Un système solaire autonome vous fournit de l'énergie sans dépendre du réseau électrique local. Nombreux sont ceux qui apprécient cette solution, soit parce qu'ils recherchent l'indépendance énergétique, soit parce qu'ils habitent loin des lignes électriques, soit encore parce qu'ils souhaitent disposer d'une alimentation de secours fiable en cas d'intempéries.
Cet article explique ce qu'est un système d'énergie solaire hors réseau, comment il fonctionne et quelles sont les principales différences avec un système solaire raccordé au réseau.
Qu'est-ce qu'un système solaire hors réseau ?
Un système solaire hors réseau est une installation d'énergie solaire capable d'alimenter une maison, un chalet, une ferme ou un bâtiment sans être raccordé au réseau électrique. Ce système produit de l'électricité grâce à des panneaux solaires pendant la journée et stocke le surplus d'électricité dans des réservoirs. batteries hors réseau à utiliser la nuit et par temps nuageux.
Un système raccordé au réseau peut s'appuyer sur celui-ci lorsque la production solaire diminue. Un système hors réseau ne le peut pas. Un système hors réseau doit couvrir ses besoins grâce à la production d'énergie solaire, au stockage par batterie et, parfois, à un générateur de secours. Un produit comme le Avepower mur électrique 10kWh permet d'augmenter à la fois la capacité de la batterie et la puissance de sortie en fonction de l'évolution de vos besoins en électricité.
Comment fonctionne un système solaire hors réseau
Un système hors réseau suit un parcours énergétique simple.
Les panneaux solaires produisent de l'électricité en courant continu lorsqu'ils sont exposés à la lumière du soleil. Un régulateur de charge gère cette énergie et charge la batterie en toute sécurité. onduleur Convertit le courant continu des batteries en courant alternatif utilisé par vos appareils électroménagers.
Ce principe de base est l'idée centrale du solaire hors réseau, même si les systèmes réels ajoutent des disjoncteurs, des fusibles, un système de surveillance et parfois des générateurs pour des raisons de sécurité et de fiabilité.
Combien coûte un système solaire hors réseau ?
Le coût d'un système solaire hors réseau varie beaucoup plus que celui d'un système raccordé au réseau, car les installations hors réseau peuvent aller d'une petite cabane isolée à une grande maison entièrement électrifiée qui fonctionne exclusivement à l'énergie solaire.
Une manière pratique de comprendre le prix de l'énergie solaire hors réseau consiste à décomposer le coût total en éléments clés :
- Panneaux solaires et installation
- Le stockage des batteries (souvent le principal facteur de coût)
- Onduleur et contrôleurs de charge
- Composants d'équilibrage du système (BOS), y compris le câblage, les disjoncteurs, les boîtes de jonction et les supports de montage
- Main-d'œuvre, conception du système, permis et logistique (le cas échéant)
Étant donné qu'un système hors réseau doit couvrir 100 % des besoins énergétiques d'une maison sans l'aide du réseau électrique, la capacité des panneaux solaires et des batteries est généralement surdimensionnée pour tenir compte de la consommation nocturne, des intempéries et des variations saisonnières.
Système solaire hors réseau de 10 kW
Un système hors réseau de 10 kW convient souvent à une maison de taille moyenne équipée d'appareils performants et bénéficiant d'une gestion énergétique rigoureuse.
- Capacité de stockage de la batterie estimée : 30 kWh batterie-60 kWh batterie
- Fourchette de prix typique : 60 000 $ – 90 000 $
- Idéal pour : une consommation d'énergie modérée, une électrification partielle ou les zones bénéficiant d'un bon ensoleillement.
Système solaire hors réseau de 20 kW
Un système de 20 kW est conçu pour les grandes maisons, les fortes consommations d'énergie, le chauffage/refroidissement électrique ou une vie totalement autonome, avec un minimum de compromis.
- Capacité de stockage de la batterie estimée : 60 kWh batterie-120 kWh batterie
- Fourchette de prix typique : 100 000 $ à 150 000 $ et plus
- Idéal pour : les familles nombreuses, les propriétés hors réseau ou l'indépendance énergétique à l'année
Aux États-Unis, un système solaire + batterie hors réseau entièrement conçu par des ingénieurs peut coûter 150 000 $ ou plus dans certains cas, notamment lorsqu’une longue autonomie, des pics de consommation importants ou des conditions environnementales difficiles sont nécessaires.
Bien que l'investissement initial soit important, les systèmes solaires hors réseau offrent une indépendance énergétique totale, une protection à long terme contre la hausse des prix de l'électricité et une alimentation électrique fiable dans des endroits où l'accès au réseau électrique est limité ou inexistant.
Composants essentiels d'un système d'énergie solaire hors réseau
Un système d'énergie solaire autonome repose sur plusieurs composants clés fonctionnant de concert pour produire, stocker et distribuer de l'électricité sans aucun raccordement au réseau électrique. Voici les éléments les plus importants.
Panneaux solaires
Les panneaux solaires convertissent la lumière du soleil en courant continu (CC). Bien que leur fonctionnement soit identique dans les systèmes autonomes et raccordés au réseau, les systèmes autonomes nécessitent généralement une installation solaire plus importante. En effet, le système doit produire suffisamment d'énergie non seulement pour alimenter les appareils en fonctionnement, mais aussi pour charger complètement les batteries en prévision des nuits et des périodes de faible ensoleillement.
Les acheteurs comparent souvent les panneaux solaires monocristallins, polycristallins et à couches minces. La plupart des installations résidentielles modernes utilisent des panneaux monocristallins car ils offrent un meilleur rendement sur une surface limitée, que ce soit sur le toit ou au sol.
Les panneaux à couches minces sont généralement réservés à des applications spécialisées où le poids, la flexibilité ou la couverture de surface sont plus importants que l'efficacité maximale.
Contrôleur de charge
Le régulateur de charge est placé entre le champ solaire et le parc de batteries. Son rôle est de réguler la tension et le courant, garantissant ainsi une charge sûre des batteries et les protégeant contre la surcharge.
Les guides sur l'énergie solaire hors réseau décrivent souvent le régulateur de charge comme un composant essentiel pour la santé des batteries et la sécurité du système, car il contrôle la manière dont l'énergie solaire est acheminée vers les batteries.
La plupart des systèmes hors réseau utilisent MPPT Les régulateurs de charge à suivi du point de puissance maximale (MPPT) sont capables d'extraire davantage d'énergie utilisable des panneaux solaires, quelles que soient les conditions d'ensoleillement et de température, par rapport aux régulateurs plus simples. PWM contrôleurs.
Stockage de la batterie
Les batteries stockent l'énergie solaire excédentaire afin de garantir la disponibilité d'électricité la nuit, par temps nuageux ou lorsque la production solaire est faible. Elles contribuent également à stabiliser le réseau électrique lors de pics de consommation soudains, comme au démarrage de pompes à eau ou d'outils électriques.
La plupart des systèmes hors réseau modernes utilisent du phosphate de fer lithié (LiFePO₄ ou LFP) batteries. Comparées aux batteries au plomb-acide, LFP Les batteries offrent généralement :
- Durée de vie plus longue
- Des performances plus stables
- Besoins d'entretien réduits
Bien que certains utilisateurs hors réseau soucieux de leur budget continuent d'utiliser des batteries au plomb, celles-ci nécessitent généralement un entretien et un remplacement plus fréquents.
Pour alimenter toute une maison en cas de panne de courant ou pour une véritable vie hors réseau, des batteries de grande capacité sont nécessaires. Le coût des batteries à cette échelle est important, généralement compris entre 25 000 et 40 000 dollars en moyenne, selon la capacité et la conception du système. Les systèmes hors réseau construits avec LiFePO4 la technologie des batteries, comme par exemple Avepower empilable LiFePO4 batterieIls offrent plus de 8 000 cycles et peuvent fonctionner pendant 10 ans ou plus avec une perte de performance minimale. De plus, ils ne nécessitent généralement que peu ou pas d’entretien.
Onduleur
Le onduleur solaire Il convertit l'électricité CC (provenant de panneaux solaires ou de batteries) en courant alternatif, nécessaire au fonctionnement de la plupart des appareils ménagers.
Dans les systèmes hors réseau, l'onduleur joue un rôle plus avancé que dans les installations raccordées au réseau. Outre la conversion CC/CA, les onduleurs hors réseau gèrent :
- Entrée générateur
- Répartition de la charge
- Règles de recharge des batteries
De nombreux onduleurs hors réseau sont également conçus pour supporter des surtensions élevées, ce qui est essentiel pour le démarrage des moteurs, des compresseurs et autres charges inductives.
Principales différences entre un système solaire hors réseau et un système raccordé au réseau
Les systèmes autonomes et raccordés au réseau utilisent tous deux des panneaux solaires et permettent de réduire la consommation d'énergies fossiles. La principale différence réside dans la source d'énergie de secours. Un système autonome utilise des batteries (et souvent un générateur) comme source d'énergie de secours. Un système raccordé au réseau utilise le réseau électrique comme source d'énergie de secours.
| Caractéristique | Solaire hors réseau | Solaire lié au réseau |
|---|---|---|
| Connexion au réseau | Le système n'est pas raccordé au réseau. | Le système reste connecté au réseau électrique. |
| Piles et batteries | Le système nécessite des batteries | Le système ne comporte généralement pas de batteries. |
| Alimentation électrique pendant une panne de réseau | Le système continue de fonctionner tant que les batteries ont de l'énergie. | Le système s'arrête généralement par mesure de sécurité. |
| Excédent d'énergie solaire | Le système peut gaspiller de l'énergie supplémentaire si les batteries sont pleines. | Le système peut exporter vers le réseau si les règles le permettent. |
| Coût initial typique | Le coût du système est généralement plus élevé | Le coût du système est généralement inférieur |
| Meilleur rapport qualité/prix | Sites isolés, risque élevé de panne, indépendance totale | La plupart des maisons de ville et de banlieue |
Sauvegarde et résilience
Un système solaire raccordé au réseau s'arrête généralement lors d'une panne de courant par mesure de sécurité. Cet arrêt protège le personnel et les équipements du réseau électrique, et de nombreux onduleurs sont équipés d'une protection anti-îlotage pour cesser de produire de l'électricité lorsque le réseau est hors service.
Un système hors réseau continue de fonctionner pendant les coupures de courant car il ne dépend pas de la tension du réseau pour fonctionner.
Exigence de stockage
Un système hors réseau besoin Les batteries sont nécessaires car le système doit fournir de l'énergie la nuit. Un système raccordé au réseau, lui, ne l'est pas. need Les batteries sont nécessaires car le réseau électrique fournit l'énergie la nuit. Ce besoin en batteries est le principal facteur de coût et de complexité de conception des systèmes solaires hors réseau.
« Gaspillage » d'énergie vs Exportation d'énergie
Un système hors réseau peut gaspiller de l'énergie les jours ensoleillés, lorsque les batteries sont pleines et la consommation faible. Un système raccordé au réseau peut y injecter le surplus d'énergie, ce qui peut réduire le temps d'amortissement si la réglementation locale en la matière le permet.
Pression de dimensionnement du système
Un système hors réseau doit être dimensionné pour couvrir le pire scénario possible, car il ne bénéficie d'aucune sécurité en cas de défaillance du réseau électrique. Un système raccordé au réseau peut être dimensionné plus près de la consommation moyenne, car le réseau peut compenser les déficits.
Profil des coûts
Un système hors réseau coûte généralement plus cher à l'achat, car les batteries, les commandes supplémentaires et parfois un générateur augmentent le coût. Un système raccordé au réseau coûte généralement moins cher à l'achat et permet un retour sur investissement plus rapide dans de nombreuses zones urbaines et périurbaines.
Avantages des systèmes solaires hors réseau
En tant que solution énergétique totalement indépendante, les systèmes solaires hors réseau offrent plusieurs avantages convaincants :
- Vous produisez, stockez et utilisez votre propre électricité sans dépendre d'un fournisseur d'énergie.
- Puisque vous produisez et consommez votre propre énergie, la hausse des tarifs des services publics et des factures d'électricité mensuelles ne vous affecte plus.
- L'énergie solaire hors réseau est particulièrement adaptée aux zones rurales ou aux régions où l'électricité du réseau est indisponible ou peu fiable.
- Conçus avec une capacité solaire et un système de stockage par batterie adéquats, les systèmes hors réseau peuvent fournir une électricité constante, même pendant de longues périodes d'ensoleillement limité.
Cependant, les systèmes hors réseau présentent aussi des inconvénients. Les coûts d'investissement initiaux sont plus élevés, principalement en raison de la nécessité d'un stockage par batteries. De plus, l'énergie excédentaire risque d'être gaspillée lorsque la capacité des batteries est pleine et que la demande en électricité est faible.
Avantages des systèmes solaires connectés au réseau
Bien que les systèmes solaires raccordés au réseau dépendent du réseau électrique, ils offrent également plusieurs avantages importants :
- Les systèmes raccordés au réseau sont généralement plus abordables car ils ne nécessitent pas de grands systèmes de stockage par batterie.
- L'électricité excédentaire est injectée dans le réseau, ce qui contribue à réduire votre facture d'électricité grâce au comptage net ou aux tarifs de rachat.
- Si votre système solaire ne produit pas suffisamment d'énergie à certains moments, le réseau fournit sans interruption l'électricité supplémentaire dont vous avez besoin.
Cela dit, les systèmes solaires raccordés au réseau présentent aussi des limites. Ils ne fournissent pas d'alimentation de secours en cas de coupure de courant, car le système doit s'arrêter automatiquement par mesure de sécurité lorsque le réseau est hors service.
Et un système solaire hybride ?
Un système solaire hybride combine énergie solaire, batteries et raccordement au réseau. Il peut stocker l'énergie comme un système autonome et puiser dans le réseau comme un système raccordé. De nombreux systèmes hybrides permettent d'assurer l'alimentation des charges critiques en cas de coupure de courant et peuvent également exporter de l'énergie, selon la réglementation locale et les équipements disponibles.
Une configuration hybride peut donner l'impression d'offrir le meilleur des deux mondes, mais elle complexifie également le système. Un système hybride nécessite généralement plus d'équipement, une conception plus poussée et des réglages plus précis pour un fonctionnement optimal.
Comment dimensionner correctement un système solaire hors réseau
Le dimensionnement correct d'un système solaire hors réseau commence par la compréhension de la consommation énergétique quotidienne et de la demande de puissance de pointe. Votre système doit être capable de fournir la totalité de votre consommation électrique quotidienne (mesurée en kilowattheures) et de supporter les charges maximales pouvant fonctionner simultanément.
Étape 1 : Calculez votre consommation énergétique quotidienne (kWh)
La consommation énergétique quotidienne peut être estimée en consultant les factures d'énergie précédentes (si le logement était raccordé au réseau) ou en listant chaque appareil, sa puissance et sa durée d'utilisation. Les propriétaires peuvent également utiliser des moniteurs de consommation d'énergie domestique pour recueillir des données précises et réalistes.
Une maison qui consomme 20 kWh une journée nécessite un système très différent de celui d'une cabane isolée n'utilisant que 3 kWh par jour. La taille du système doit toujours être basée sur l'utilisation réelle, et non sur des estimations approximatives.
Étape 2 : Dimensionner le champ solaire en fonction des heures d’ensoleillement maximales locales
Les heures d'ensoleillement maximales varient selon le lieu et la saison. Les concepteurs de systèmes divisent la consommation d'énergie quotidienne (kWh) par la durée moyenne quotidienne d'ensoleillement maximal, puis ajoutez une marge pour tenir compte des pertes du système.
Les performances hivernales sont particulièrement importantes, car les journées plus courtes et les angles d'incidence du soleil plus faibles représentent souvent le facteur limitant la production des systèmes hors réseau.
Étape 3 : Sélectionner la capacité de la batterie en fonction du nombre de jours d’autonomie
Le dimensionnement des batteries ne se résume pas à la quantité d'énergie consommée en une journée, mais aussi au nombre de jours pendant lesquels le système doit fonctionner avec peu ou pas d'ensoleillement.
- Les foyers équipés d'un générateur de secours peuvent opter pour 1 à 2 jours d'autonomie.
- Les sites isolés ou les applications à charge critique nécessitent souvent 2 à 4 jours d'autonomie.
Le choix approprié dépend de l'accessibilité, des conditions météorologiques et de l'importance d'une alimentation électrique ininterrompue pour le foyer.
Étape 4 : Dimensionner l’onduleur pour les charges de pointe et les surtensions
L'onduleur doit être suffisamment puissant pour gérer des charges simultanées et fournir une capacité de surtension suffisante pour le démarrage des moteurs, des pompes et des compresseurs.
Les concepteurs évaluent également les limites de décharge de la batterie afin de garantir que le système de batterie puisse alimenter l'onduleur en toute sécurité lors des pics de charge, sans contrainte excessive ni chute de tension.
Durée de vie réelle d'une batterie hors réseau
L'autonomie d'une batterie dépend de sa capacité utile et des appareils qu'elle alimente.
kWh La batterie ne fournit pas toujours une capacité complète de 20 kWh de l'énergie utilisable. De nombreux systèmes prévoient une marge de sécurité. De nombreux systèmes subissent également des pertes d'onduleur. Une conception réelle pourrait supposer une énergie utilisable de 80 à 90 %, selon les paramètres de la batterie et le matériel.
Une maison consommant en moyenne 2 kW peut consommer 16 kWh. kWh de l'énergie utilisable en environ 8 heures. Une maison consommant en moyenne 0.5 kW peut fonctionner beaucoup plus longtemps.
Renforcez votre indépendance grâce à une solution solaire plus intelligente
Quel que soit votre choix, produire de l'énergie propre et renouvelable contribue à réduire votre empreinte carbone tout en diminuant vos coûts énergétiques à long terme : une solution gagnant-gagnant. Avant de décider quel type de système solaire vous convient le mieux, il est important d'évaluer soigneusement vos besoins énergétiques spécifiques, vos habitudes de consommation, les caractéristiques de votre site et votre budget.
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QFP
Un système solaire hors réseau est une installation d'énergie solaire fonctionnant sans raccordement au réseau électrique. Ce système utilise des panneaux solaires pour produire de l'électricité et des batteries pour stocker l'énergie et l'utiliser la nuit ou pendant les périodes de faible ensoleillement.
Un système hors réseau doit s'appuyer sur des batteries et un dimensionnement adapté pour répondre à la demande, faute de connexion au réseau électrique. Un système raccordé au réseau peut puiser de l'énergie sur celui-ci lorsque la production solaire est faible et peut souvent exporter le surplus d'énergie contre des crédits, selon la réglementation locale.
La plupart des systèmes hors réseau comprennent des panneaux solaires, du matériel de montage, un contrôleur de charge (ou un onduleur hybride), un parc de batteries, un onduleur, des câbles et des dispositifs de protection, et parfois un générateur de secours.
Vous devez calculer quotidiennement kWh L'utilisation, l'identification des pics de consommation, l'estimation de la production solaire en fonction de l'ensoleillement et le choix d'une capacité de batterie et d'une autonomie adaptées sont autant d'éléments à prendre en compte. Une évaluation par un professionnel est recommandée, car le comportement de la charge et les conditions locales influent fortement sur le dimensionnement.
