemple : 300W de panneaux, il faut un régulateur de 300/10=30A pour des batteries 12V ; valeur à diviser par 2 pour des batteries 24V et par 4 pour des batteries 48V.
A noter qu'on peut faire le raisonnement inverse : je veut charger ma batterie avec du 20A maximum, combien me faut t-il de surface solaire ?
I=P/10 donc I=10xP, soit 200W



Calcul de la valeur approchée de la section S d'un fil en 12V :
S=(IxL)/10 (on prend le standard de section supérieur)
I=intensité max en Ampères, L=longueur en mètres du câble entre 2 appareils
Exemple : intensité 30A, L=3m, alors S= 90/10=9mm2 (on prend du 10mm2, car il n'existe pas de fil de 9mm2 de section)


Ajout du 16/09/2015 :
Attention, si vous avez une batterie lithium il n'existe pas à ma connaissance de paramètre spécifique ; il faut donc prendre le type GEL et surtout s'assurer que la fonction de floating (maintien de la charge) peut être neutralisée (les régulateurs de qualité le font, sinon on la règle à 13,2V). En effet, les batteries lithium ne supportent pas les surcharges.

Un lecteur m'a signalé les régulateurs MPPT VOTRONIC (société Allemande) qui gère les batteries lithium, et à une sortie vers un frigo AES. Ce produit non diffusé en France peut être commandé sur internet. Voir la documentation en Anglais.









jeudi 2 janvier 2014

Quel gonfleur pour les roues du camping car ?














En camping car, un gonfleur est indispensable pour des raisons de sécurité.
Pourquoi ? parce que nos véhicules sont très chargés (voire trop), et parfois ils dépassent la charge limite autorisée ; il en résulte que les pneumatiques sont très sollicités ; il faut donc veiller à ce qu'ils ne soient pas sous-gonflés (ce qui entraîne un risque d'éclatement du pneu, et donc des dégâts importants !).

Il faut choisir un gonfleur avec un manomètre précis ; les appareils bas de gamme indiquent la pression à 200g près, ce qui est pour nous dangereux ; et qui dit précision dit plus cher.



Quelle utilité pour un gonfleur ?
  • contrôler le bon gonflage de vos pneus : opération à faire chaque semaine en cours de voyage ; respectez scrupuleusement le gonflage préconisé par le constructeur ; mieux vaut être surgonflé que sousgonflé
  • gonfler des appareils annexes :
    • roues de vélo
    • canoe, stand up paddle etc...
  • vidanger vos tuyaux d'eau lors de l'hivernage du camping car
  • dépoussiérer un appareils... 



Quels sont les types de gonfleurs ?

Il y a les gonfleurs à pied et les gonfleurs électriques que l'on branche sur une prise allume cigare.

Le gonfleur à pied doit être avec double piston pour avoir une bonne pression ; pour un bon modèle il faut compter environ 45 € (exemple le modèle 9502MIC de chez Michelin).
Avantages :
  • il ne tombe pas en panne moteur ; il faut quand même chaque année lubrifier ses pistons
  • il n'a pas besoin de source d'énergie


Le gonfleur électrique doit être choisi avec un manomètre digital qui est toujours plus précis qu'un à aiguille.
Achetez une marque connue pour avoir un SAV qui fonctionne.
Attention à 2 contraintes à prendre en compte :
  • en général le câble électrique mesure 3m de long ; cela permet de gonfler les 2 roues avant ; mais pour les 2 roues arrières cela veut dire que l'on a à l'arrière du véhicule une prise allume cigare et une fenêtre ou une porte
  • ne pas laisser tourner l'appareil plus de 10 minutes d'affilée sous peine de griller le moteur ; après il doit refroidir 10 mn environ

Certains modèles permettent de régler la pression souhaitée, le gonflage s'arrête quand la pression est atteinte ; c'est le cas du Black et Decker ASI300 qui vaut autour de 60 €.


Personnellement j'ai choisi le Michelin électrique qui vaut autour de 60 €, mais que j'ai payé 35 € sur le site web Cdiscount. Eh bien, je n'en suis pas content du tout ! en effet, la pression ne peut être vérifiée pendant le gonflage.
Je vais donc passer au gonfleur à pied (tout ce qui est simple est beau !)


Allez, bons voyages, et surtout n'oubliez pas votre sécurité !

Mise à jour du 22 Mai 2017 : Black et Decker commercialise un gonfleur électrique sur batterie ; cette appareil a été testé avec succès par Auto Plus