les systèmes photovoltaïques

52
Ressources naturelles Canada Natural Resources Canada Guide de l’acheteur Les systèmes photovoltaïques photovoltaïques

Upload: truongtruc

Post on 05-Jan-2017

229 views

Category:

Documents


6 download

TRANSCRIPT

Page 1: Les systèmes photovoltaïques

Ressources naturellesCanada

Natural ResourcesCanada

Guide de l’acheteur

Les systèmes

photovoltaïques photovoltaïques

Page 2: Les systèmes photovoltaïques

La mosaïque numérique du Canada qui apparaît sur la page couverture est réalisée parRessources naturelles Canada (Centre canadien de télédétection) et est une image composite plusieurs images satellites. Les nuances de grisé reflètent les différences de densité de la couverture végétale.

Les systèmes photovoltaïques : Guide de l’acheteur

Le présent guide est offert à des fins d’information seulement. Les opinions qu’il renferme ne sont pas nécessairement celles du gouvernement du Canada. Rien dans le présent guide ne doit être interprété comme étant une recommandation à l’égard des produits ou des entitéscommerciales qui peuvent y être mentionnés. Le gouvernement du Canada, ses ministres, sesreprésentants, ses employés et ses agents ne donnent aucune garantie à l’égard du présent guideet n’assument aucune responsabilité qui pourrait découler de son contenu.

Pour obtenir des exemplaires supplémentaires de cette publication ou d'autrespublications sur l'efficacité énergétique offertes gratuitement, veuillez vousadresser à :

Direction des ressources en électricitéProgramme d'encouragement aux systèmes d'énergie renouvelablesRessources naturelles Canada580 rue Booth, 11ième étageOttawa, ON K1A 0E4

Sans frais : 1 877 722-6600

Courriel : [email protected] : www.rncan.gc.ca/penser

© Sa Majesté la Reine du Chef du Canada, 2003

No de catalogue : M92-28/2001FISBN : 0-662-86306-2

Also available in English under the title:Photovoltaic Systems: A Buyer’s Guide

Papier recyclé

Page 3: Les systèmes photovoltaïques

1

À propos de ce guide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

1. Qu’est-ce qu’un système photovoltaïque (solaire électrique)? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Énergie photovoltaïque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Fonctionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3Trois genres de systèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

2. Pourquoi s’intéresser aux systèmes photovoltaïques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Avantages des systèmes PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Limites des systèmes PV . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

3. Systèmes photovoltaïques en usage au Canada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Chalets et résidences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9Électrification de pavillons en forêt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12Applications relatives aux loisirs ou aux appareils mobiles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13Agriculture . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15Systèmes sur mesure . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

4. Achat d’un système photovoltaïque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Se préparer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Où trouver des systèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17Choisir un distributeur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18Prendre une décision . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

5. Installation et entretien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Installation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Montage des modules . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20Abri des accumulateurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22Entretien . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

6. Estimation des besoins . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241re étape : Estimation des besoins en électricité . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242e étape : Dimensionnement approximatif du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

7. Exemples de calculs de dimensionnement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311er exemple : Système de chalet d’été – La famille Nguyen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312e exemple : Système d’une résidence éloignée occupée toute l’année – La famille Tremblay . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

8. Information technique sur les composants du système . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Technologie photovoltaïque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35Caractéristiques électriques du module : la courbe courant-tension (I-U) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36Autres composants des systèmes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

Annexe A . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 401re étape : Estimation des besoins en électricité (en Wh/j) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 402e étape : Dimensionnement approximatif du système photovoltaïque . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

Annexe B Charges types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42Puissance nominale type d’appareils courants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

Annexe C Éclairage éconergétique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43Comparaison de systèmes d’éclairage types . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43

Lexique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44

Où se renseigner davantage sur l’énergie solaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46

Questionnaire à l’intention du lecteur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47

Table des matières

Page 4: Les systèmes photovoltaïques

Les renseignements contenus dansles pages suivantes s’adressent à quienvisage de se procurer un systèmephotovoltaïque pour :

• un chalet ou une résidencesituée dans un endroit isolé;

• des applications relatives auxloisirs ou aux appareils mobiles;

• l’agriculture;

• un gîte situé en régionéloignée;

• le système d’éclairage d’unendroit isolé.

Le présent guide vise à vous aider à déterminer si le recours à un système photovoltaïque est uneoption adaptée à vos besoins d’approvisionnement en électricitéconcernant l’un ou l’autre desusages susmentionnés. On y décritdes systèmes photovoltaïques typiques et novateurs, en faisantmention d’installations réussies au Canada, et on y dresse une listedes points à considérer avant decommuniquer avec un distributeur(ainsi que les questions auxquellesce dernier doit être en mesure de répondre).

Chacune des sections du guide estdivisée en rubriques courtes et simples à comprendre, de sorte quevous pouvez parcourir le documenten commençant par les sujets quivous intéressent ou le lire d’unbout à l’autre. Vous y trouverezdivers formulaires destinés à vousaider à évaluer vos besoins en électricité et en énergie.

Après la lecture de ce guide, vousdevriez en savoir suffisamment surles systèmes photovoltaïques pourpouvoir en discuter avec un distribu-teur et, avec l’aide de ce dernier,évaluer le meilleur type de systèmephotovoltaïque pour répondre àvos besoins – actuels et à venir. Leprésent guide fournit uniquementdes estimations et n’a pas la préten-tion de remplacer l’expertisetechnique nécessaire à la concep-tion détaillée et à l’installation d’un système. Aucune mention deproduits ou d’entreprises dans cetexte ne doit être perçue commeune recommandation ou uneforme de promotion.

2

À propos de ce guide

Page 5: Les systèmes photovoltaïques

Énergie photovoltaïqueLe terme « photovoltaïque », sou-vent abrégé par les lettres PV, a étéformé à partir des mots « photo »,un mot grec signifiant lumière, et« Volta », le nom du physicien italien Alessandro Volta, qui ainventé la pile électrochimique en1800. L’effet photovoltaïque, c’estla conversion directe de l’énergiesolaire en électricité. Cette tech-nologie ne produit pas de chaleur,contrairement aux chauffe-eau etaux chauffe-piscines solaires rési-dentiels. Elle diffère également dela technologie utilisée dans les centrales thermodynamiquessolaires où l’énergie solaire concentrée sert à produire de lavapeur qui active une turbine raccordée à un groupe électrogène.

Les systèmes photovoltaïques necontiennent aucune pièce mobile.Ils sont fiables, requièrent peu d’entretien, sont silencieux et neproduisent aucune émission de polluants. Ce sont des systèmesmodulaires : les éléments de base(modules de cellules solaires) sontvendus dans un vaste éventail decapacités d’alimentation électriquequi vont d’une fraction de watt(par exemple les montres et les calculettes à pile solaire) à plus de 300 watts. L’interconnexion desmodules permet d’obtenir la puis-sance qu’exige votre application.Certaines centrales PV de démons-tration produisent une puissanceallant jusqu’à plusieurs mégawatts,bien que la plupart des systèmesinstallés soient de dimension beaucoup plus modeste.

FonctionnementEn général, les cellules photo-voltaïques sont constituées dematériaux semiconducteurs spé-ciaux qui permettent aux électrons,qui sont excités lorsque le matérielest exposé à la lumière du soleil,d’être libérés de leurs atomes. Une

fois libérés, ils se déplacent dans lematériau et forment un courantélectrique. Le courant circule dansune seule direction (comme auxbornes d’une pile) et c’est pourquoion dit que cette électricité est àcourant continu (c.c.).

3

▲Les modules PV convertissent la lumière solaire directement en électricité.

Modules de cellules

Électricité

▲Les accumulateurs permettent aux systèmes PV de fournir de l’électricité durant les périodes sans soleil.

Jour Nuit

1. Qu’est-ce qu’un système photovoltaïque (solaire électrique)?

Page 6: Les systèmes photovoltaïques

L’énergie produite par les modulesphotovoltaïques peut être utiliséeimmédiatement ou emmagasinéedans les accumulateurs pour être consommée plus tard.Généralement, le surplus d’énergieproduit par les systèmes PVautonomes durant les périodesd’ensoleillement est emmagasinédans les accumulateurs. Cesderniers fournissent ensuite l’élec-tricité nécessaire pendant la nuit ou lorsqu’il n’y a pas suffisammentde rayonnement solaire. Dans cessystèmes, la puissance électrique du champ de modules et la capacitédes accumulateurs sont soigneuse-ment déterminés afin d’obtenir un rendement optimal.

Certaines applications des systèmesautonomes, tel le pompage del’eau, ne nécessitent pas d’accumu-lateurs. L’eau est pompée lorsque le soleil brille et est emmagasinéedirectement dans un réservoir au-dessus du point d’utilisation, ce qui rend l’eau accessible par simple effet de gravité.

D’autres systèmes photovoltaïquesconvertissent l’électricité encourant alternatif (c.a.) et trans-fèrent leur surplus d’électricité auréseau auprès duquel ils s’approvi-sionnent pendant la nuit oulorsque le rayonnement solaire est insuffisant. On parle alors desystèmes connectés à un réseau ou en interaction avec un réseau.

Trois genres de systèmes Les trois genres de systèmes photovoltaïques que l’on rencontregénéralement sont les systèmesautonomes, hybrides et connectés à un réseau. Les deux premiers sontindépendants du service public de distribution d’électricité; on les retrouve souvent dans lesrégions éloignées.

Systèmes autonomesLes systèmes autonomes dépendentuniquement de l’énergie solairepour répondre à la demande d’électricité. Comme nous l’avonsmentionné auparavant, ils peuventcomporter des accumulateurs – quiemmagasinent l’énergie produitepar les modules au cours de lajournée – servant la nuit ou lors

des périodes où le rayonnementsolaire est insuffisant. Ces systèmes peuvent également répondre auxbesoins d’une application (parexemple, le pompage de l’eau) sans recours aux accumulateurs. En règle générale, les systèmes PVautonomes sont installés là où ilsconstituent la source d’énergie électrique la plus économique.Vous pouvez tout de même opterpour un système hybride pour des raisons environnementales ouparce que vous avez besoin d’unsystème fiable ou qui fonctionnesans être relié à un réseau.

4

▲Système sans accumulateurs

▲Système doté d’accumulateurs

▲Système PV hybride

Systèmes PV autonomes Systèmes hybrides

Champ de modules

Matériel deconditionnement

Matériel decondition-nement

Matériel deconditionnement

Batteried’accumulateurs

Champ de modules

Pompe Accumulateur

Deuxièmesource

d’énergie

Charges Charges

Champ de modules

Page 7: Les systèmes photovoltaïques

Systèmes hybridesLes systèmes hybrides, qui sontégalement indépendants desréseaux de distribution d’électricité,sont composés d’un générateurphotovoltaïque combiné à une éolienne ou à un groupe électrogèneà combustible, ou aux deux à lafois. Un tel système s’avère un bon choix pour les applications qui nécessitent une alimentation continue d’une puissance assezélevée, lorsqu’il n’y a pas assez delumière solaire à certains momentsde l’année, ou si vous désirez diminuer votre investissement dans les champs de modules photovoltaïques et les batteriesd’accumulateurs.

Systèmes connectés à un réseauLes systèmes de production d’énergie photovoltaïque connectésà un réseau sont une résultante de la tendance à la décentralisation du réseau électrique. L’énergie est produite plus près des lieux de con-sommation – et non pas seulementpar de grandes centrales thermiquesou hydroélectriques. Au fil dutemps, les systèmes connectés à un réseau réduiront la nécessitéd’augmenter la capacité des lignesde transmission et de distribution.Un système connecté à un réseauproduit sa propre électricité etachemine son excédent d’énergievers le réseau, auprès duquel il s’approvisionne au besoin; cestransferts éliminent le besoin d’acheter et d’entretenir une batterie d’accumulateurs. Il est toujours possible d’utiliser ceux-cipour servir d’alimentation d’appoint lorsque survient unepanne de réseau, mais ce n’est pas nécessaire.

Les systèmes plus petits comportentun boîtier – renfermant un petitconvertisseur synchrone coordonnéau réseau – installé à l’endos dechaque panneau. Les systèmes plusimportants comportent un grandonduleur qui peut être relié àplusieurs panneaux (tout commedans le cas des systèmes non

connectés). Ces deux dispositifsconvertissent le courant continu en courant alternatif et ils synchro-nisent le courant de sortie à celuidu réseau afin de ralentir le comp-teur électrique. Si la puissance desortie du système photovoltaïqueest moindre que la consommation,le compteur ralentit. Au contraire,

5

▲Les compresseurs d’oxygénation de l’eau et les pompes à eau sont des exemples d’applications photovoltaïques qui n’exigent pasd’accumulateurs. Photo gracieusetéd’Environergie Québec Inc.

▲Les résidences ou chalets en régionéloignée peuvent être approvisionnésen électricité sans dépendre de l’ex-pansion d’un réseau de distribution.Photo gracieuseté de Solener Inc.

▲Systèmes de production photovoltaïque centralisés et décentralisés.

Systèmes connectés à un réseau

Générateur PV centralisé

Compteur

Compteur

Réseau

Productiondécentralisée

Page 8: Les systèmes photovoltaïques

si elle l’excède, le compteur tourneà rebours et accumule un crédit. Ce crédit peut être utilisé auprès du service de distribution quand le soleil est absent. Expliquéautrement, le réseau de distributiontient lieu de batterie d’accumula-teurs sans limite. Dans la plupartdes régions du Canada, vous devezobtenir l’autorisation du servicepublic de distribution avant de luifournir de l’électricité légalement.

La majeure partie des coûts d’unsystème connecté à un réseau estattribuable à la fabrication desmodules photovoltaïques qui lecomposent. Ces coûts de produc-tion ont connu des réductionsimportantes au cours des dernièresannées, et on s’attend à ce quecette tendance se poursuive. Parconséquent, ce genre de systèmedevient de plus en plus abordable.Dans certaines régions urbaines au climat chaud, le coût par kilo-wattheure d’électricité produit parun système photovoltaïque con-necté à un réseau équivaut à celuiproduit par les autres formes deproduction d’électricité. Dans lesrégions où le rayonnement solaireest moindre, la rentabilité de ce type de système est encore marginale. Toutefois, il y a possi-bilité de réaliser des économies aux périodes de pointe là où la climatisation provoque unedemande accrue pendant l’été. Onparle aussi d’économies lorsque les modules PV peuvent remplaceravantageusement les matériaux detoiture traditionnels ou le recouvre-ment mural extérieur habituel des bâtiments. Ces économies réaliséesau chapitre des matériaux font ensorte que le coût du kilowattheure

tiré des systèmes PV connectés à un réseau devient de plus en plusconcurrentiel.

Il existe un certain potentiel demarché pour les systèmes résiden-tiels photovoltaïques connectés àun réseau, mais leurs coûts doiventdiminuer encore avant qu’ils nepuissent mieux concurrencer lestaux peu élevés de l’électricitéofferts actuellement presquepartout au pays. Cependant, il vaut la peine de souligner quel’électricité photovoltaïque est uneforme d’énergie « verte » et qu’à cetitre, elle a une plus grande valeur.Toutefois, cette valeur est subjec-tive, et elle doit être exprimée enchiffres lorsqu’on envisage l’achatd’un tel système. Il faut chiffrer lavaleur d’éviter la pollution produitepar des sources traditionnelles ainsique la valeur du coût de distribu-tion évité.

Pour installer un système photo-voltaïque, vous devez payer le coûtd’investissement puis l’amortir surles années suivantes. À l’opposé,vous ne payez l’électricité d’un service public de distribution qu’àmesure que vous la consommez. Le coût initial du système PV peutsembler lourd vu que l’électricitéqu’il produit risque de coûter pluscher par kilowattheure que le prixdemandé par le service public. Maisl’utilisation d’un système photo-voltaïque écologique peut aussi êtrerattachée à la question de la qualitéde vie, au même titre qu’on peutchoisir entre un véhicule éconergé-tique et un véhicule loisir travailqui consomme une grande quantitéde carburant.

6

▲Cette résidence d’Edmonton, en Alberta, est équipée d’un système de 2,3 kW connecté au service local d’électricité. Il produit environ 2 500 kWh par année. Le coût d’investissement en 1995 s’élevait à 28 000 $.

Page 9: Les systèmes photovoltaïques

Si vous avez besoin d’une sourced’électricité fiable dans un endroitoù vous n’avez pas accès à unréseau électrique, l’énergie photo-voltaïque peut s’avérer la solutionla plus appropriée et la plusrentable. Bien des régions duCanada qui possèdent un climatcontinental sec bénéficient dumême nombre d’heures d’ensoleil-lement que certains paysméditerranéens. Un système photo-voltaïque utilisé pendant l’été auCanada peut tirer profit de la quan-tité substantielle d’énergie solairedisponible. Contrairement à ce quepensent bien des gens, les systèmesPV convertissent la lumière solaireen électricité plus efficacement à debasses températures. Cependant, lesmois d’hiver canadiens donnentlieu à deux fois moins d’heuresd’ensoleillement que l’été; mais levent d’hiver souffle avec force àbien des endroits, ce qui rendlogique l’utilisation d’une éoliennecombinée au système. Un groupeélectrogène à combustible est alorsutilisé uniquement pour l’alimenta-tion d’appoint.

L’énergie photovoltaïque peut servir :

• à alimenter des lampes, desradios, des téléviseurs, des pom-pes et plusieurs autres appareilsd’usage courant au chalet et àla maison;

• à alimenter des clôtures élec-triques, des pompes à eau etd’autres dispositifs employés en agriculture;

• à faire fonctionner les systèmesde pompage et de circulation del’eau des installations d’aqua-culture et de pêche sportive;

• à assurer une source d’électricitéfiable aux gîtes et aux camps de chasse et de pêche;

• à charger une batterie ou à en maintenir la charge lorsd’activités de loisirs faisantappel à des véhicules de plaisance ou des voiliers, par exemple;

• à alimenter des appareils portatifs tels que des ordinateurs;

• à alimenter des appareils d’éclairage extérieur;

• à assurer une source d’électricité fiable pour de nombreuses applicationscommerciales;

• à réduire les factures mensuelles du service de distribution d’électricité.

Avantages dessystèmes PVLes utilisateurs de systèmes photovoltaïques apprécient leurfonctionnement silencieux, àfaible entretien, non polluant, sûr et fiable ainsi que le degréd’indépendance qu’ils procurent.Pour quelle autre raison devriez-vous envisager d’acheter un telsystème? Si votre habitation estsituée à bonne distance d’unréseau électrique, il peut êtremoins coûteux de produire votrepropre électricité plutôt que depayer pour l’installation de lignesde transmission visant à raccordervotre système au réseau. Lesgroupes électrogènes au diesel, à l’essence ou au propane con-tituent les options de rechangecourantes, mais bien des gens lestrouvent bruyants, polluants etcoûteux à entretenir et à fairefonctionner. En outre, il est peulogique de mettre en marche ungroupe électrogène de 5 kW pouralimenter quelques ampoules de 100 watts. Les systèmes photo-voltaïques permettent de limiterles inconvénients des génératricesen les utilisant uniquement entant qu’appareils d’appoint.

7

ns-

2. Pourquoi s’intéresser aux systèmes photovoltaïques

Page 10: Les systèmes photovoltaïques

Lorsque le coût d’investissementest à considérer, ou que l’énergiephotovoltaïque à elle seule ne peut remplacer le groupe électrogène déjà installé, il estpossible d’ajouter une éoliennecomme composante d’un systèmephotovoltaïque hybride afin delimiter l’utilisation du groupeélectrogène. Un tel système derecharge intermittent est plus efficace qu’un groupe électrogènequi fonctionne sans arrêt à basrégime. Il permet non seulementde réaliser des économies de com-bustible et de réduire les coûtsd’entretien, mais la durée de vie utile du groupe électrogènes’en trouve allongée. Également,puisque les panneaux PV et labatterie d’accumulateurs sontmodulaires, vous pouvez dévelop-per graduellement votre systèmeau fur et à mesure que votre budget vous le permet ou suivantl’accroissement de vos besoins.

Limites des systèmes PVIl est essentiel de réaliser que lessystèmes photovoltaïques entraî-nent un investissement importantde l’acheteur et que l’électricitéqu’ils produisent coûte plus cherque l’énergie bon marché des services publics au Canada. Parconséquent, vous devez réserverl’électricité issus des modules, del’onduleur et du système de stoc-kage à des appareils, à des outils et à des dispositifs d’éclairage trèséconergétiques.

Bien qu’il soit techniquement possible, le chauffage à l’énergiephotovoltaïque n’est pas recom-mandé. Vous pouvez obtenir de la chaleur plus efficacement avecun système solaire thermique. Unchauffe-eau solaire produit plusd’eau chaude à moindre coût quetout appareil alimenté à l’énergiephotovoltaïque1. Par ailleurs, dansla cuisine, il est généralement plusrentable et plus pratique d’utiliserune cuisinière au propane ou au

gaz naturel plutôt qu’à l’électricitésolaire. Les résidences et les chalets qui dépendent de systèmes PVautonomes comptent souvent unfour au bois pour la cuisine et lechauffage des locaux. Quant auxréfrigérateurs, ils deviennent deplus en plus éconergétiques, desorte qu’il est désormais possible de les alimenter par l’énergie photovoltaïque. Malheureusement,les réfrigérateurs et congélateurstrès éconergétiques se vendent toujours très cher, mais il est main-tenant possible de se les procurerchez les distributeurs de produitsphotovoltaïques.

D’un point de vue économique, on recommande de commencer par envisager l’achat d’appareilséconergétiques pour ensuite dimen-sionner le système photovoltaïqueen fonction de la consommationréelle réduite d’électricité. À titred’exemple, l’utilisation de tubes fluorescents compacts réduira votreconsommation d’électricité liée àl’éclairage d’environ 80 p. 100.

8

1 Pour de plus amples renseignements, procurez-vous un exemplaire de la brochure Les chauffe-eau solaires : guide de l’acheteurauprès de Ressources naturelles Canada. Composez le numéro sans frais 1 800 387-2700 ou visitez le site Webhttp://www.rncan.gc.ca/penser.

Page 11: Les systèmes photovoltaïques

9

Exemple 1 : Chalet dans un lieu isolé doté d’un systèmePV autonome classique

Ce chalet, bâti loin du réseau de distribution d’électricité, utilise l’énergie photovoltaïque pour alimenter en courant continu (c.c.)plusieurs lampes fluorescentes,quelques lampes halogène et unepompe à eau, qui fournit l’eaucourante aux résidents. La cuisinièreet le réfrigérateur fonctionnent aupropane. Aucun onduleur n’est requis,mais il est possible d’en ajouter un en tout temps si des charges de courant alternatif (c.a.) sont ajoutées.

Le système du chalet comporte :

• deux modules PV de 75 W (150 W de puissance);

• un régulateur de 20 A;

• un panneau de distribution à fusibles;

• une batterie d’accumulateurs;

• un second système PV qui alimenteune petite lampe c.c. extérieurereliée à un panneau de 8 W et à un accumulateur.

Le chalet est habité principalementdurant les fins de semaine et pendantles vacances, ce qui explique lagrande capacité d’accumulateurs par rapport à la surface des modulesphotovoltaïques. Cette façon de faire permet de disposer d’une plusgrande quantité d’énergie durant les deux jours d’occupation, et lesmodules rechargent les accumula-teurs pendant les cinq autres jours de la semaine. Ce système fonctionnedepuis 1997 et n’a nécessité à ce jour aucun entretien.

▲Photo gracieuseté de Cimat enr.

L’emploi de la technologie photo-voltaïque se répand rapidement à la fois dans les pays industrialisés et en développement. Bien que l’industrie photovoltaïque canadienne ait connu un essor considérable au cours de la dernièredécennie, l’emploi de cette sourced’énergie demeure relativementlimitée, partiellement en raison des tarifs peu élevés des servicespublics, mais aussi en raison demythes solidement ancrés dans l’esprit des gens, parmi lesquels :

Mythe :« Il n’y a pas assez de lumière solaire au Canada. »

Mythe :« La technologie solaireélectrique n’est pas efficace dans les climats froids. »

Mythe :« La technologie photovoltaïque n’a pas fait ses preuves. »

Mythe :« Les systèmes photovoltaïques sonttrop dispendieux. »

Des milliers de systèmes PV d’unbout à l’autre du Canada (et desmillions de systèmes installéspartout dans le monde), destinés à une multitude d’applications, ont fait la preuve que ces mythesétaient faux. Il est vrai que les con-ditions au Canada représentent undéfi particulier quant à l’emploi del’énergie photovoltaïque, mais unsystème adéquatement conçu peut s’avérer une source d’énergiefiable dans la plupart des régionséloignées. Dans les pages qui suivent, les systèmes donnés enexemple montreront les possibilitésde cette technologie.

Chalets et résidencesDe plus en plus de Canadiens et de Canadiennes ont recours aux systèmes photovoltaïques pourfaire fonctionner les lampes etappareils électroménagers deschalets ou des résidences qui nesont pas connectés à un réseaupublic. À l’instar de ces proprié-taires, vous apprécierez cessystèmes photovoltaïques parce qu’ils sont silencieux, sûrs,polyvalents et fiables et qu’ils nerequièrent que peu d’entretien etne causent pas de pollution. Enrègle générale, ces systèmes cons-tituent une option rentable pourles chalets et résidences situés àplusieurs centaines de mètres d’unréseau de distribution; par contre,ce n’est pas encore le cas dans lesendroits où l’on a facilement accèsau réseau.

3. Systèmes photovoltaïques en usage au Canada

Page 12: Les systèmes photovoltaïques

10

Exemple 2 : Résidence d’étésituée sur une île du fleuveSaint-Laurent, près deMontréal (Québec), alimentéepar un système PV autonome

Les lignes électriques du Québec ont subi des dommages majeurs pardeux fois au cours des cinq dernièresannées, notamment lors de lagrande tempête de verglas qui a sévi en 1998. À l’un de ses clientsqui possède un chalet d’été sur une île, Hydro-Québec a décidé defournir un système photovoltaïqueau lieu d’entretenir une ligne detransmission électrique de 200 mreliant l’île à la terre ferme.

La demande moyenne d’électricitédu chalet est de 5,5 kWh/j (ce quiest très peu élevé par rapport à lanormale au Canada); elle sert, princi-palement au cours de l’été, à fairefonctionner l’éclairage, les appareilsélectroménagers, les outils élec-triques, les pompes à eau et depiscine, le système d’alarme, etc. On calcule que la charge diminue de 75 p. 100 durant l’hiver, lorsqueseuls l’éclairage extérieur et le système d’alarme sont en fonction.

Trois solutions ont été étudiées : le remplacement de la ligne aérienne de transport d’électricité,l’installation d’un câble sous-marinet l’emploi d’une source d’énergie

renouvelable. En vertu des règlements de la Garde côtière canadienne, la nouvelle ligne aérienne devait être installée aumoins de 10 à 15 m plus haut quel’ancienne. Il aurait été très coûteuxpour Hydro-Québec d’installer uncâble sous-marin, compte tenu duniveau élevé de biphényles poly-chlorés (BPC) dans les sédiments du Saint-Laurent. En novembre 1997,Hydro-Québec a décidé d’étudierdes options de rechange. Un systèmephotovoltaïque indépendant a étépréféré à une éolienne en raison dela possibilité de vents faibles dans la région de Montréal durant l’été.

Finalement, le choix s’est arrêté sur un système photovoltaïqueautonome parce que les besoinsd’électricité durant l’hiver représen-tent environ le quart de la demandeen été. Cette option permet d’éviterla nécessité d’entretenir un groupeélectrogène à combustible. Le système comporte :

• 12 modules PV de 90 W, d’unecapacité totale d’un peu plus de 1 kW à 12 V c.c. (volts àcourant continu);

• le poteau déjà en place d’Hydro-Québec, utilisé pour soutenir la structure;

• un abri extérieur bien aéré fournipar le propriétaire pour entreposerles accumulateurs et les compo-sants du système (pas toujoursnécessaire);

• un régulateur solaire de 40 A;

• un onduleur à onde sinusoïdale de qualité de 2,5 kW à 120 V c.a.(volts alternatifs) d’une capacité de surtension de 8 kW;

• une batterie d’accumulateursd’une capacité de 1 595 Ah et de 12 V c.c.

Les accumulateurs assurent uneautonomie de sept jours dans desconditions sans soleil, en fonction de la charge quotidienne prévue.Cependant, le propriétaire de la résidence sait qu’il doit contrôler laconsommation d’électricité lorsqueles bulletins météorologiques annon-cent un ennuagement ou de lapluie. Par conséquent, on a installéun compteur affichant la réserved’énergie emmagasinée dans lesaccumulateurs (selon la consomma-tion courante) et le taux de chargeprovenant du champ de modules.

Hydro-Québec a financé l’installationdu système photovoltaïque, même si le coût de l’électricité produites’élevait à plus de dix fois son prixrégulier (environ 60 ¢/kWh contre6 ¢/kWh). Les économies réaliséessur l’entretien de la ligne électriquejustifiaient cet investissement. Hydro-Québec a également prévu lefinancement nécessaire au remplace-ment des composants du systèmelorsqu’ils seront désuets (25 ans pour les modules photovoltaïques,notamment). Après deux saisonsd’utilisation, Hydro-Québec et lepropriétaire étaient tous deux satisfaits de la performance du système photovoltaïque. Il arrive à répondre à la demande accrueprovoquée par l’utilisation de lalaveuse, du grille-pain, des lampes,des pompes, etc., durant les fins de semaine où jusqu’à 16 membres de la famille occupent toutes lespièces du chalet.

Page 13: Les systèmes photovoltaïques

11

Exemple 3 : Système hybridePV-diesel au Tarryall Resort,Catherine Lake, près deKeewatin (Ontario)

Le Tarryall Resort est ouvert d’avril à octobre. Ce centre de villégiaturecompte sept chalets et un pavilloncentral qui peut loger jusqu’à12 personnes. Les chalets sontéquipés de lampes et d’appareilsménagers alimentés au propane. On se sert de l’électricité à longueurd’année dans le pavillon central pourfaire fonctionner des appareils detoutes sortes, dont une laveuse, ungrand congélateur, une pompe àeau, des téléviseurs, des lampes etdes outils électriques. Le centre estsitué à 6 km du réseau de distribu-tion électrique. Les propriétaires ontexaminé la possibilité d’un raccorde-ment au réseau en 1980, mais lecoût de branchement était estimé àplus de 80 000 $.

Les propriétaires ont plutôt décidéd’améliorer l’efficacité énergétiquedu pavillon. Ils ont remplacé lesappareils d’éclairage par des lampesfluorescentes de 12 V à meilleur rendement, ont doté la pompe àeau d’un moteur plus petit, installédes minuteries à l’éclairage extérieur

et placé le congélateur dehors en hiver. L’emploi d’appareils d’éclairage à meilleur rendement aeu un effet notable sur la consom-mation quotidienne d’électricité.

Jusque-là, la production d’électri-cité du camp avait été assurée pardeux génératrices au diesel (laprincipale, de 7,5 kW, fonction-nant 24 heures sur 24, et l’autre, d’appoint, de 3,0 kW). Le coûtélevé du combustible diesel adécidé les propriétaires à étudier le potentiel offert par un systèmehybride photovoltaïque-diesel.

En 1986, les propriétaires ont installéun système hybride composé deséléments suivants :

• un champ de modules PV de 564 W;

• une batterie de 24 accumulateursde 2 V à décharge profonde;

• le groupe électrogène au diesel de7,5 kW déjà en place.

La consommation de combustiblediesel du camp a beaucoup diminuédepuis l’installation du systèmehybride. Le groupe électrogène n’estmis en marche désormais que tousles trois ou quatre jours, pour unepériode de dix heures environ, pour recharger les accumulateurs.Auparavant, il brûlait du combustiblesans arrêt pour générer le quart environ de sa puissance nominale.Les panneaux photovoltaïques fournissent à peu près 15 p. 100 del’énergie nécessaire à l’exploitationde l’établissement. Ils assurent égale-

ment une faible charge d’entretien àla fin du cycle de charge, ce qui pro-longe la vie utile des accumulateurset accroît l’efficacité du système. Par ailleurs, comme le groupe électrogène est employé de façonplus efficace grâce à son intégrationau système hybride, sa vie utile est prolongée et les vidanges d’huile, les mises au point et les réparationsmajeures ont diminué. Les économiesde combustible et d’entretien réali-sées au cours de la première annéed’utilisation seulement se sontélevées à environ 7 000 $.

Le coût initial élevé (36 000 $ en1986) du système hybride a étérécupéré en six ans d’exploitation.Les propriétaires du Tarryall Resortsont très satisfaits de leur système; ils apprécient particulièrement sapropreté et son fonctionnementsilencieux, qui constituent une netteamélioration par rapport au bruitcontinuel du groupe électrogène. Ilsont depuis ajouté quatre modulesPV, augmentant ainsi la puissanced’énergie solaire à 752 W. Cesmesures ont permis de réduire plus encore le recours au groupeélectrogène. Les accumulateursacide-plomb d’origine étaient tou-jours en usage en l’an 2000, après14 ans de service. Les propriétairesdu camp sont tellement satisfaits de la technologie photovoltaïquequ’ils ont décidé d’installer un système autonome (un module et un accumulateur à décharge profonde) pour éclairer chacun des sept chalets.

Page 14: Les systèmes photovoltaïques

Électrification depavillons en forêtPour les propriétaires d’un camp de pêche, un système hybride bien conçu pourrait présenter desavantages financiers, qu’il combinel’énergie photovoltaïque à ungroupe électrogène au diesel, à une éolienne ou aux deux. Le coût

de fonctionnement élevé de la pro-duction d’électricité par génératricedans les endroits éloignés peutinciter les propriétaires à chercherdes solutions de rechange, notam-ment les technologies d’énergierenouvelable. Dans bien des cas, un système hybride PV-diesels’avère intéressant puisqu’il estrentable, simple et fiable. Durant

les périodes de peu d’ensoleille-ment, le recours à la génératrice au diesel peut être diminué entirant l’électricité de la batterie d’accumulateurs et en faisant fonctionner le groupe électrogèneuniquement lorsque la réserve des accumulateurs baisse à un certain seuil.

12

Exemple 4 : Système hybrideau poste des gardes de parcsur l’île Huxley, réserve deparc national Gwaii Haanas

Située dans les îles Moresby(Colombie-Britannique), l’île Huxleytient lieu de bureau d’inscription des visiteurs de la réserve de parcnational Gwaii Haanas. Parmi cesderniers, on compte des scientifiquesqui visitent cette région qui estvouée à la protection de l’environ-nement. Le camp comprend unpavillon de 75 m2 doté d’une cuisinecomplète, de lits de camp pour quatre personnes et d’un bureauéquipé d’un téléphone par satellite,de radios VHF et d’ordinateurs. Pourrépondre à leurs besoins en électri-cité, les administrateurs du parc ontopté pour un système hybride nonconnecté au réseau. Il offre l’avan-tage, comparativement à un groupeélectrogène qui fonctionne sansarrêt, de nécessiter moins d’entretienet un ravitaillement moins fréquentet d’être plus silencieux.

Le système installé en 1996 comprend :

• un champ de modules PV de 600 W composé de huit modulesde 75 W;

• un onduleur à onde sinusoïdale de 4,0 kW;

• une batterie d’accumulateursacide-plomb de 38 kWh;

• un groupe électrogène à essencede 5,0 kW.

Afin de faciliter l’installation, toutesles composantes électriques ont étéassemblées au préalable et connec-tées à un panneau de 1,3 m2 avantla livraison. Le distributeur a égale-ment fourni un abri en aluminium àl’épreuve de l’eau afin d’y garder lesaccumulateurs et l’équipement élec-trique, qu’on a installé directementderrière le bloc d’hébergement. Unafficheur de l’état de charge desaccumulateurs ainsi qu’un circuit de contrôle à distance raccordé àl’onduleur et au groupe électrogèneont été placés sur un mur intérieur

du bâtiment pour accommoder le personnel du parc.

Le système énergétique intégré deGwaii Haanas est complètementautomatisé. Le générateur PV fournit la plupart de l’énergie et legroupe électrogène intervient aubesoin comme source d’appoint.Dans l’éventualité de mauvaisesconditions météorologiques ou d’une demande excessive, le groupe électrogène est pro-grammé pour se mettre en marchedès que la batterie d’accumulateursa perdu 50 p. 100 de sa chargenominale. De cette façon, les accumulateurs sont chargés avant qu’ils n’atteignent un seuild’épuisement qui risquerait de les endommager.

▲Photo gracieuseté de Soltek Solar Energy Ltd.

Page 15: Les systèmes photovoltaïques

Applications relatives auxloisirs ou auxappareils mobiles Il est bien possible que vous ayezdéjà recours à l’énergie solaire pouravoir l’heure, faire vos comptes ou agrémenter vos heures de loisir.Depuis quelques années déjà, nombre de produits, comme desmontres, des calculatrices et desjouets, sont alimentés à peu de frais par des piles photovoltaïquesfiables et pratiques. Équipés deminuscules cellules qui produisentde l’électricité même lorsque l’éclairage est mauvais, ces produitsde consommation fonctionnentsans piles coûteuses qui doiventsouvent être changées.

De nos jours, il existe aussi dans lecommerce des blocs d’alimentationphotovoltaïque qui servent à fairefonctionner des appareils plus gros.D’une capacité d’une fraction dewatt à bien plus de 100 watts, cesblocs peuvent être connectés ensérie ou en parallèle pour répondreà divers besoins. Ils peuvent servirde source d’alimentation directe ourecharger des accumulateurs. Cessystèmes pratiques sont employésau Canada pour alimenter toutessortes d’appareils, des radios, magnétophones à cassettes etcaméras aux articles de décorationde parterre, lampadaires et batteriesde voilier ou de planeur. La propreté et le fonctionnementsilencieux des systèmes PV sontconsidérés comme un atout majeurpour bien des activités de loisir.

Sur les véhicules de plaisance et les embarcations à moteur, les panneaux photovoltaïques peuventaider à recharger les batteries. Le principal avantage d’un tel

système, c’est qu’il parvient à maintenir l’état de charge de la batterie à bord, même durant les périodes prolongées oùl’équipement demeure inutilisé.

13

▲ Bien des propriétaires de véhicules de plaisance ont adopté la technologie photovoltaïque. Photo gracieuseté de Rozon Batteries Inc.

Les gens qui travaillent sur le terrainavec des ordinateurs portatifs apprécient l’autonomie que leur offre l’énergie photovoltaïque. Photo gracieuseté de Midnight Sun Energy Ltd.

Page 16: Les systèmes photovoltaïques

La technologie PV arrive au pôle Sud

Les explorateurs Bernard Voyer et Thierry Petry ont été les premiers Nord-Américains à atteindre le pôle Sud à ski sans assistance. Ils devaient chacun tirer un pulka (un traîneau qui ressemble à un toboggan) de 170 kg sur une surface inégale de bombements de glace stratifiée. Le rayonnement solaire était disponible 24 heures sur 24 durant l’expédition; cependant, la durée de l’ensoleillement utilisable variait entre 2 et 9 heures par jour (en moyenne5,5 heures par jour).

Besoins en électricitéLes explorateurs employaient un système photovoltaïque pour alimenter un téléphone par satellite sous des conditions climatiques extrêmes et commesource d’énergie d’appoint pour les accumulateurs au lithium d’une caméravidéo. Le système a été conçu pour alimenter l’équipement suivant :

Conversion en Wh par jour

• téléphone mobile 60 W (8 min/j) 60 W x 8/60 8 Wh/j

• ordinateur portatif 42 W (15 min/j) 42 W x 15/60 10,5 Wh/j

• système de positionnement 0,5 W (24 h/j) 0,5 W x 24 12 Wh/j

• caméra vidéo 20 W (12 min/j) 20 W x 12/60 4 Wh/j

Demande quotidienne totale moyenne : 34,5 Wh/j

Puisque la lumière solaire était utilisable en moyenne 5,5 heures par jour, l’équipe avait besoin d’une puissance de 6,3 W produite par les modules photovoltaïques (34,5 Wh/j ÷ 5,5 h/j).

▲ Photo gracieuseté de BernardVoyer Explorateur Inc.

• puissance : 2 x 5,5 W

• capacité de stockage : accumulateur acide-plomb : 12 V, 9 Ahnickel-cadmium : 12 V, 5 Ah

• poids total : 5 kg

Les conditions de fonctionnement étaient les suivantes :• température moyenne de -15 °C à -33 °C (décembre-janvier)

Le système a coûté 600 $.

14

Système d’alimentationL’équipe avait besoin d’au moinsdeux panneaux de 5,5 W (unedimension très courante) pour satisfaire les besoins prévus etcompenser pour le mauvais tempsou une charge supplémentaire.Voici les principales caractéristiquesdu système PV utilisé :

Principaux avantages du systèmeLes accumulateurs primaires au lithium sont généralement choisis pour ce type d’expédition.On a évalué que 20 accumulateursau lithium de 10 Ah auraient été nécessaires. Cette option a été rejetée compte tenu du coût (6 000 $) et du poids (12,5 kg).

Une autre possibilité consistait àtransporter une petite génératrice à essence. La plus petite et la moinslourde sur le marché produisait300 W et pesait 18 kg. En plus dupoids à considérer, il aurait fallutransporter et manipuler du com-bustible. En outre, les gaz et le bruit de la génératrice auraient étédésagréables, et la mise en marchede l’appareil dans un environnement

aussi glacial aurait été laborieuse.Cette option a également été jugéenon pratique.

Pour mener à bien une telle expédi-tion, le système PV réunissait toutesles qualités requises : il s’avérait lamanière la plus économique, fiable,pratique et écologique de produirede l’électricité – ainsi que la moinslourde.

Page 17: Les systèmes photovoltaïques

AgricultureLes systèmes photovoltaïques con-viennent particulièrement bien enagriculture, lorsqu’on a besoind’une puissance limitée, dans unendroit isolé, pour électriser uneclôture, pour alimenter une pompeà eau servant à l’irrigation ou àl’abreuvement du bétail ou pourassurer l’aération d’un étang, etc.

Clôtures électriquesLes clôtures électriques à alimenta-tion photovoltaïque sont de plus en plus populaires dans lesprovinces de l’Ouest, particulière-ment dans les pâturages du nord.Plusieurs éleveurs du nord del’Alberta et de la Colombie-Britannique ont installé desmodules PV pour recharger les batteries de clôtures électriquesordinaires. Ces batteries nes’épuisent jamais. Non seulement la technologie photovoltaïque élimine-t-elle les frais et les inconvénients d’une vérificationrégulière des batteries, mais ellepermet aussi d’installer une clôture moins coûteuse que celle à fil barbelé, autre solution deremplacement à la clôtureélectrique classique. De plus en plus, les

agriculteurs et les éleveurs cana-diens constatent que les systèmesphotovoltaïques, qui peuvent fonc-tionner tout l’été sans entretien,leur offrent un moyen pratique de clôturer les pâturages éloignés.

Pompage de l’eau pour l’abreuvement et l’irrigationLe pompage de l’eau est l’un desusages les plus intéressants de l’énergie photovoltaïque. En

agriculture, la demande d’eauatteint son maximum par tempschaud et sec, c’est-à-dire précisé-ment au moment où l’on a accèsau maximum d’énergie solaire. Unsystème simple sans accumulateursest tout indiqué pour l’irrigationdes cultures qui peuvent survivresans eau lorsqu’il ne fait pas soleil. Par ailleurs, quand les besoins enirrigation sont indépendants desconditions météorologiques, il peut s’avérer plus économique de stocker l’énergie sous formed’eau pompée plutôt que dans de coûteux accumulateurs.

À l’heure actuelle, il y a, auCanada, plusieurs millionsd’hectares de pâturage isolé inexploités parce que le coût du pompage de l’eau, selon lesméthodes usuelles, dépasse lesrevenus potentiels. Pour bien desagriculteurs et des éleveurs cana-diens, les systèmes de pompage à alimentation photovoltaïqueoffrent une solution rentable.

15

▲ Les clôtures électriques à alimenta-tion photovoltaïque économisenttemps et argent pour l’éleveur de bétail et l’agriculteur. Photo gracieuseté de l’AgriculturalTechnology Centre (anciennementl’Alberta Farm Machinery Research Centre).

▲ Abreuvement du bétail à l’aide d’un système PV de pompage de l’eau d’unétang afin de prévenir la contamination de la source. Photo gracieuseté deSunmotor International.

Page 18: Les systèmes photovoltaïques

Systèmes sur mesureDe nos jours, on trouve de plus enplus de systèmes photovoltaïquesvendus en ensembles standards;cependant, la plupart des systèmesen usage au Canada ont été faitssur mesure pour répondre auxbesoins particuliers de leurs utilisa-teurs et des caractéristiques deslieux où ils sont installés. Par conséquent, il ne faut pas vousattendre à acheter un système« déjà assemblé », comme ce seraitle cas si vous acquériez un groupeélectrogène au diesel ou à l’essence.Vous devrez probablement consul-ter des fournisseurs de matérielphotovoltaïque pour établir le sys-tème qui conviendra à vos besoins.

Le secteur des télécommunicationset la Garde côtière canadienne ontété parmi les premiers à utiliser dessystèmes photovoltaïques, pour alimenter des répéteurs de télécom-munication, des phares et dessystèmes d’aide à la navigationsitués dans des endroits isolés.Leurs attentes à l’égard de la fiabilité ont contribué à faire ensorte que l’industrie photovoltaïquedéveloppe des produits de qualitéet améliore ses outils de conception.

On peut par ailleurs se procurer de petits ensembles d’éclairage PV auprès des distributeurs.Convenant aux pentes de ski, aux phares, aux segments de route isolés et aux collectivités etentreprises n’ayant pas accès auréseau de distribution d’électricité, ces systèmes constituent une solution pratique et abordable aux problèmes d’éclairage dans les endroits isolés.

16

▲ Un petit module PV sert à alimenter une balise de piste le soir à Mont-Tremblant(Québec). Photo gracieuseté de TN Conseil inc.

▲ Installation d’aquaculture alimentée parun système PV sur une île de la côteouest canadienne.

▲Les petits systèmesPV répondentfacilement auxbesoins limités des systèmes decontrôle à distance(comme aux têtesde puits de gaz).

Premières applications commerciales de l’énergie photovoltaïque

▲ En raison de l’éloigne-ment des répéteurs, les télécommunicationscomptent parmi les premières applications de l’énergie photovoltaïque– c’est encore à ce jourl’une des plus courantes.Photo gracieuseté deNorthwest Inc.

▲La Garde côtière cana-dienne utilise depuisplusieurs années déjàdes bouées lumineusesle long de la côte.

Page 19: Les systèmes photovoltaïques

Se préparerAvant de communiquer avec undistributeur, vous devriez évaluervos besoins énergétiques, votrebudget et le genre de système pho-tovoltaïque qui y conviendrait.

Posez-vous d’abord les questionssuivantes. Soyez prêt à fournir lesrenseignements suivants avec leplus de précision et d’exactitudepossible :

• De quelle application s’agit-il?

• Quels appareils doivent être alimentés?

• Mes appareils sont-ils aussi efficaces que possible?

• Quelle puissance (en watts)et/ou quantité d’énergie (en wattheures par jour) estnécessaire?

• Quel est le mode d’utilisationde l’énergie (heures par jour,jours par semaine, usage saisonnier)?

• Ai-je besoin d’accumulateurs?

• Est-ce que je cherche un système autonome, hybride ou connecté à un réseau?

• Serait-il préférable d’installerd’abord un petit systèmeauquel j’ajouterai d’autres modules par la suite?

La première étape à suivre dans laconception d’un système photo-voltaïque ou l’évaluation des coûtsconsiste à calculer la charge, c’est-à-dire à décider des appareils quiseront alimentés. La section 6,« Estimation des besoins » (page 24),a pour but de vous aider à évaluerles options qui s’offrent à vous.Une fiche de dimensionnement estfournie à l’annexe A afin de vousaider à choisir un système qui vousconviendra; cette fiche est conçuepour vous guider dans l’estimationde vos besoins en matière de puis-sance électrique, de dimension duchamp de modules et de capacitéde stockage.

Bien sûr, cet exercice n’est pasobligatoire. Toutefois, vous devriezau moins dresser une liste desappareils ménagers et autreéquipement électrique que vouscomptez alimenter au moyen dusystème et faire l’estimation de leurtemps d’utilisation (voir la premièreétape de la fiche de dimension-nement). Plus la liste sera détailléeet précise, plus le distributeur ouvous-même arriverez facilement à dimensionner le système photovoltaïque.

Où trouver des systèmesMis à part certains produits de consommation particuliers ou dessoldes spéciaux, les systèmes photo-voltaïques commencent à peine àêtre disponibles à grande échelledans les quincailleries ou dans lesgrands magasins à rayons. Les concessionnaires de véhicules deplaisance et d’embarcations ou lesdistributeurs de clôtures électriquesoffrent parfois des applications PVqui s’adaptent aux produits qu’ilsvendent. Cependant, dans lamajorité des cas où il existe desbesoins particuliers, vous devrezvous référer à un distributeur deproduits photovoltaïques. En règlegénérale, vous y trouverez l’avan-tage d’un meilleur service puisqueces distributeurs connaissent bienla technologie et peuvent vousaider à choisir, à dimensionner et àconcevoir le système qui convientle mieux à vos besoins. Il y a bonnombre de ces distributeurs etfournisseurs au Canada, et cesecteur est en pleine expansion.Certaines entreprises se spécialisentdans un type d’applications en particulier, comme les communica-tions, les générateurs PV derésidences, les produits de con-sommation, le secteur agricole etles systèmes de conception unique.

Pour trouver un distributeur ou un fournisseur, communiquez avecl’Association des industries solairesdu Canada ou avec Ressourcesnaturelles Canada (consultez la section « Où se renseigner davan-tage sur l’énergie solaire » à la page 46 ou cherchez dans les PagesJaunesMC. Vous pouvez égalementdemander d’entrer en contact avecun client satisfait.

17

4. Achat d’un système photovoltaïque

Page 20: Les systèmes photovoltaïques

Choisir un distributeurLes systèmes photovoltaïquesdoivent être conçus en vue de lameilleure efficacité au meilleurcoût. Vous seriez avisé de consulterun professionnel dès l’étape de laconception. La plupart des distri-buteurs offrent les services deconception et de consultation enplus de vendre des modules et lesautres composantes d’installation,tels les accumulateurs et les ondu-leurs. Certaines entreprises sespécialisent dans les systèmesindustriels tandis que d’autres sontdavantage axées sur les systèmesrésidentiels et commerciaux.Assurez-vous de choisir un distribu-teur qui a fait ses preuves dans la conception et l’installation dutype de système qui vous intéresse.Demandez de voir certains des sys-tèmes installés ou communiquezavec quelqu’un qui a acheté un système semblable à celui que vousenvisagez d’acquérir.

Le distributeur compétent s’informera de votre consommationd’électricité, de votre mode de vie et de vos besoins avant de con-cevoir un système à votre mesure.Si vous ne pouvez vous permettreautant de modules photovoltaïquesque vous aimeriez pour l’instant,mais que vous avez l’intention decompléter votre système plus tard,informez-en le concepteur.

Le distributeur devrait vous offrirune garantie pour les pièces et la main-d’œuvre. Aujourd’hui, les modules s’assortissent d’unegarantie qui les couvre parfoisjusqu’à 25 ans, selon le genre de produit et les politiques du fabricant, bien que la plupart des

modules fonctionneront de façonfiable pendant plus longtemps.Vérifiez bien quelles garanties ledistributeur offre sur les autrespièces (électriques et mécaniques)et sur la main-d’œuvre. Renseignez-vous également sur le serviceaprès-vente qu’il offre. En règlegénérale, il faut prendre le mêmegenre de précautions à l’achat d’un système PV qu’à celui d’unappareil ménager.

Voici une liste de points à con-sidérer au moment d’évaluer lesproduits et services d’un distribu-teur. Servez-vous de cette liste pourchoisir votre distributeur.

• Expérience antérieure en conception et en installation

• Connaissance de l’efficacitéénergétique

• Domaine d’expertise

• Qualité du produit

• Garantie du produit

• Service d’installation

• Service après-vente

• Prix

Prendre une décisionBien entendu, le coût est toujoursun facteur important au momentde choisir un produit. Le prix et la rentabilité d’un système photo-voltaïque dépendent dans unegrande mesure de l’endroit où ilsera installé. En règle générale, lessources d’énergie classiques coûtenthabituellement moins cher àl’achat, mais sont d’une exploita-tion et d’un entretien plusdispendieux, alors que les systèmesPV exigent un investissement

initial plus important, mais sup-posent peu de frais d’exploitationet d’entretien. Pour déterminer larentabilité d’un système photo-voltaïque, vous devez donc en peserle coût global comparativement àcelui des autres options possibles,en tenant compte de l’investisse-ment, du coût du combustible etdes frais d’exploitation et d’entre-tien pour la durée de vie utileentière de chacune des options.

Par ailleurs, le système photo-voltaïque constitue souvent uneoption attrayante, sur le planfinancier, pour l’entreprise qui n’a pas accès à un réseau de distribution d’électricité et qui doitassumer des frais de main-d’œuvreet d’entretien. Dans le cas du particulier, qui ne tient habituelle-ment pas compte du temps qu’ilmet à ravitailler et à entretenir ungroupe électrogène, le coût initialdu système photovoltaïque peutsembler élevé. Toutefois, ses autresavantages – plus particulièrement,sa fiabilité et son fonctionnementpropre et silencieux – font plus que compenser ces frais aux yeuxde bien des propriétaires. En étésurtout, ces gens apprécient pou-voir sentir et écouter une natureinaltérée par leur système de production d’électricité.

Le coût du système photovoltaïquedépend des éléments qui le com-posent. Un système autonomesimple qui alimente les quelqueslampes, la pompe à eau et les récepteurs radio d’un chalet, parexemple (puissance PV de 40 à100 W) peut coûter de 700 $ à2 000 $. Le système hybride plusimportant qui électrifie une habitation ou un établissement de

18

Page 21: Les systèmes photovoltaïques

villégiature à longueur d’année(puissance de 200 à 1 500 W) peutcoûter de 5 000 $ à 30 000 $.

Au moment de peser les coûts et avantages des systèmes photo-voltaïques, il importe de se rappelerque leur prix diminue constamment.L’industrie du photovoltaïque esten pleine évolution, tout commecelle de l’informatique. Le perfec-tionnement des cellules, desaccumulateurs et des autres composants des systèmes, et les améliorations sur le plan de la conception des systèmes, setraduisent par une baisse de prix.

L’une des caractéristiques les plusattrayantes de ces systèmes reposesur le fait qu’ils sont modulaires.

Les éléments PV d’un systèmehybride peuvent être dimensionnésà la mesure de votre budget; vouspouvez ajouter des panneaux aprèsl’achat initial, à mesure que les prixbaissent ou que vos économies s’accumulent, pour réduire davan-tage l’emploi du groupe électrogèned’appoint. Si vous n’avez pas déjàun groupe électrogène et envisagezd’aménager un système autonomepour alimenter votre chalet ouvotre voilier, vous pouvez toujoursinstaller un « minisystème », quifera fonctionner quelques appareilsessentiels, et l’améliorer par la suite à mesure que vous en aurezles moyens. Les systèmes photo-voltaïques font de très bons

placements, car ils durentlongtemps (plus de 25 ans). Soit dit en passant, le prix des pan-neaux usagés est presque le mêmeque celui des panneaux neufs,puisqu’ils demeurent en parfait état durant des années.

Le formulaire suivant vous aidera à comparer les avantages et lesinconvénients d’un système photo-voltaïque autonome ou hybride à ceux des groupes électrogènes classiques au diesel, à l’essence ou au propane.

19

Critères de sélection du système

Critères Option A : Système Option B : Système Option C : photovoltaïque photovoltaïque Système classiqueautonome hybride (génératrices au diesel, à

l’essence ou au propane)

Coûts d’investissement

Frais d’exploitation

Frais d’entretien

Autres facteurs(bruit, pollution, fiabilité, possibilité d’expansion, exigences de ravitaillement, temps, etc.)

Page 22: Les systèmes photovoltaïques

L’un des principaux avantages dessystèmes photovoltaïques tient à la simplicité relative de leur instal-lation et de leur entretien. Lesfabricants et les distributeurs aidenthabituellement leurs clients à mettre en place et à entretenir lessystèmes complexes ou de grandedimension.

InstallationLe fournisseur devrait vous remettre tous les documents relatifs au système au moment de l’achat.Lisez attentivement toutes lesrecommandations du fabricant.Comme pour tout système électrique, la sécurité est une con-sidération de première importance.Vous devez veiller à obtenir les permis de construction et d’instal-lation électrique prescrits et faire en sorte que l’installation soit conforme aux codes de construc-tion et d’électricité. L’installationdevrait être confiée à des personnes qualifiées. Si le système doit être connecté à un réseau de distribution, le service de distribution aura un rôle à jouer.

Le câblage doit être installé correctement pour éviter les risques de danger tels les chocs et lesincendies. Une attention parti-culière doit être accordée au type etau calibre des fils employés; à titred’exemple, les fils connectés auxmodules doivent être conçus pourêtre utilisés à l’extérieur et pouvoirsupporter le courant maximalprévu. Il faut des fils plus gros pourles systèmes à basse tension (12 Vcomparés à 120 V) afin d’éviter lasurchauffe et les pertes de tensionle long des fils. Consultez un concepteur ou un installateur pro-fessionnel pour choisir le câblage

adéquat. Vous aurez égalementrecours à un installateur profes-sionnel pour s’assurer :

• que les fusibles protègent bienle système en cas de courts-circuits du câblage ou desappareils approvisionnés;

• que le système est bien mis à terre et protégé contre la foudre;

• que des interrupteurs sontinstallés entre les composantesdu système qui doivent êtreisolées à un moment ou un autre.

Montage des modulesLes modules photovoltaïques sont conçus pour être placés à l’extérieur, sans protection, de sorte qu’il suffit de leur fournir un support rigide qui résistera à toutesles conditions météorologiques.Beaucoup de fabricants vendent des bâtis destinés à porter les modules qu’ils produisent maisvous pouvez, si vous le préférez,construire le vôtre.

Les facteurs à prendre en considéra-tion, au moment de monter leschamps de modules, sont l’orienta-tion des panneaux, les exigences de sécurité, la solidité du bâti et lesprescriptions des codes en vigueurlocalement. Les modules devraientêtre montés de façon à pouvoirbénéficier d’un ensoleillementmaximum. Dans l’hémisphèrenord, il devrait faire face autantque possible au sud vrai (ou « sudgéographique »), quoiqu’un écartde 15 degrés à l’est ou à l’ouest nediminue pas sensiblement le rende-ment du système. Les très grandschamps peuvent être montés de

façon à suivre la course du soleil,par un dispositif automatique ouactivé manuellement (consultez lasection « Information techniquesur les composants du système » à la page 35). Dans la plupart descas, l’installation est fixée à unangle donné (à angle droit avec lesoleil du midi) ou réglée chaquesaison en fonction de l’inclinaisondu soleil.

Placez les modules dans un endroitexposé au soleil toute la journée,car une ombre peut causer unebaisse de la puissance de sortie deplus de 80 p. 100. Vérifiez auprèsde vos voisins s’ils comptentplanter des arbres ou construire unbâtiment à proximité de votre pro-priété. Les servitudes et les clausesrestrictives (définies dans le lexiqueà la page 44) sont deux moyenslégaux qui peuvent vous donnercertaines garanties d’accès au

20

▲Schéma montrant les angles d’inclinaison proposés des modulesPV en été, au printemps, à l’automne et en hiver.

Été

Printemps etautomne

Hiver

45°

35°

60°

5. Installation et entretien

Page 23: Les systèmes photovoltaïques

rayonnement solaire. Il peut doncvaloir la peine d’obtenir ce genre de garantie écrite si vous croyezqu’il pourrait y avoir problème.

Selon les particularités du site et desurface totale des modules photo-voltaïques, vous pouvez monterceux-ci sur le toit, sur un poteau ou au sol. Comme la grande surfaced’une batterie de modules offre engénéral beaucoup de résistance auvent, son support doit être conçu

en conséquence. Pour la même raison, les modules ancrés au soldoivent reposer sur des fondationssolides. Dans le cas d’une petiteinstallation, les fondations peuventconsister en des poteaux enfoncésdans le sol pour ancrer le bâti quisupporte les modules, qui peut êtrefait de bois ou de métal. La batteriede modules est montée de façon àce que son bord inférieur se trouveau-dessus de la hauteur de neigemaximale probable. Il faut égale-ment s’assurer qu’il n’y a pas derebord à sa partie inférieure, afinque rien ne retienne la neige.

Un petit champ (de 1 à 12 modu-les) peut être monté sur despoteaux, pour être bien orienté et

dégagé des sources possibles d’om-bre, comme les immeubles ou lesarbres. Cette façon de faire permetaussi d’éviter les accumulations deneige sur les modules, qui réduisentl’exposition au soleil.

Dans le cas d’une maison ou d’unchalet, l’installation des modulessur le toit peut s’avérer une optionintéressante, surtout si le bâtimentest toujours en construction. Lesmodules doivent être légèrementdégagés du toit et inclinés à l’angleoptimal. Comme ils fonctionnentmieux à température plus fraîche,une libre circulation d’air autourd’eux améliorera leur rendement.Le dégagement empêchera aussil’accumulation d’humidité et dedébris qui pourrait faire pourrir lesmatériaux de toiture et se détériorerles connexions électriques. Si lebâtiment a une cheminée, assurez-vous que les modules sont disposésde façon à ne pas être ombragés parla fumée.

À moins que l’ombre ne pose problème, vous devriez placer les modules le plus près possiblede la batterie d’accumulateurs (ou de la charge alimentée s’il n’ya pas d’accumulateurs) afin de raccourcir le plus possible les fils et de diminuer les pertes lors dutransport d’électricité.

21

▲ Il faut s’assurer que les modules nesont pas cachés des rayons solairespar des arbres ou d’autres obstacles.

▲Batterie de modules PV au sol et sur le toit.

Le sud magnétique correspond-il au sud vrai?

Si vous vous servez d’une boussole pour orienter des modules photo-voltaïques, vous disposerez ceux-ci en fonction du sud magnétiqueplutôt que du sud vrai (sud géographique). Or, mieux vaut les orientervers le sud vrai. Dans certaines régions du Canada, l’écart entre le sudvrai et le sud magnétique est suffisamment important pour nuire au rendement d’un système. Si l’installation ne suit pas la course du soleil et que vous n’êtes pas sûr de bien comprendre l’écart entre le sud vrai etle sud magnétique dans votre région, demandez l’aide d’un distributeurou d’un installateur expérimenté.

Page 24: Les systèmes photovoltaïques

Abri des accumulateursLes accumulateurs peuvent êtreplacés à l’intérieur ou à l’extérieur,mais l’emplacement choisi doitrespecter les exigences pertinentesdu Code canadien de l’électricité.Le lieu choisi doit aussi être tempéré; la température idéale est de 25 °C, en dessous de laquellela capacité des accumulateursdiminue. Donc, si vous placez lesaccumulateurs dans un endroit non chauffé, vous devez l’isoleradéquatement et vous aurez besoind’accumulateurs de plus grandecapacité pour compenser les pertesdues à la température plus basse.N’oubliez pas d’informer ledistributeur de vos intentions à cet égard.

Il faut avoir accès aux accumula-teurs et aux autres éléments dusystème pour en assurer l’entretienet en faire l’inspection, mais lasécurité est aussi un facteur impor-tant. Les accumulateurs peuventlaisser émaner du gaz hydrogènependant leur chargement et ils peuvent aussi donner des chocs.L’endroit où ils sont logés doitdonc être bien aéré, par unebouche d’air donnant sur l’extérieur, et gardé sous clé.

Les composants électriques susceptibles de faire des étincellesdevraient être gardés dans un lieudistinct. Par ailleurs, il ne fautjamais mettre les accumulateurs àproximité d’une source de chaleurou d’une flamme nue ou d’étin-celles. Enfin, prenez soin de bienlire les recommandations et lesavertissements du fabricant

concernant la façon d’employer etde manipuler les accumulateurs entoute sécurité.

À l’intérieurLorsque les accumulateurs sontsitués dans une structure habitée, il faut s’assurer que l’endroit où ilssont gardés est muni d’une bouched’aération donnant sur l’extérieur.Dans le cas d’un petit système dechalet (comportant deux accumula-teurs de 12 V c.c., par exemple),cette bouche d’aération doit avoir au moins 2,5 cm (1 po) dediamètre. Il faut mettre les accumu-lateurs dans des bacs de conceptionspéciale (avec ventilation donnantsur l’extérieur). En ce qui concerneles chalets d’été, gardez les accumu-lateurs complètement chargés pouréviter le gel hors saison.

À l’extérieurLorsque les accumulateurs sontgardés à l’extérieur, on devrait lesplacer dans un coffre ou un abriquelconque. Dans les endroits où il fait très froid, on peut les placerdans un contenant qu’on enfouitpour mieux les protéger des écartsde température. Peu importe le lieu,il faut toujours bien les protégercontre les éléments et s’assurerd’une ventilation adéquate donnant sur l’extérieur.

22

▲Accumulateurs gardés dans un abri.

Abri desaccumulateurs

Bouched’aération

Isolation

Accumulateurs

Régulateur de charge desaccumulateurs

Bâtimentchauffé

Page 25: Les systèmes photovoltaïques

EntretienUn grand avantage des systèmesphotovoltaïques est qu’ils exigentpeu d’entretien. Les modules sonttrès durables et fiables et deman-dent peu d’attention. Les pointssuivants résument les mesures d’entretien principales nécessaires.Vous pouvez également demanderà votre distributeur de vous fournirun calendrier d’entretien adapté ausystème et à son emplacement.

23

▲À moins que vous n’habitiez unendroit où il y a énormément depoussière ou beaucoup de verglas, il suffira d’une inspection occasion-nelle du câblage et de l’apparencegénérale des panneaux. Si le supportdu système est réglable, vous pouvezprofiter du moment où vous changezl’angle d’inclinaison des modulespour faire cette vérification.Lorsqu’ils sont inclinés à l’angled’exploitation en hiver, la neige ne pose aucun problème, car les panneaux accusent une forte pente.S’ils s’empoussièrent, nettoyez-lesavec un chiffon et de l’eau, enemployant un savon doux au besoin. N’utilisez ni solvant nidétersif puissant.

▲L’entretien des accumulateurs varieselon le modèle employé. Il fautgarder le niveau d’électrolyte à l’œilet vérifier régulièrement la densité de cette solution à l’aide d’un den-simètre. Ajoutez de l’eau distillée au besoin et nettoyez et serrez lesbornes. (Seule cette dernière opéra-tion est nécessaire dans le cas desaccumulateurs sans entretien.)Vérifiez aussi s’il y a des fuites ou si les accumulateurs ont étéendommagés. Suivez les directivesd’entretien des accumulateurs et des régulateurs de charge concernantla charge d’égalisation annuelle qui aide à traiter l’encrassement de la plaque d’accumulateur causépar la corrosion.

▲L’entretien du groupe électrogèneintégré à un système hybride est plussimple et plus facile que celui dumême groupe servant à produiretoute l’électricité consommée. Il faut vidanger l’huile aux intervallesrecommandés, qui seront moinsfréquents que dans le cas d’ungroupe fonctionnant sans arrêt.

▲Prenez note du moment où vousfaites les travaux d’entretien ouapportez des modifications à votresystème (date et travaux). Voussaurez ainsi à quand remontent lesderniers travaux d’entretien. Celavous aidera à établir un diagnosticsi un problème survient.

Page 26: Les systèmes photovoltaïques

La présente section vous aidera àmieux définir le système qui répon-dra à vos besoins en électricité, envous aidant à évaluer ces besoins et à dimensionner le système quenécessite votre application (voustrouverez une fiche de dimension-nement à l’annexe A, page 40).Deux exemples illustrent lamanière d’employer la fiche.Quand vous aurez rempli cettedernière, vous serez en mesure de discuter avec le distributeur des diverses options possibles.

Si vous travaillez à la conceptionde systèmes photovoltaïques, unguide plus détaillé traitant dudimensionnement et de la concep-tion, intitulé Manuel de conceptionde systèmes photovoltaïques, estdisponible auprès de Ressourcesnaturelles Canada (voir la section« Où se renseigner davantage surl’énergie solaire » à la page 46).

1re étape :Estimation des besoins en électricitéPour déterminer combien de puis-sance et d’énergie il vous faut, vous devez d’abord savoir quelsappareils il faut alimenter, combiend’électricité chacun consomme (y compris pendant la mise enattente) et à quelle fréquence on lesemploie. Dans le cas du système PVà fonction unique, telle l’alimenta-tion d’une pompe à eau, le calculest simple à faire. Par contre, si lesystème doit alimenter plusieursappareils à votre domicile ou dans

votre entreprise, vous devrez alorstracer le profil d’utilisation de tousles appareils qui y seront branchés.

Plus vous avez besoin d’énergie,plus le système sera gros et coû-teux, en particulier si vous songez àinstaller un système autonome. Parconséquent, il importe de réduire le plus possible votre demande, enemployant des appareils éconergé-tiques et en n’utilisant l’électricitéque pour les appareils qui ne peu-vent fonctionner autrement. Parexemple, ce n’est pas avantageuxd’employer un système photo-voltaïque pour alimenter unecuisinière ou un système dechauffage. Mieux vaut répondre àces besoins à l’aide d’une sourced’énergie mieux adaptée, comme lebois ou le propane. Un chauffe-eausolaire peut également répondre à vos besoins en eau chaude (communiquez avec Ressourcesnaturelles Canada pour obtenir labrochure intitulée Les chauffe-eausolaires : Guide de l’acheteur2.)

Pour estimer vos besoins en élec-tricité, vous devez d’abord dresserla liste de tous les appareils à alimenter, en indiquant s’ils fonc-tionnent à courant alternatif oucontinu ainsi que leur puissancenominale et leur utilisation quotidienne (en heures). (Voir la 1re étape de la fiche de dimension-nement à l’annexe A.)

Utilisez dans vos calculs, lorsquec’est possible, la puissance nomi-nale indiquée sur l’étiquette de

Éclairage à haut rendement

Vous devriez envisager de remplacer les ampoules àincandescence par des fluores-cents compacts c.a. ou c.c., car ces derniers donnent quatrefois plus de lumière par wattd’électricité et durent dix foisplus longtemps. Pour obtenirplus de renseignements sur l’éclairage éconergétique à l’extérieur, consultez unfournisseur spécialisé enappareils d’éclairage.

24

60 W ➜ 15 W 10 � 1 000 h = 10 000 h

▲Les fluorescents emploient un quart de l’énergie nécessaire aux ampoules à incandescence et durent dix fois plus longtemps.

2 Pour obtenir un exemplaire de la publication Les chauffe-eau solaires : Guide de l’acheteur, communiquez sans frais avec Ressources naturellesCanada au 1 800 387-2000 ou visitez le site Internet http://www.rescer.gc.ca.

6. Estimation des besoins

Page 27: Les systèmes photovoltaïques

l’appareil ou de l’outil. Vous pouvezaussi inscrire la puissance nominaletype des appareils ménagers et des dispositifs d’éclairage et deréfrigération courants donnés auxannexes B (p. 42) et C (p. 43).

Pour chaque appareil, multipliezensuite la puissance nominale(valeur réelle ou estimée) par lenombre d’heures estimatif d’usagequotidien pour obtenir la consom-mation totale (en wattheures [Wh])par jour. Si la consommation estdéjà indiquée en Wh/j (ou en kilo-wattheures par année [kWh/an],comme l’indique l’étiquetteÉnerGuide), vous pouvez laissertomber les colonnes « A » et « B »de la première étape de la fiche dedimensionnement et passer tout de suite à la colonne « C », où ilfaut inscrire les valeurs en Wh/j.

Étiquettes ÉnerGuideSi vos appareils portent une étiquette ÉnerGuide, vous pouvez

inscrire sur la fiche de dimension-nement la cote de consommationd’électricité (en kWh/an) qui y figure. Rappelez-vous toutefois quedans le cas des laveuses et des lave-vaisselle, la cote indiquée sur cetteétiquette tient compte de l’électri-cité consommée pour chauffer l’eaunécessaire à ces appareils. Il nes’agit donc pas d’une donnée trèsutile pour vous si, comme il est recommandé, votre chauffe-eaufonctionne à l’énergie solaire, aupropane ou au bois plutôt qu’àl’électricité produite par votre système photovoltaïque.

De plus, si vous vous servez desvaleurs indiquées sur les étiquettesÉnerGuide, vous devez convertir leskWh/an en Wh/j et ensuite inscrirela nouvelle valeur dans la colonne« C » de la fiche de l’annexe A.Pour faire la conversion, multipliezpar 1 000 la valeur indiquée sur l’étiquette puis divisez-la par 365.

Enfin, faites le sous-total, puisrajustez la charge c.a. (enfonction des pertes dues àl’onduleur), en supposant

un taux d’efficacité de conversionde 0,90, et inscrivez la valeur résultante en tant que « chargejournalière totale », au bas au rectode la fiche de dimensionnement.

Les appareils plus petits et pluséconergétiques exigeront moinsd’énergie électrique. Certains dis-tributeurs de systèmes PV vendentaussi des appareils ménagers et d’éclairage à haut rendement.

Rappelez-vous que les besoins enénergie ont un impact direct sur les paramètres suivants :

• la dimension des modules photovoltaïques requis pouralimenter l’application oucharger les accumulateurs;

• la capacité des accumulateursrequise pour répondre auxbesoins sans recourir à ungroupe électrogène durant lanuit ou les journées sombres;

• la quantité de combustible consommée par le groupe électrogène ou la dimension de l’éolienne.

25

▲Les étiquettes ÉnerGuide donnent la cote de consommation d’électricité (en kWh/an) desprincipaux électroménagers.

Méfiez-vous des charges « invisibles »!

De plus en plus d’appareils électroniques consomment de l’électricité même lorsqu’ils ne sont pas utilisés, notamment lestéléviseurs et les magnétoscopes qui sauvegardent la mémoirede programmation, affichent l’heure et maintiennent actif lerécepteur de la télécommande. L’électricité nécessaire à la miseen attente peut sembler insignifiante, et on en fait rarementmention dans les guides d’utilisation. Cependant, elle peutreprésenter une quantité d’énergie substantielle puisque l’élec-tricité est consommée 24 heures sur 24. À titre d’exemple, lamise en attente d’un téléviseur portatif télécommandé peutn’avoir qu’une puissance de 5 W, mais elle tire tout de même120 Wh/j (5 W x 24 h), ce qui représente la même quantitéd’énergie que l’utilisation de ce téléviseur (60 W) deux heurespar jour (120 Wh/j)!

Page 28: Les systèmes photovoltaïques

Par exemple, un séchoir à cheveuxde 1 650 W utilisé durant 8 minutesconsomme la même quantité d’énergie que 5 lampes éconergé-tiques (11 W chacune) alluméesdurant 4 heures; c’est environ laquantité d’énergie produite par un module photovoltaïque de 50 W pendant une journéemoyenne.

Séchoir : 1650 W x 8/60 = 220 Wh

Fluorescents :5 x 11 W x 4 = 220 Wh

2e étape :Dimensionnementapproximatif du système2.1 Choisir entre un

système autonome ou hybride

Les systèmes photovoltaïques nonconnectés au réseau peuvent êtreautonomes (avec ou sans accumula-teurs), c’est-à-dire dépendantuniquement de l’énergie solaire, ou hybrides. Les systèmes hybridesallient la technologie PV à une ouplusieurs autres formes de produc-tion d’électricité et comprennenthabituellement des accumulateurs.Au moment de choisir le genre de système dont vous avez besoin,vous devez tenir compte des facteurs suivants : demande totale,puissance maximale appelée,moments et périodes de l’année de la demande, fiabilité requise et accessibilité du système selon l’endroit où il sera installé.

Système autonome

Comme son nom l’indique, le système autonome est complet et ne comporte aucune source d’énergie d’appoint. Il comprendgénéralement des accumulateurs.Dans certains cas, par exemple lepompage de l’eau (notammentpour irriguer les cultures) ou la ventilation d’une serre, on a besoind’énergie électrique pendant lespériodes ensoleillées seulement; lesystème autonome sans accumula-teurs convient alors. Toutefois, laplupart du temps, la demande

26

Puissance et taux de consommationLes deux termes suivants sont utilisés pour caractériser la consomma-tion d’électricité :

• la puissance ou « électricité instantanée requise »; • « le taux de consommation sur une période donnée ».

Puissance

La puissance dont vous avez besoin constitue l’intensité instantanéed’électricité qui est nécessaire pour alimenter les appareils utilisés. Plusvous utilisez d’appareils au même moment, plus vous avez besoin depuissance. La puissance s’exprime en watts (W). Le watt est une unitéSI pratique : il est le produit du courant, en ampères (A), et de la tension, en volts (V).

1 W = 1 A � 1 V

Cette formule toute simple indique, par exemple, qu’une lampe fluorescente compacte de 12 W requiert 1 A lorsqu’elle est connectée à une source d’alimentation de 12 V c.c. (volts en courant continu).

Taux de consommation

Le taux de consommation dépend non seulement de la puissance requise par les appareils, mais aussi de la durée et de la fréquence d’utilisation. Il s’exprime en wattheures (Wh) pour une période donnée(par jour, mois ou année). On le définit comme étant la puissance multipliée par le nombre d’heures durant lequel l’appareil est utilisé au cours de cette même période.

1 Wh = 1 W � 1 h

▲Le système PV autonome installé au parc national Yoho (Colombie-Britannique),alimente le projecteur de l’amphithéâtre et charge la batterie de la voiturette de golfdont se sert le personnel qui recueille les droits de camping. Photo gracieuseté deSovran Energy Inc.

Page 29: Les systèmes photovoltaïques

d’énergie est indépendante de l’ensoleillement, et le système doitalors comporter des accumulateurs.

Au Canada, il y a environ deux fois plus de soleil en été qu’enhiver. Pour s’assurer une provisiond’énergie l’année durant à l’aided’un système alimenté uniquementà l’énergie solaire, il faut doncinstaller un champ de modulesphotovoltaïques beaucoup plusgros (donc beaucoup plus coûteux)et l’assortir d’accumulateurs. Cessystèmes sont pratiques dans lesendroits isolés, où il n’y a pas depersonnel sur place et où il est difficile et coûteux d’aller faire destournées d’inspection. Les immobi-lisations requises sont alors vitecompensées par les économies réali-sées au titre des frais d’entretien etdu ravitaillement en combustible.On emploie par conséquent dessystèmes autonomes avec accumu-lateurs pour l’électrisation desclôtures de pâturages, et pour lescommunications, le balisage, lesdispositifs d’avertissement et lesstations de surveillance ainsi quepour divers usages où la fiabilité et les exigences d’entretien sont des considérations de premièreimportance.

Le système autonome peut aussiconvenir dans le cas d’une rési-dence d’été, d’un voilier ou d’autresusages dont la période d’utilisationcorrespond à la période d’ensoleil-lement maximal. Si vous considérezl’électricité comme un luxe etestimez pouvoir supporter les raresinstants où le système ne suffira pasà vos besoins, le système autonomepeut s’avérer une solution satis-faisante à prix raisonnable. Toutefois,si vous tenez à être assuré d’unapprovisionnement constant à

27

2,2 2,2

CANADA

600KILOMÈTRES

400200200 0

2,8

2,8

3,3

3,3

3,3

3,9

3,94,4

4,4

4,4 4,4 4,4

4,4 4,4

5,0

5,0

5,6

5,6

2,2

CANADA

600KILOMÈTRES

400200200 0

2,8

1,7

0,6

LA NUIT POLAIRE

2,8

1,1

2,2

2,8 2,2

0,6

1,1

1,7

2,2

2,8

1,7

1,7

LA NUIT POLAIRE

▲Nombre moyen d’heures d’ensoleillement maximal par jour en septembre (valeur à utiliser pour un système saisonnier). Source : Environnement Canada.

▲Nombre moyen d’heures d’ensoleillement maximal par jour en décembre (valeur à utiliser pour un système autonome fonctionnant l’année durant). Source : Environnement Canada.

Page 30: Les systèmes photovoltaïques

longueur d’année et si vous avezfacilement accès aux produits consommateurs d’énergie, ce seraitsans doute plus avantageux d’installer un système hybride.

Système hybride

Le système hybride allie l’énergiephotovoltaïque à celle d’autressources. En règle générale, il com-porte une éolienne ainsi qu’ungroupe électrogène d’appoint audiesel, au propane ou à l’essence.Un tel système peut convenir dans le cas d’une résidence ou d’unimmeuble commercial non con-necté à un réseau de distribution. Sivous consommez plus de 2,5 kWhd’énergie par jour l’année durant et que vous avez déjà un groupeélectrogène, ou si vous habitez une région où l’ensoleillement estlimité pendant de longues périodes, le système hybride constitue probablement un bon choix.

La plupart des systèmes hybridescomportent une batterie d’accumu-lateurs dont provient la charge de consommation. Les modules maintiennent la charge des accu-mulateurs tant qu’il y a assez desoleil. Si on assortit une éolienneau système, celle-ci recharge lesaccumulateurs pendant les périodesventeuses, qui surviennent souventlorsque le ciel est couvert ou durant

la nuit. Par conséquent, les éléments éoliens et solaires se complètent avantageusement. Le groupe électrogène n’est mis en marche qu’à l’occasion pourcharger les accumulateurs durantles périodes nuageuses, ou sansvent, prolongées et, quand il est en marche, il tourne à plein régime.Son rendement et son efficacitéénergétique sont donc biensupérieurs; de plus, il nécessite alors moins d’entretien et il dureplus longtemps. Les systèmes qui comportent à la fois des composantes solaires et éoliennessuffisent souvent aux besoins, sans qu’un groupe électrogène ne soit nécessaire.

2.2. Estimation de l’ensoleillement maximal

Connaître les ressources solairesdisponibles est essentiel à la conception d’un système photo-voltaïque efficace et abordable. Lescartes de la page 27 indiquent ladurée moyenne quotidienne del’ensoleillement maximal des modules orientés vers le sud, dansdifférentes régions du Canada, en septembre et en décembre. Lesvaleurs indiquées supposent que les modules sont inclinés à angledroit des rayons solaires à midi.Vous pouvez aussi obtenir des

renseignements sur la températureet le rayonnement solaire dediverses régions en consultant les Services d’environnement atmosphérique d’EnvironnementCanada ou à l’aide du logicielRETScreen® International (voir lasection « Où se renseigner davan-tage sur l’énergie solaire » à la page 46). Choisissez une valeur correspondant à votre région sur lacarte du mois de septembre ou dedécembre et l’inscrire sur la fiche de dimensionnement (annexe A,page 46) à la 2e étape.

Septembre est le mois d’été aucours duquel la période d’ensoleil-lement maximal est la plus courte,et décembre est le mois de l’annéequi compte la plus courte périoded’ensoleillement maximal. Pourestimer l’ensoleillement auquelserait exposé un système saisonnier(estival), servez-vous des valeursindiquées sur la carte de septembre.Pour estimer l’ensoleillementauquel serait exposé un systèmeutilisé l’année durant, servez-vousdes valeurs indiquées sur la carte de décembre.

Dans le cas d’un système hybridePV-diesel, vous pouvez utiliser lavaleur de décembre ou faire unemoyenne des valeurs de septembreet de décembre. C’est cette dernièreméthode qui a été utilisée dans l’étude de cas à la page 33.

28

Un camp isolé appartenant à ParcsCanada, situé dans le Grand Nordsur l’île d’Ellesmere (Nunavut), estalimenté par des modules PV (montéssur un dispositif de poursuite solaire)assortis à une éolienne et à un groupeélectrogène à l’essence.

Page 31: Les systèmes photovoltaïques

2.3 Estimation de la puissance de modules requise

L’étape suivante consiste à dimen-sionner le champ de modules. Il fautprendre en considération dans cescalculs les pertes énergétiques occasionnées par le chargement desaccumulateurs (efficacité de 75 à90 p. 100) ainsi que l’efficacité durégulateur de charge (de 80 à

90 p. 100), particulièrement si le contrôleur ne comporte pas d’optimiseur de puissance fournie(voir le lexique à la page 44).Habituellement, on dote d’un optimiseur uniquement les systèmesde taille moyenne ou grande pourlesquels les avantages liés aux gainsd’énergie sont plus grands que lecoût engagé. Des pertes supplémen-taires peuvent parfois être attribuées

à l’accumulation de poussière et deneige sur les modules, mais ellessont relativement faibles.

Une fois que vous avez déterminé la puissance nécessaire (en watts),divisez cette valeur par la puissancenominale du genre de modules que vous comptez employer(généralement de 20 W à 100 W)pour obtenir le nombre de modules requis.

29

Note technique : Unités utilisées pour décrire les systèmes photovoltaïques et certaines estimations générales

Ensoleillement maximal : 1 000 W/m2 de densité énergétique (environ l’intensité du rayonnement solaire à midipar une journée ensoleillée)

1 h d’ensoleillement maximal : 1 000 Wh/m2, l’équivalent de 1 000 W/m2 durant une heure (2 h à 500 W/m2, ou1 h à 600 W/m2 plus 2 h à 200 W/m2)

Module PV de 100 W : Puissance d’un module capable de produire 100 W d’électricité à 25 °C et exposé à l’ensoleillement maximal (1 000 W/m2)

Module de 100 W exposé à 1 h d’ensoleillement maximal = 100 Wh

Règle de base : Le rayonnement annuel au Canada est typiquement de 1 500 h d’ensoleillement maximal(entre 1 100 et 1 700 h).Alors, 1 module de 100 W = potentiel de 150 kWh/an.

En raison des pertes de tension et de l’efficacité imparfaite du systèmes, la productiond’énergie photovoltaïque est souvent évaluée comme suit :

Module de 100 W installé ≈ 100 kWh/an

Puissance, tension et courant nominaux de modules photovoltaïques types

Modèle Puissance nominale (W) Tension nominale (V) Courant nominal (A)

Kyocera KC 120 120 16,9 7,1

Siemens SM100 100 17,0 ou 34,0 5,9 ou 2,95

Solarex SX-85 85 17,1 4,97

BP Solar BP-275 75 17 4,45

CANROM-65 65 16,5 4,2

Photowatt PWX500 50 17 2,8

UNI-SOLAR® US-21 21 21 1,27

Remarque : Les modèles ci-dessus sont des exemples de ce qu’on trouve sur le marché. Chaque fabricant vend une gamme complète de modules de dimension et de puissance nominale différentes. La présente liste ne constitue pas un signe d’approbation de ces produits.

Page 32: Les systèmes photovoltaïques

2.4 Estimation de la capacité de stockage requise

La capacité des accumulateurs dontvous aurez besoin dépendra de vos exigences en ce qui concernel’approvisionnement ininterrompu,et du montant que vous êtes disposé à payer pour avoir ce privi-lège. Si le système doit alimenterun chalet où vous passez seulementvos fins de semaine, les pannes decourant occasionnelles engendréespar une longue période sans soleilpeuvent ne pas vous inquiéter.D’un autre côté, il se peut aussiqu’une alimentation ininterrompuesoit nécessaire.

Dans la plupart des cas, il est judicieux de prévoir une capacitéde stockage suffisante pour s’assurerd’avoir de l’électricité pendant troisà cinq jours consécutifs sans soleil.

(Dans les systèmes hybrides, lesaccumulateurs offrent habituelle-ment une réserve de un ou deuxjours uniquement.) Il ne faut pasdécharger les accumulateurs com-plètement, puisque cela réduit leurvie utile. Par conséquent, la capa-cité disponible sera inférieure à lavaleur nominale indiquée sur laplaque signalétique. Le « facteur de décharge maximale » est déjàintégré à l’équation de la fiche de dimensionnement (annexe A, 2e étape, page 41). Vous vous assurerez ainsi que la charge desaccumulateurs ne descendra jamais au-dessous de 50 p. 100 de leur capacité. Le facteur dedécharge maximale dépend dugenre d’accumulateur que vous choisissez. Demandez conseil à votre distributeur.

Vous pouvez vous servir de la fichereproduite en annexe pour dimen-sionner un système photovoltaïquenon connecté au réseau. Aprèsavoir estimé la puissance du champde modules et la capacité de stoc-kage dont vous avez besoin, vousserez en mesure de communiqueravec un distributeur. Comparez lesprix et décidez de ce qui convien-dra le mieux à votre situationparticulière.

30

Note technique : Capacité nominale des accumulateurs

Vu qu’on peut décrire les watts en termes de voltampères (V � A ou VA), laquantité d’énergie peut être exprimée en ampèreheures (A � h ou Ah) à unetension donnée. On utilise souvent ces unités dans l’industrie pour indiquerla capacité des accumulateurs. Par exemple, pour décrire un accumulateurd’une capacité de 960 Wh, on parle généralement en termes de 12 V et de80 Ah (12 V � 80 Ah = 960 Wh).

Wh = V � Ah

Page 33: Les systèmes photovoltaïques

L’exposé qui suit présente deux cas hypothétiques illus-trant comment employer la fiche de dimensionnement.Les Nguyen songent à employer l’énergie photo-voltaïque pour électrifier un chalet dans un endroitreculé. Les Tremblay, quant à eux, désirent équiper leur maison et leur entreprise d’une source fiable d’électricité à longueur d’année. L’une et l’autre familles’intéressent aux énergies renouvelables et veulentsavoir si un système PV leur conviendrait.

1er exemple : Système de chalet d’été – La famille NguyenLes Nguyen possèdent un petit chalet où ils passent la plupart des fins de semaine et des congés en été. Ils yvont aussi une fin de semaine de temps à autre en hiver.Le chalet n’a ni électricité ni eau courante et il est loin duréseau de distribution électrique. Après s’être éclairés àl’aide de lampes à l’huile et avoir transporté l’eau pendantquelques années, les Nguyen aimeraient maintenant

profiter des avantages de l’électricité. Toutefois, ils veulentaussi échapper au bruit et à la pollution de la ville etpréféreraient donc une source d’énergie silencieuse et propre. Les systèmes photovoltaïques leur semblent particulièrement intéressants en raison de leur durabilitérelative et du peu d’entretien qu’ils exigent.

La considération principale des Nguyen est de garder leursfrais au minimum et ils sont donc prêts à en perdre unpeu sur le plan de la disponibilité d’électricité. Après tout,ils se sont passés d’électricité jusqu’à maintenant, et cen’est pas une panne de temps à autre qui va les déranger.Leur réfrigérateur est alimenté au propane et ils sont prêtsà employer des lampes fluorescentes et à s’accommoderd’un minimum d’appareils pour ne pas gonfler leurdemande d’électricité. Dans ce cas, le petit systèmeautonome semble tout indiqué.

En faisant des calculs à l’aide de la fiche de dimension-nement, les Nguyen constatent qu’ils pourraient satisfaireà leurs besoins, à prix abordable, en aménageant un système de 120 watts et d’environ 211 ampèreheures.

31

Fiche de dimensionnement : Les Nguyen (chalet d’été)

1re étape : Estimation des besoins en électricité (en Wh/j)(A) (B) (C) Taux de consommation

c.a. ou c.c. Puissance nominale Heures (Wh/j)(cochez une case) (réelle ou estimée) d’utilisation (A) � (B)

Appareil ou charge c.a. c.c. (W) par jour c.a. c.c.

Lampes – cuisine (2) ✓ (12 V) 15 1 h (x 2) = 2 30

Lampes – chambre (2) ✓ (12 V) 15 1 h (x 2) = 2 30Lampes – séjour (2) ✓ (12 V) 15 4 h (x 2) = 8 120

Pompe à eau ✓ (12 V) 90 1 h 90

Chaîne stéréo d’auto ✓ (12 V) 6 4 h 24

Télé (noir et blanc) ✓ (12 V) 20 3 h 60

Sous-total : c.a. : S/O Wh/j c.c. : 354 Wh/j

Rectifiez les charges c.a. pour tenir compte des pertes dues à l’onduleur : Charge c.a. = 0 Wh/j : 0 Effcc ca 0,90

Charge journalière totale : Charge c.c. + charge c.a. rectifiée = 354 Wh/j

L’efficacité de l’onduleur (Effcc ca) se situe entre 80 et 95 p. 100 (0,80 et 0,95). Pour vous aider à effectuer les calculspréliminaires, on a indiqué (en italiques) 0,90. Rajustez cette valeur au besoin, lorsque vous avez choisi le modèle d’onduleur et que vous avez pris connaissance des valeurs nominales précisées par le fabricant.

Les Nguyen n’ont pas besoin d’installer un onduleur parce que tous leurs appareils ont une puissance de 12 volts encourant continu (V c.c.). Ils pourront en ajouter un au besoin par la suite.

7. Exemples de calculs de dimensionnement

Page 34: Les systèmes photovoltaïques

32

Fiche de dimensionnement : Les Nguyen (chalet d’été)

2e étape : Dimensionnement approximatif du système photovoltaïque

2.1. Choix entre en système (non connecté) autonome ou hybride

Le chalet sera équipé d’un système autonome.

2.2. Estimation de l’ensoleillement maximal (en h/j)

Ensoleillement maximal : 3,9 h/j (Consultez les cartes à la page 27 ou lire « Où se renseigner davantage surl’énergie solaire » à la page 46.)

2.3. Estimation de la puissance requise (en W)

Puissance du champ = Charge journalière totale (Wh/j)de modules (en W) Heures d’ensoleillement

maximal x 0,77*

= 354 Wh/j 3,9 h/j x 0,77

= 118 W**

* Le facteur 0,77 suppose une efficacité du régulateur de chargedes accumulateurs de 90 p. 100 et une efficacité des accumu-lateurs de 85 p. 100.

** Établi sur la base de la puissance de sortie nominale desmodules photovoltaïques si un optimiseur de puissancefournie est utilisé (voir le lexique à la page 44). Si l’on n’utilise pas d’optimiseur, on doit tenir compte des pertes de puissance et ainsi augmenter la capacité nominale de 15 à 25 p. 100. Consultez le distributeur.

2.4. Estimation de la capacité de stockage requise (en Ah)

Tension nominale des accumulateurs (Vacc) : 12 V c.c.(Typiquement de 12, 24 ou 48 V)

Nombre de jours de stockage nécessaires : (En règle générale, on prévoit 3 jours) 3 j

Capacité des accumulateurs (en Ah) :

charge journalière totale (Wh/j) x jours de stockagetension (Vacc) x 0,42***

= 354 Wh/j x 3 j12 V x 0,42

= 211 Ah à 12 V

*** Le facteur 0,42 suppose une efficacité des accumulateurs de 85 p. 100 et une décharge maximale de 50 p. 100. Si les accumulateurs doivent fonctionner à des températuresinférieures à 20 °C, leur capacité (en Ah) diminuera.Consultez alors le distributeur de systèmes photovoltaïques.

■■ Autonome

• utilisation saisonnière (principalement en été)

• utilisation à longueur d’année avec une faibledemande d’énergie (< 1 kWh/j) ou ou une certaine tolérance aux interruptions de courant

• accès au lieu limité ou coûteux

• le facteur de l’entretien est important

■■ Hybride

• utilisation à longueur d’année et demande d’énergie > 2,5 kWh/j oulieu nordique (latitude)

• groupe électrogène déjà en place

• très faible tolérance aux interruptions

Page 35: Les systèmes photovoltaïques

2e exemple : Systèmed’une résidence éloignéeoccupée toute l’année –La famille TremblayLes Tremblay sont un jeune couple qui habite, depuisplusieurs années, près d’un petit lac, loin du réseau dedistribution électrique. Ils exploitent une petite entre-prise d’artisanat où ils font du tissage. Les Tremblayutilisent un groupe électrogène au propane pour électrifier leur maison et leur atelier, mais ils sont fatiguésdu bruit constant et de la pollution, de factures de

combustible qui augmentent sans cesse et des travauxd’entretien fréquents. Leur consommation d’électricitéest faible malgré les nombreux appareils qu’ils possèdentparce que le réfrigérateur et la cuisinière fonctionnent au propane. (Alimenter les gros appareils au propanediminue considérablement le coût d’aménagement d’un système photovoltaïque.)

Après avoir rempli la fiche de dimensionnement, lesTremblay constatent qu’un système autonome seraittrop coûteux. Par ailleurs, ils pourraient ne se payer que quelques-uns des modules PV requis, mais ils croient qu’ils seront en mesure d’en ajouter d’autres

Fiche de dimensionnement : Les Tremblay (système résidentiel fonctionnant à longueur d’année)

1re étape Estimation des besoins en électricité (en Wh/j)(A) (B) (C) Taux de consommation

c.a. ou c.c. Puissance nominale Heures (Wh/j)(cochez une case) (réelle ou estimée) d’utilisation (A) � (B)

Appareil ou charge c.a. c.c. (W) par jour c.a. c.c.

Lampes fluorescentes :cuisine (2) ✓ 15 3 (x 2) 90séjour (2) ✓ 15 5 (x 2) 150chambres à coucher (2) ✓ 11 2 (x 2) 44sous-sol, salle de bain

et hall d’entrée (4) ✓ 15 1 (x 4) 60Congélateur (haut rendement) ✓ 600Pompe à eau ✓ (12 V) 90 2 180Lampes extérieures (2) ✓ 15 8 (x 2) 240Laveuse (chargement frontal) ✓ 160 1 (1 brassée) 160Ventilateur – système de ✓ 250 4 1 000Lampes – atelier (4) ✓ 15 7 (x 4) 420Radio (atelier) ✓ 5 7 35Télécouleur (sans télécommande) ✓ (12 V) 60 3 180Aspirateur ✓ 800 0,25 200Charges intermittentes ✓ 1 000 (environ) 1 1 000

(cafetière, fer à repasser, petitsoutils, chauffe-moteur, etc.)

Sous-total : c.a. : 3 999 Wh/j c.c. : 360 Wh/j

L’efficacité de l’onduleur (Effcc ca) se situe entre 80 et 95 p. 100 (0,80 et 0,95). Pour vous aider à effectuer les calculspréliminaires, on a indiqué (en italiques) 0,90. Rajustez cette valeur au besoin, lorsque vous avez choisi le modèle d’onduleur et que vous avez pris connaissance des valeurs nominales précisées par le fabricant.

Rectifiez les charges c.a. pour tenir compte des pertes dues à l’onduleur : Charge c.a. = 3 999 Wh/j : 4 443 Effcc ca 0,90

Charge journalière totale : Charge c.c. + charge c.a. rectifiée = 4 803 Wh/j

33

Page 36: Les systèmes photovoltaïques

dans quelques années. Dans l’intervalle, il leur semble que la meilleure solution adaptée à leur budget actuel consiste à monter un système hybride en combinant des modules à leur groupe électrogène, ce qui leur

semble un moyen de réduire les ennuis et les frais associésà l’emploi de ce dernier. Ils sont maintenant mieux placéspour discuter avec le distributeur du genre de systèmequ’ils cherchent.

34

Fiche de dimensionnement : Les Tremblay (système résidentiel fonctionnant à longueur d’année)

2e étape : Dimensionnement approximatif du système photovoltaïque

2.1. Choix entre en système (non connecté) autonome ou hybride

La résidence sera équipée d’un système hybride non connecté au réseau.

2.2. Estimation de l’ensoleillement maximal (en h/j)

Ensoleillement maximal : 3,4 h/j (Consultez les cartes à la page 27 ou lire « Où se renseigner davantage surl’énergie solaire » à la page 46.)

2.3. Estimation de la puissance requise (en W)

Puissance du champ = Charge journalière totale (Wh/j)de modules (en W) Heures d’ensoleillement

maximal x 0,77*

= 4 803 Wh/j 3,4 h/j x 0,77

= 1 835 W**

* Le facteur 0,77 suppose une efficacité du régulateur de chargedes accumulateurs de 90 p. 100 et une efficacité des accumu-lateurs de 85 p. 100.

** Établi sur la base de la puissance de sortie nominale desmodules photovoltaïques si un optimiseur de puissancefournie est utilisé (voir le lexique à la page 44). Si l’on n’utilise pas d’optimiseur, on doit tenir compte des pertes de puissance et ainsi augmenter la capacité nominale de 15 à 25 p. 100. Consultez le distributeur.

2.4. Estimation de la capacité de stockage requise (en Ah)

Tension nominale des accumulateurs (Vacc) : 24 V c.c.(Typiquement de 12, 24 ou 48 V)

Nombre de jours de stockage nécessaires : (En règle générale, on prévoit 2 jours pour un système hybride) 2 j

Capacité des accumulateurs (en Ah) :

charge journalière totale (Wh/j) x jours de stockagetension (Vacc) x 0,42***

= 4 803 Wh/j x 2 j24 V x 0,42

= 953 Ah à 24 V

*** Le facteur 0,42 suppose une efficacité des accumulateurs de 85 p. 100 et une décharge maximale de 50 p. 100. Si les accumulateurs doivent fonctionner à des températuresinférieures à 20 °C, leur capacité (en Ah) diminuera.Consultez le distributeur de systèmes photovoltaïques.

■■ Autonome

• utilisation saisonnière (principalement en été)

• utilisation à longueur d’année avec une faibledemande d’énergie (< 1 kWh/j) ou une certainetolérance aux interruptions de courant

• accès au lieu limité ou coûteux

• le facteur de l’entretien est important

■■ Hybride

• utilisation à longueur d’année et demande d’énergie> 2,5 kWh/j oulieu nordique (latitude)

• groupe électrogène déjà en place

• très faible tolérance aux interruptions

Page 37: Les systèmes photovoltaïques

Technologie photovoltaïqueLa plupart des cellules photo-voltaïques sont faites de silicium,l’un des éléments les plus abondants sur la Terre; le sable desplages est fait d’oxyde de silicium(silice). Les premières cellules PV offertes mises le marché étaient composées de siliciummonocristallin, c’est-à-dire qu’ellescontenaient un seul cristal. D’autrestechniques de fabrication ontdonné les cellules de silicium polycristallin contenant plusieurscristaux. Les cellules de siliciumpolycristallin sur le marché sont à peine moins efficaces que les cellules monocristallin et leur utilisation est très répandue parceque le rapport coût-rendement est le même.

Le développement des technologiesdes cellules à couche mince a permis de réduire plus encore lescoûts en diminuant la quantité de matériel requis pour fabriquer une cellule. Les cellules de siliciumamorphe peuvent contenir unecouche mince de silicium et

conviennent à la production ensérie. Par ailleurs, de nouvellestechniques de production ont conduit à la fabrication de cellulesde silicium amorphe « multijonc-tion », composées de deux ou trois couches de semiconducteur.Puisqu’elles sont moins efficaces, il faut de plus grands modules pourproduire une quantité donnéed’électricité.

Les technologies des cellules àcouche mince ont donné égale-ment les cellules de tellurure decadmium et de diséléniure decuivre-indium que l’on voit apparaître sur le marché.

35

▲Cellules de silicium monocristallin,polycristallin et amorphe. Photosgracieuseté de Siemens SolarIndustries, Photowatt InternationalS.A. et United Solar Systems Corp.,respectivement.

8. Information technique sur les composants du système

Page 38: Les systèmes photovoltaïques

36

Caractéristiquesélectriques du module : la courbecourant-tension(I-U) Le module photovoltaïque peutfonctionner selon toute combi-naison de courant et de tensionprésente sur sa courbe courant-tension (courbe I-U) mais, en réalité, il fonctionne selon uneseule combinaison à un momentdonné. Cette combinaison n’est pas déterminée par les modules maisbien par les caractéristiques élec-triques du circuit qui y est raccordé.

La tension qui est présente lorsqu’ilne circule aucun courant estappelée tension en circuit ouvert. À l’opposé, le courant présentlorsqu’il n’y a aucune tension estappelé courant de court-circuit. La tension atteint son point maxi-mal en circuit ouvert, alors que le courant est à son point le plusélevé dans des conditions de court-circuit. Par contre, dans ces deuxsituations, aucune puissance n’estproduite. En pratique, un systèmefonctionne selon une combinaisonde courant et de tension permet-tant la production d’une quantitéraisonnable d’électricité. Lameilleure combinaison s’appelle le point de puissance maximale. La tension et le courant corres-pondants sont appelés tensionnominale et courant nominal. Le point de puissance maximalesert à déterminer la puissance et le rendement nominaux d’un module.

L’étiquette du module photo-voltaïque de qualité devrait

indiquer toutes ces caractéristiquesélectriques – tension en circuitouvert, courant de court-circuit,point de puissance maximale, tension nominale et courant nomi-nal, qu’on appelle respectivementen anglais « open circuit voltage(Voc) », « short circuit current (Isc) »,« maximum power point (MPP) »,« rated voltage » ou « nominal voltage (Vp) » et « rated current »ou « nominal current (Ip) ». Il nefaut pas vous attendre à obtenir la puissance nominale du systèmeque vous achetez puisqu’il estimpossible pour un système à modules fixes de fonctionner à lapuissance maximale en tout temps.

Les variations de température peuvent à elles seules modifier la puissance du système.

Autres composants des systèmesAccumulateursLa plupart des systèmes photo-voltaïques non connectés à unréseau de distribution d’électricitécomportent des accumulateurs quiemmagasinent l’énergie en prévi-sion des périodes où il n’y a pas ou à peu près pas de soleil. Certains systèmes spécialisés (comme les

Model

Manufacturer XYZ

Made in WZC

Performance at 1999 W/m2 solar irradiance and 25°C cell temperature

Max. power

Max. syst. open circuit voltage

Fire rating

Short circuit current

Open circuit voltage

Series fuse

Rated current

Rated voltage

Field wiring

copper only, 14 A WG min. insulated for 75°C min.

Serial numberABC

48 Wp

600 V

Class C

3.35 A

19.8 V

3.02 A

15.9 V

5 A

123456789

▲Renseignements indiqués sur l’étiquette d’un module PV typique. Notez que ce typed’étiquette est toujours en anglais.

▲Points importants qui caractérisent un module photovoltaïque.

Point de puissance maximale Pmax = Ip ✕ Vp

I (court-circuit)

I nominal

V nominal

V (circuitouvert)

Courant (I)

Tension(V)

Page 39: Les systèmes photovoltaïques

37

systèmes de pompage de l’eau et de ventilation ou les calculatrices)n’ont pas besoin de dispositifs destockage, car ils sont utilisés seule-ment quand il fait jour. Par ailleurs,certains systèmes de pompage stockent l’énergie sous forme d’énergie potentielle de l’eau pompée (c’est-à-dire l’énergie pro-duite par cette eau sous l’effet de la gravité) de préférence à l’électri-cité. Néanmoins, la plupart des systèmes PV installés au Canadacomportent des accumulateurs.

Le choix de la capacité et du genred’accumulateurs est un élémentimportant lors de la conception du système, surtout s’il s’agit d’unsystème sans source d’énergie d’appoint. Les accumulateurs peu-vent représenter de 25 à 50 p. 100du coût total du système; il est doncessentiel de choisir le genre qui convient le mieux. Il y a différentsgenres d’accumulateurs qu’on peut employer selon les exigencesdu système. Ceux qui durent plus longtemps peuvent être plus coûteux au départ, mais ils sont engénéral plus rentables à long terme.Il y a sur le marché plusieurs modèles conçus pour être intégrés à des systèmes utilisant une forme d’énergie renouvelable, notammentphotovoltaïque ou éolienne. Lesaccumulateurs à décharge profondepour embarcations, voiturettes de golf et véhicules de plaisancepeuvent aussi convenir et coûtentgénéralement moins cher à l’achat.Tout distributeur compétent pourravous conseiller sur le genre d’accu-mulateur susceptible de convenir le mieux à vos besoins.

La plupart des systèmes photo-voltaïques sont équipésd’accumulateurs acide-plomb,comme ceux au plomb-calcium

ou au plomb-antimoine à décharge profonde. N’employez pas des batteries d’automobile, car elles nesont pas conçues pour supporter desdécharges profondes répétées. Lesaccumulateurs au nickel-cadmiumsont rarement utilisés pour les applications résidentielles. Bienqu’ils puissent subir sans dommagede nombreuses décharges profondeset qu’ils soient moins sensibles auxchangements de température que les accumulateurs acide-plomb, ilssont aussi plus coûteux à l’achat etbeaucoup plus coûteux à recycler.Par conséquent, on les emploiesurtout lorsque la fiabilité du sys-tème et les frais d’entretien sontjugés assez importants pour justifierles frais additionnels engagés.

La capacité d’un accumulateur s’exprime d’ordinaire en ampère-heures (Ah), c’est-à-dire en fonctionde la quantité de courant qu’il peut débiter au cours d’un nombred’heures précis à sa tension normaleet à une température de 25 °C. Lacapacité nominale de tout accumu-lateur diminue avec la température.La capacité requise dépend de ladécharge totale escomptée, qu’onpeut calculer quand on connaît la tension de l’accumulateur, la puissance totale appelée, la duréed’utilisation et la température environnante.

Par exemple, pour alimenter uneampoule de 25 W pendant 8 heuresà l’aide d’un accumulateur de 12 Vmaintenu à une température de 25 °C, il faudrait au moins 16,7 Ah(soit 200 Wh/12 V). Si l’accu-mulateur doit fonctionner à destempératures susceptibles de descen-dre jusqu’à 0 °C, il faudra choisir un modèle de 20 Ah pour fournir la même charge. En pratique, pourprotéger l’accumulateur d’un vieil-

lissement accéléré, on conseille deprévoir une capacité plus grandeafin d’éviter la décharge complète.En ce qui a trait aux accumulateursà décharge profonde, on recom-mande de ne pas utiliser plus de80 p. 100 de leur capacité nominale.

Note technique Sélection des accumulateursdu système – points à considérer :

• caractéristiques de tension etde courant;

• la capacité de stockage est calculée à un taux donné dedécharge (taux selon lequell’énergie est consommée). Si ce taux est inférieur à celuiindiqué par le fabricant, lacapacité de l’accumulateur est plus grande et vice versa;

• décharge maximale (différente pour chaque typed’accumulateur);

• températures de fonction-nement et l’effet de latempérature sur le rendement;

• durée des accumulateurs –nombre de cycles de charge-décharge possibles avant qu’unremplacement ne deviennenécessaire. Ce nombre dépendde l’ampleur des décharges.Moins l’accumulateur estdéchargé à chaque cycle, plusil peut supporter de cycles;

• exigences d’entretien – certains modèles n’exigent pratiquement aucun entretien;

• densité énergétique (quantitéd’énergie utilisable produitepar les accumulateurs par rapport à leur poids ou à leur volume, au cours d’unepériode donnée);

• coût;

• garantie.

Page 40: Les systèmes photovoltaïques

38

Notons que les batteries d’automo-bile subissent des dommages dèsque la décharge atteint 20 p. 100 dela capacité nominale; c’est pourquoielles ne conviennent pas à ce genred’application.

Dans les fiches de dimensionne-ment qui servent d’exemple dans lasection 7 (étape 2.4), on a attribuéune valeur moyenne de 50 p. 100 à la décharge maximale (portion utilisée de la capacité nominale); onchoisirait alors une capacité de 40 à50 Ah dans l’exemple du paragrapheprécédent, selon la température à laquelle l’accumulateur doit fonctionner.

Les accumulateurs destinés aux systèmes photovoltaïques sonthabituellement conçus pour emmagasiner l’énergie nécessairepour plusieurs journées de consom-mation sans soleil. Quand onprévoit de très longues périodes sanssoleil, comme dans le Grand Nord,il est bien avisé de s’équiper d’unsystème hybride plutôt que d’essayer de stocker l’électricité en

quantité suffisante. Dans la plupartdes cas, la solution la plus pratiquesemble être de combiner une source d’énergie d’appoint et lesaccumulateurs.

Matériel de condition-nement de l’énergieLe matériel de conditionnementtransforme l’énergie venant desmodules photovoltaïques en énergieplus utilisable. On décrit ci-aprèsdeux de ces dispositifs, soit les onduleurs et les régulateurs decharge des accumulateurs.

Onduleurs

Les cellules PV produisent uncourant continu (c.c.), et les accu-mulateurs stockent aussi l’électricitéen courant continu. Toutefois, laplupart des appareils exigent uncourant alternatif (c.a.). Ainsi, il faut ajouter un onduleur au systèmepour transformer le courant continuà faible tension (12, 24, 32, 36, 48,96 ou 120 V c.c.) en courant alter-natif à tension plus élevée (120 ou240 V c.a.). Cette conversion occa-sionne une certaine perte d’énergie,car l’efficacité des onduleurs est, engénéral, de 80 à 95 p. 100. Il est plusfacile et souvent moins coûteux dese procurer des fils, des éléments etdes appareils c.a. que l’équivalentc.c. L’addition d’un onduleur sembledonc une précaution logique dans le cas de nombreux systèmes.

Il y a toutes sortes d’onduleurs, et le modèle requis dépend de l’usageauquel il est destiné. Les onduleurs àbasse puissance (de 100 à 1 000 W)conviennent aux petits systèmes,qui alimentent des appareils d’éclairage, par exemple. Ils ont unetension d’entrée de 12 ou de 24 Vc.c. et de sortie de 120 V c.a. Onretrouve des onduleurs à grande

puissance (de 1 000 à 4 000 W) avecune entrée de 12, 24 et 48 V c.c. et une sortie de 120 ou 240 V c.a.Dans le cas des appareils qui subis-sent une forte surtension à la miseen marche (moteurs électriques, par exemple), il faut employer desonduleurs à haute puissance.

Les onduleurs les moins dispendieuxproduisent un courant à onde carréemodifiée qui n’atteint pas la qualitéde celui produit par un service publicde distribution. On compte unedouzaine d’appareils qui, en général,ne fonctionnent pas efficacementavec un tel onduleur. Un distribu-teur saura vous aider à trouver dessolutions à ces problèmes en choisis-sant avec vous les appareils, outils,etc., les mieux adaptés. Les onduleursà onde sinusoïdale produisenthabituellement une électricité dontla qualité est semblable à celled’un réseau de distribution.

Certains types de modules, appelésmodules c.a., sont munis d’ondu-leurs intégrés. Il est possible demonter un système c.a. complet, en raccordant les uns aux autres desmodules c.a.; chaque module aug-mente la puissance du générateurphotovoltaïque. (Ces onduleurs sont employés uniquement dans les systèmes connectés à un réseau.)

Bien des onduleurs offerts sur lemarché de nos jours possèdent les caractéristiques suivantes :

1) dispositif de comptage :affiche la tension d’entrée et desortie, la fréquence de sortie, etla tension et la fréquence rela-tives au groupe électrogène;

2) mise en marche du groupeélectrogène : relais supplé-mentaires qui assurent la miseen marche automatique du

Éner

gie

livr

ée e

xpri

mée

co

mm

e un

e fr

acti

on

de

la

cap

acit

é n

om

inal

e (2

0 °C

)

Température de décharge (°C)

120

110

100

90

80

70

60

50

40

30-30 -20 -10 0 10 20 30 40

▲Lorsque les accumulateurs doiventfonctionner à une températureinférieure à 25 °C, il faut prévoirune capacité nominale supérieure.(Celle-ci variera en fonction du genre d’accumulateur utilisé et du taux de décharge escompté.)

Page 41: Les systèmes photovoltaïques

groupe électrogène à com-bustible si les accumulateursatteignent un niveau programméde décharge. Certains modèlespeuvent également être pro-grammés pour empêcher la miseen marche durant la nuit (pouréviter le bruit), à moins que lesaccumulateurs atteignent undeuxième niveau de déchargeprogrammé, auquel cas legroupe électrogène se mettra en marche tout de même;

3) connexion au réseau : l’onduleur peut convertir lecourant continu des modulesPV en courant alternatif syn-chronisé avec celui du réseau de distribution d’électricité.Cette caractéristique permet deréduire ou même d’éliminer lesfactures mensuelles d’électricité;

4) charge des accumulateurs :les onduleurs peuvent tirer del’électricité tant du réseau quedu groupe électrogène pourcharger les accumulateurs enmême temps qu’ils alimententles appareils branchés aux système. Certains modèles d’onduleurs vont modifier letaux de charge et la tension enfonction du type d’accumula-teurs et de leur température.

5) empilage : certains onduleurspeuvent être raccordés les unsaux autres, soit pour multi-plier la puissance de sortie oupour obtenir une tension de240 V c.a.

Régulateurs de charge

Les régulateurs de charge des accumulateurs servent à contrôlerl’intensité de courant passant par les accumulateurs et les protègentainsi contre les surcharges et lesdécharges complètes. Ils peuventaussi mesurer la tension des accu-mulateurs pour y détecter le niveaude charge. On trouve sur le marchédes régulateurs de 2 à 300 A adaptésà des tensions de 12 à 48 V c.c.

Divers genres de contrôleurs sontcommercialisés : on trouve le plussouvent les régulateurs « tout ourien » et à modulation de largeurd’impulsion. Les modèles plussophistiqués sont aussi plus efficaces,mais vous devez évaluer avec l’aided’un distributeur si leur rendementjustifie le coût additionnel. À titred’exemple, certains modèles com-portent un optimiseur de puissancefournie (MPPT). Ce dernier permetaux modules de fonctionner à lapuissance maximale en fonction du niveau d’ensoleillement même si l’accumulateur est rechargé à une tension constante. Cette carac-téristique permet d’augmenter laproduction d’énergie d’environ10 p. 100 en été et d’environ30 p. 100 en hiver. Ces gains sontgénéralement plus importants dans le cas des panneaux à tensionnominale élevée.

Dispositif de poursuite solaireTous les jours, le soleil poursuit sacourse dans le ciel. Afin de retirer lemaximum de puissance des modulesphotovoltaïques, un dispositif depoursuite peut s’avérer un élémentrentable. La principale considérationtouche les économies à réaliser. Est-ce que la puissance de sortie

augmentée obtenue à l’aide d’unmoins grand nombre de panneauxdotés d’un dispositif de poursuitel’emporte sur le coût d’achat de pan-neaux supplémentaires destinés àun champ de modules à installationfixe? En pratique, plus grande est lasurface totale des modules, plus ledispositif de poursuite est rentable.N’oubliez pas que les modules àinstallation fixe doivent être montéssur une structure, alors le coût réeldu dispositif équivaut à la différenceentre son prix et celui d’une struc-ture fixe.

Les dispositifs de poursuite sontinstallés habituellement à une distance de 3 mètres (10 pieds) dusol, ce qui permet de ne pas percerla toiture. On évite ainsi les accumu-lations de neige et de glace, qui sontplus importantes sur un toit qu’à un endroit dégagé et en hauteur.Demandez à un distributeur de vousexpliquer le pour et le contre desdispositifs de poursuite manuels et automatiques que l’on trouveactuellement sur le marché.

Si vous songez à acquérir un tel dispositif, rappelez-vous qu’il n’augmentera pas de façon signifi-cative le rendement du systèmedurant l’hiver au Canada. Les dispositifs de poursuite sont plus rentables s’ils font partie de systèmes qui sont en fonction duprintemps à l’automne, surtout ceux qui sont installés dans lesrégions plus au nord.

Comme les dispositifs de pour-suite automatiques rendent lesystème plus complexe, ils sontrarement installés sur des systèmeslaissés sans surveillance durant de longues périodes, comme ceux des télécommunications.

39

Page 42: Les systèmes photovoltaïques

40

Cette fiche de dimensionnementvous aidera à estimer approxima-tivement la dimension du systèmephotovoltaïque qui vous convien-dra. À cette étape de la conception,vous devrez tout simplementchoisir la tension nominale desaccumulateurs et établir la durée dela période d’ensoleillement maxi-mal dans votre région. Les résultatsque vous obtiendrez ci-dessous ne

constituent que des estimations etils ne remplacent nullement la con-ception et l’expertise techniquesnécessaires à l’installation d’un système approprié. Si vous désirezfaire vous-même la conceptiontechnique de votre système, vouspouvez vous procurer le documentintitulé Manuel de conception de systèmes photovoltaïques publié parRessources naturelles Canada (pour

commander, voir la section « Où serenseigner davantage sur l’énergiesolaire » à la page 46).

Remarque : Les données des équa-tions utilisées dans la fiche doiventêtre exprimées sous forme de fractions, et non de pourcentage.Par exemple, une efficacité de90 p. 100 s’exprimera par 0,90 dans vos calculs.

Annexe A Fiche de dimensionnement

Fiche de dimensionnement :

1re étape : Estimation des besoins en électricité (en Wh/j)(A) (B) (C) Taux de consommation

c.a. ou c.c. Puissance nominale Heures (Wh/j)(cochez une case) (réelle ou estimée) d’utilisation (A) � (B)

Appareil ou charge c.a. c.c. (W) par jour c.a. c.c.

Sous-total : c.a. : Wh/j c.c. : Wh/j

L’efficacité de l’onduleur (Effcc ca) se situe entre 80 et 95 p. 100 (0,80 et 0,95). Pour vous aider à effectuer les calculspréliminaires, on a indiqué (en italiques) une efficacité de 0,90. Rajustez cette valeur au besoin, lorsque vous avez choisile modèle d’onduleur et que vous avez pris connaissance des valeurs nominales précisées par le fabricant.

Rectifiez les charges c.a. pour tenir compte des pertes dues à l’onduleur : Charge c.a. = Wh/j : Effcc ca 0,90

Charge journalière totale : Charge c.c. + charge c.a. rectifiée = ________ Wh/j

Page 43: Les systèmes photovoltaïques

41

Fiche de dimensionnement :

2e étape : Dimensionnement approximatif du système photovoltaïque

2.1. Choix entre en système (non connecté) autonome ou hybride

■■ Autonome

• utilisation saisonnière (principalement en été)

• utilisation à longueur d’année avec une faibledemande d’énergie (< 1 kWh/j) ouune certaine tolérance aux interruptions de courant

• accès au lieu limité ou coûteux

• le facteur de l’entretien est important

■■ Hybride

• utilisation à longueur d’année et demande d’énergie > 2,5 kWh/j oulieu nordique (latitude)

• groupe électrogène déjà en place

• très faible tolérance aux interruptions

2.2. Estimation de l’ensoleillement maximal (en h/j)

Ensoleillement maximal : h/j (Consultez les cartesà la page 27 ou lire « Où se renseigner davantage surl’énergie solaire » à la page 46.)

2.3. Estimation de la puissance requise (en W)

Puissance du champ = Charge journalière totale (Wh/j)de modules (en W) Heures d’ensoleillement

maximal x 0,77*

= Wh/jh/j x 0,77

= W**

* Le facteur 0,77 suppose une efficacité du régulateur decharge des accumulateurs de 90 p. 100 et une efficacité des accumulateurs de 85 p. 100.

** Établi sur la base de la puissance de sortie nominale desmodules photovoltaïques si un optimiseur de puissancefournie est utilisé (voir le lexique à la page 44). Si l’on n’utilise pas d’optimiseur, on doit tenir compte des pertes de puissance et ainsi augmenter la capacité nominale de 15 à 25 p. 100. Consultez le distributeur.

2.4. Estimation de la capacité de stockage requise (en Ah)

Tension nominale des accumulateurs (Vacc) : ____ V c.c. (volts courant continu)

(typiquement de 12, 24ou 48 V)

Nombre de jours de stockage nécessaires : (en règle générale, on prévoit 3 jours) _____ jours

Capacité des accumulateurs (en Ah) :charge journalière totale (Wh/j) x jours de stockage

tension (Vacc) x 0,42***

= Wh/j x jours ____ V x 0,42

= _______ Ah

*** Le facteur 0,42 suppose une efficacité des accumulateurs de 85 p. 100 et une décharge maximale de 50 p. 100. Si les accumulateurs doivent fonctionner à des températuresinférieures à 20 °C, leur capacité (en Ah) diminuera.Consultez alors le distributeur de systèmes photovoltaïques.

Page 44: Les systèmes photovoltaïques

42

Puissance nominale type d’appareils courants

Puissance nominale (W)

12 V c.c.

Chaîne stéréo d’automobile 6Lampes :

à incandescence 25fluorescent compact 4 à 20fluorescent de 4 pi 40

Cafetière 140Perceuse (3/8 po) 144Pompe à eau 50 à 300Radio bande publique :

réception 4transmission 6

Horloge numérique (DEL) 2Séchoir 400Téléviseur portatif :

noir et blanc 20couleur 60

Ventilateur d’extraction (pales de 15 cm) 24

Puissance nominale (W)

120 V c.a.

Aspirateur 200 à 1 400Cafetière 900Chauffe-moteur 600Fer à friser 25Fer à repasser 1 000Four à micro-ondes 600 à 1 500Grille-pain 1 100Horloge 2Lampes :

à incandescence 25 à 100fluorescent compact 4 à 20fluorescent de 4 pi 40

Lave-vaisselle (eau chaude exclue) 1 300Laveuse (eau chaude exclue) 300 à 500Laveuse à chargement frontal 160Magnétoscope (fonctionnement/en attente) 30/5Ordinateur personnel :

de bureau 250imprimante laser (impression/en attente) 600/30portatif 25chargeur de piles pour portatif 100 (max.)

Perceuse 300Pompe à eau (jet, de 1/2 HP) 1 000Radio 5Radio à bande latérale unique (inactif) 4Scie 400 à 1 000Séchoir 1 000 à 1 500Stéréo 30Téléphone sans fil (transmission/en attente) 96/12Téléviseur (19 po) :

noir et blanc (allumé) 60couleur (allumé/en attente

avec télécommande) 100/5télécommande (en attente) 5

Ventilateur portatif 115Ventilateur d’appareil de chauffage

(varie beaucoup) 350

Note : Ces valeurs sont fournies à titre d’indication seulement; consulter les données des fabricants pour des valeurs spécifiques.

À propos des moteurs électriques

La puissance d’un moteur électrique s’exprime sou-vent en horsepower (HP). Elle désigne la puissance desortie mécanique du moteur. Si vous avez les donnéessur le courant et la tension, il est préférable de lesutiliser plutôt que de tenter de convertir les donnéesHP en watts. Le watt (W) est l’unité SI de puissance (1 HP ≈ 746 W). Toutefois, une conversion simplepeut ne pas donner la demande réelle d’électricité, enraison du facteur de puissance d’un moteur à courantalternatif ou d’autres sources d’inefficacité inhérentesà tout moteur. Si vous avez l’intention d’alimenter un moteur c.a. ordinaire grâce à un système photo-voltaïque, vous pouvez vous servir de la formulesuivante pour évaluer la demande d’électricité : 1 HP (puissance de sortie mécanique) ≈ 1 kW (puissance d’entrée électrique).

Annexe B Charges types

Page 45: Les systèmes photovoltaïques

43

Comparaison de systèmes d’éclairage types

Ampoules à incandescence

Watts Lumens25 22040 49560 85575 1 170

100 1 680

Lampes fluorescentescompactes à ballastmagnétique

Watts Lumens5 2207 4009 550

13 86018 1 16026 1 700

Lampes fluorescentescompactes à ballast électronique

Watts Lumens15 90018 1 10020 1 20025 1 750

▲Source : Les appareils d’éclairage éconergétiques pour la maison : l’éclairage domestique (publication de Ressourcesnaturelles Canada)

Annexe C Éclairage éconergétique

Page 46: Les systèmes photovoltaïques

Ampèreheure (Ah)Courant d’un ampère pendant une heure.

Autres composants du systèmeÉléments du système photo-voltaïque autres que les modules et les accumulateurs. Englobenotamment les interrupteurs, lescontrôleurs, les compteurs, lematériel de conditionnement d’énergie, les dispositifs de pour-suite solaire et la structure quisupporte le champ de modulesphotovoltaïques.

Cellule photovoltaïqueDispositif convertissant directe-ment la lumière en électricité.Élément fondamental du modulephotovoltaïque.

ChargeTout ce qui, dans un circuit électrique, tire de l’énergie du circuit, lorsque celui-ci est sous tension (lampes, appareils, outils, pompes, etc.).

Clause restrictiveServitude spéciale pouvant servir à assurer l’accès au rayonnementsolaire ou au vent dans le cas d’unsystème solaire ou éolien. (Voiraussi « servitude ».)

Connexion en parallèleMéthode d’interconnexion de dispositifs de génération ou de consommation d’électricité, selonlaquelle la tension produite ou requise demeure la même alors quele courant des dispositifs s’addi-tionne. Contraire de « connexionen série ».

Connexion en sérieMéthode d’interconnexion de dispositifs de génération ou de consommation d’électricité, selonlaquelle la tension des dispositifss’additionne alors que le courantdemeure le même. Contraire de« connexion en parallèle ».

Courant de court-circuitCourant circulant librement d’unecellule photovoltaïque dans un circuit externe sans charge ni résis-tance; courant maximal possible.

Horsepower (HP)Unité impériale de puissance équivalent à 746 watts.

Kilowatt (kW)Mille watts.

Kilowattheure (kWh)Quantité d’énergie équivalant àmille watts de puissance pendantune heure.

LumensUnité de mesure qui représente letaux auquel la lumière est émisepar une source.

Matériel de condition-nement d’énergieAppareillage électrique utilisé pourconvertir l’énergie de modules pho-tovoltaïques en énergie utilisable.Terme collectif qui désigne à la foisl’onduleur, le convertisseur, le régu-lateur de charge d’accumulateurs etla diode antiretour.

Module photovoltaïqueCellules photovoltaïques intercon-nectées (en série ou en parallèle)montées habituellement en uneunité étanche de dimension pra-tique pour l’expédition, lamanipulation et l’assemblage enchamps de modules. Synonyme de « panneau photovoltaïque ».

Montage avec écartementTechnique de montage d’un champde modules photovoltaïques sur un toit en pente, selon laquelle onlaisse un espace entre les moduleset le toit et on incline les modules à l’angle optimal.

Optimiseur de puissancefournie (MPPT)Contrôleur de la charge qui surveille en continu le point depuissance maximale fournie d’unmodule ou d’un champ de modulesphotovoltaïques dans le but d’enaugmenter le rendement. Le pointde puissance maximale, sur lacourbe courant-tension (I-U) d’un système photovoltaïque, estcelui où la puissance maximale est produite.

Champ de modules photovoltaïquesEnsemble de modules photo-voltaïques interconnectés etfonctionnant comme une seuleunité de production d’électricité.Les modules sont assemblés sur unsupport ou bâti commun. Dans lecas d’un système de dimensionréduite, il peut s’agir d’un ensemblede deux modules sur leur supportou bâti.

44

Lexique

Page 47: Les systèmes photovoltaïques

ServitudeEntente légale, verbale ou écrite,définissant un intérêt à l’usageexclusif, commun ou bipartited’une propriété privée ou de l’espace aérien qui le recouvre. Le « droit de passage » en vertuduquel un service public d’électri-cité peut faire passer des lignesélectriques sur des propriétésprivées est un type courant deservitude. (Voir aussi « Clauserestrictive ».)

Système photovoltaïqueEnsemble complet d’éléments deconversion de la lumière solaire enélectricité utilisable par processusphotovoltaïque, comprenant lesmodules photovoltaïques et lesautres composants du système.

Système photovoltaïqueautonomeSystème photovoltaïque non con-necté à un réseau de distributiond’électricité ne comportant pas de source d’appoint et dépendantuniquement de l’énergie solairepour répondre à la demande d’électricité. Il peut ou non êtrecomplété d’accumulateurs.

Système photovoltaïquehybrideSystème photovoltaïque compor-tant d’autres sources de productiond’électricité, tel une éolienne ou un groupe électrogène au diesel.

Système photovoltaïquenon connecté au réseauSystème photovoltaïque qui n’estpas connecté à un réseau de distri-bution d’électricité. Il peut êtreautonome ou hybride. Il peut aussicomporter ou non des accumula-teurs, bien qu’il doive comprendrele plus souvent des accumulateursou quelque autre forme de stockaged’énergie (un réservoir d’eau pompée, par exemple).

TélémesureMesure à distance d’une quantitéphysique à l’aide d’instruments quiconvertissent cette mesure en unsignal transmissible.

Tension en circuit ouvertTension présente aux bornes d’unecellule photovoltaïque exposée àl’ensoleillement maximal, lorsqu’ilne circule aucun courant; tensionmaximale possible.

Wattheure (Wh)Quantité d’électricité équivalente àun watt de puissance consommépendant une heure.

45

Page 48: Les systèmes photovoltaïques

Ressources naturelles Canada (RNCan)

Division de l’énergie renouvelable et électrique

Direction des ressources énergétiques

580, rue Booth, 17e étageOttawa (Ontario) K1A 0E4Télécopieur : (613) 995-0087Internet :http://www.rncan.gc.ca/penser

ou

Ressources naturelles CanadaDirection de la technologie de

l’énergie de CANMET580, rue Booth, 13e étageOttawa (Ontario) K1A 0E4Télécopieur : (613) 996-9418Internet :http://www.rncan.gc.ca/se/etb/

index_fr.html

Association des industries solaires du Canada (CanSIA)

2415 Holly Lane, bureau 250Ottawa (Ontario) K1V 7P2Téléphone : (613) 736-9077Télécopieur : (613) 736-8938Internet : http://www.cansia.ca

Énergie solaire Québec460, rue Sainte-Catherine Ouest,

bureau 701Montréal (Québec) H3B 1A7Téléphone : (514) 392-0095Télécopieur : (514) 392-0952Internet : http://www.esq.qc.ca

Pour obtenir des exemplaires supplémentaires de la présente publication et d’autres publicationsqui traitent de l’énergie renouve-lable et de l’efficacité énergétique,veuillez appeler au numéro sansfrais 1 800 387-2000. Vous pouvez également télécharger un exemplaire de cette publication à partir de l’adresse Internethttp:/www.rncan.gc.ca/penser.

Visitez le site Internet du Réseaucanadien des énergies renouve-lables (ResCER) à l’adressehttp://www.rescer.gc.ca.

Logiciel gratuit pour vous aider à prendre une décisionLes technologies de l’énergie renouvelable – comme les systèmesphotovoltaïques, les parcs d’éolien-nes, le chauffage solaire de l’air deventilation ou les chauffe-eausolaires – peuvent constituer uninvestissement intéressant. Le logiciel RETScreen® Internationalfacilite la prise de décision. Il s’agitd’un logiciel d’analyse normaliséedes projets d’énergie renouvelablequi peut vous aider à déterminer si un système photovoltaïque estun investissement rentable dans votre cas. Le logiciel comporte desfeuilles de calcul électronique Excelde Microsoft® et un manuel de l’utilisateur détaillé et des bases dedonnées qui vous aideront à fairevotre évaluation. Le logiciel et lemanuel peuvent être téléchargés à partir du site Internethttp://retscreen.gc.ca ou il est possible de se les procurer en communiquant avec RNCan au(450) 652-4621 ou par télécopieurau (450) 652-5177.

Données sur le climat etle rayonnement solaireLes données climatologiques et les normales climatiques mensuelles de 1961 à 1990 sontdisponibles sur cédérom. Pour commander un disque, visitez le site Internet d’EnvironnementCanada à l’adresse http://www.msc-smc.ec.gc.ca/climate/products_services/climate_products/climate_data_f.cfm.

Certaines données sont disponibles en ligne àhttp://www.msc-smc.ec.gc.ca/climate/climate_normals/index_f.cfm.

Vous trouverez également certainesde ces données dans le logicielRETScreen® International mentionné précédemment.

46

Où se renseigner davantage sur l’énergie solaire

Page 49: Les systèmes photovoltaïques

47

Nous vous remercions de l’intérêt que vous portez à ce Guide de l’acheteur publié par Ressources naturelles Canada et,

soucieux de l’améliorer, nous vous saurions gré de prendre quelques minutes pour répondre aux questions qui suivent.

1. Où avez-vous trouvé un exemplaire du Guide?

Brochure d’introduction (RNCan) ■■ Distributeur ■■ Magasin ■■Association des industries solaires du Canada ■■ Salon professionnel ■■ Autre ■■

2. Avez-vous trouvé ce Guide instructif? Oui ■■ Non ■■

3. Que saviez-vous des systèmes faisant appel à l’énergie solaire avant de lire le Guide?

Tout ■■ Beaucoup de choses ■■ Peu de choses ■■ Rien ■■

4 a) Après avoir lu le Guide, que pensez-vous des aspects énumérés ci-après?

Excellent Bon Moyen Satisfaisant Médiocre

Facilité de compréhension ■■ ■■ ■■ ■■ ■■Longueur ■■ ■■ ■■ ■■ ■■Clarté ■■ ■■ ■■ ■■ ■■Intégralité ■■ ■■ ■■ ■■ ■■Photographies ■■ ■■ ■■ ■■ ■■Éléments graphiques ■■ ■■ ■■ ■■ ■■Présentation ■■ ■■ ■■ ■■ ■■

4 b) N’hésitez pas à nous faire part de vos commentaires et de vos suggestions.

5. Si vous installez un système photovoltaïque, celui-ci desservira :

■■ Une maison ■■ Une ferme ■■ Un chalet ■■ Autre (précisez)

Veuillez indiquer votre nom et votre adresse (en lettres moulées).

Nom :

Rue :

Ville : Province : Code postal :

Téléphone : Courriel :

Veuillez faire parvenir le formulaire rempli à :

Ressources naturelles Canada

Division de l’énergie renouvelable et électrique

580, rue Booth, 17e étage

Ottawa (Ontario) K1A 0E4

Télécopieur : (613) 995-0087

Merci

Questionnaire à l’intention du lecteur

Page 50: Les systèmes photovoltaïques

48

Notes

Page 51: Les systèmes photovoltaïques
Page 52: Les systèmes photovoltaïques