Installation électrique solaire autonome – Retour d’expérience après un hiver

J’organise un petit atelier citoyen le 23 septembre 2017 du côté de Nantes pour vous donner les clefs afin de comprendre et concevoir votre installation solaire électrique autonome. Plus d’information

Cet article fait suite à mes deux premiers articles sur mon installation électrique photovoltaïque autonome :

Je fais un retour d’expérience après le passage de l’hiver (période la plus critique en autonomie solaire…). Il y a aussi eu quelques modifications sur l’installation…

Des petites modifications / améliorations

Trop de panneaux

Un camarade m’a mis en garde au sujet du nombre de panneaux de mon installation (4x250Wc) par rapport à mes batteries (220Ah en 24V). En effet, la documentation des batteries AGM (plomb), indique :

Courant de charge :
Le courant de charge doit de préférence ne pas dépasser 0,2 C (20 A pour une batterie de 100 Ah). […]

Donc en gros 20% de courant de charge Max, on m’a conseillé de prendre une petite marge, à 15%. Dans mon exemple pour mon parc en 220Ah : 220 x 15/100 = 33 A. Le courant de charge ne doit donc pas excéder 33A. Hors mes 4 panneaux de 250W en 24V sont capables d’envoyer 41A (250W×4÷24V). Heureusement, j’ai un régulateur de charge intelligent et programmable (Bluesolare 100/30), j’ai donc pu brider ce courant de charge. J’ai deux régulateurs (car deux couples de panneaux en séries) j’ai donc bridé à 17A (17*2=~33A) chacun d’entre eux :

Ma production est donc bridée quand il y a beaucoup de soleil. Mais c’est à mon sens pas très gênant. Quand il y a beaucoup de soleil, les batteries sont généralement pleines, et ce qui m’importe c’est d’avoir une belle surface de captation quand il y fait grisou…

Disjoncteur différentiel : régime neutre TT

J’avais installé un disjoncteur différentiel après le convertisseur pour la protection des personnes. Mais celui-ci ne pouvait pas fonctionner car mon neutre n’était pas raccordé à la terre, et j’ignorais que c’était nécessaire… Sur le réseau EDF, c’est EDF qui s’est chargé de ça. Voici le schéma de câblage :

Plus d’informations sur le régime neutre :

Voilà mon câblage, mes résultats avec un voltmètre :

Coupe batterie

Il peut être commode d’avoir un sectionneur au niveau du circuit de la batterie. S’il y a le feu, je ne vais pas aller m’approcher de mes batteries pour sectionner le circuit, j’aurais certainement d’autres priorités. Par contre pour la maintenance je dis pas… donc j’hésite encore. C’est vrai qu’à la fermeture du circuit (mise sous tension), ça fait une belle étincelle, je faisais pas le malin, un sectionneur peut être sécurisant de ce point de vue. Après certain dise que c’est une connexion en plus et une connexion en plus c’est potentiellement de la perte, des emmerdes…

Fusible

Quelqu’un m’a alerté sur le fait que telles quelles, mes batteries n’étaient pas protégées contre un court-circuit venant du régulateur car le fusible était mal positionné. J’ai simplifié mon schéma pour plus de compréhension :

Après discussion, il apparaît que mon régulateur possède une protection contre les courts-circuits, donc le fusible est bien positionné. L’idéal serait d’avoir un fusible par élément (un vers le régulateur & un autre vers le convertisseur). De mon côté, je fais confiance au fusible dont est équipé le régulateur.

Retour d’expérience après 9 mois

Je suis plutôt content du passage de l’hiver. On est hyper confort, dans l’utilisation de notre électricité, on se dit pas « holalaa on peut pas allumer l’ordinateur là, il fait vraiment pas de soleil » même si on est resté vigilant sur l’état des batteries. D’ailleurs les batteries ne sont jamais descendues sous les 87% de charge et le nombre de jours ou elles ne sont pas montées à 100% ne doit pas excéder le nombre de doigts de tes 2 mains…. Ce qui est parfait car une batterie AGM plomb ne doit pas (trop) passer sous les 80% de charge sous peine de voir sa durée de vie initialement de 10 ans diminuer fortement. Quotidiennement on est à ~93% de charge le matin avant le levé du soleil. C’est largement du au fait que nous avons débranché le réfrigérateur électrique cet hiver au profit de notre réfrigérateur d’hiver (non électrique)... Depuis le retour des beaux jours,  pour une sombre histoire de puces, on a même un aspirateur (700W, donc tout juste pour notre installation de max 750W) qu’on allume « quand il y a du soleil » et on prend soin d’avoir tout débranché avant… (histoire que le réfrigérateur ne démarre pas au même moment)

Au niveau de la température dans la boîte solaire (isolée et close l’hiver mais ventilée mécaniquement l’été), là aussi je suis plutôt satisfait :

  • Moyenne de 7° cet hiver, 5 jours ou c’est descendu sous les 0 avec un max à -1,9° (aux alentours du 21 janv 2017) alors qu’il faisait -10° dehors…
  • Je n’ai pas de données graphiques pour l’été car le monitoring n’était pas en place mais de mémoire visuelle on était pas monté au dessus des 28°…

Les batteries tolèrent entre 0° et 30°. En dessous, leur capacité est amoindrie temporairement, au dessus elles se détériorent…

A noter que l’aspirateur (700W) fait monter la température de 4° dans la caisse en quelques minutes. C’est important de le savoir pour ne pas se lancer dans du ménage en plein mois d’août à 14H quand il fait déjà 28° dans la boîte…

J’avais estimé ma consommation hivernale à 1000Wh/j en utilisation forte. La vérité est autour des 500Wh/j avec effectivement des piques à ~950Wh/j (ce qui explique que mes batteries restent bien chargées) :

Toutes les données sont accessibles en ligne :

L’autonomie électrique, c’est accessible !!! Merci le soleil !!!!

PvMonit – Monitoring de mon installation photovoltaïque autonome

Cet article fait suite à la réalisation de mon installation électrique solaire autonome. Je suis très content de celle-ci, seulement j’ai un grand besoin de maîtrise, et ne pas savoir tout ce qui se passait dans ces petites boîtes bleues me taraudait… Il fallait que je monitor. Coup de chance, les appareils Victron que j’ai installés peuvent se connecter à un ordinateur avec les câbles VE Direct USB.

En bon libriste que je suis, j’ai vite découvert OpenEnergyMonitor project. J’ai failli craquer pour un emonPi – Solar PV mais ça ne correspondait pas complètement à mes contraintes. J’ai donc pris mes petits doigts et j’ai pondu PvMonit.

PvMonit C’est quoi ?

PvMonit c’est donc un petit logiciel de monitoring photovoltaïque pour matériel Victron compatible Ve.direct (USB), particulièrement adapté pour les installations autonomes. Il permet une vue « en direct » et un export de l’historique vers emoncms (une branche d’OpenEnergyMonitor project).

Exemple d’usage de PvMonit (le mien) : je dispose d’un RaspberryPi (mini ordinateur qui ne consomme que ~3W), mes appareils Victron (MPTT, BMV) sont connectés avec des câbles VE.Direct USB. PvMonit est installé sur ce RaspberryPi et me permet :

  • D’afficher les informations en temps réel sur une page web (local)
    • Une copie de cette page est faite toutes les heures (si la connexion internet est allumée) et est accessible ici : http://demo.zici.fr/PvMonit/
  • De collecter les données toutes les X minutes et les expédier vers emoncms quand internet est là (le wifi n’étant pas toujours allumé)

Des images :

Installation de PvMonit

Le matériel

Il vous faudra pour suivre ce tuto :

  • Un ordinateur faible consommation configuré sous Debian ou un dérivé type Ubuntu/Raspbian (j’ai fait un article sur l’installation de mon Raspberry PI) 68€ (d’occasion avec coque, ventilateur, carte SD)
  • Les câbles Ve.Direct USB connectés à vos appareils 30€ (x3 car 3 appareils à connecter)
  • En option :
    • Une sonde de température USB pour contrôler la température du local où vivent les batteries. J’utilise « thermomètre USB TEMPer » qui coûte entre 5 et 20€, (ils en parlent ici)
    • Une pince ampèremètre USB pour contrôler la consommation de l’habitat. J’utilise la Aviosys 8870 à 27€ quand même, mais il ne semble pas y avoir beaucoup de concurrence pour ce type de produit… (j’en parle ici)

Voici le schéma de mon installation avec le câblage pour PvMonit incorporé :

pvmonit-cablage

Et voilà dans la vraie vie :

Le logiciel : Installation de PvMonit

Requis

  • Linux (le tutoriel ci-dessous est prévu pour Debian/Rasbian/Ubuntu like)
  • PHP (5.5-5.6 recomended)
  • Lighttpd/Apache (ou autre serveur web)
  • Perl
  • Python

Installation

PvMonit dispose de deux fonctions dissociées et indépendantes que je vais distinguer :

  • Interface en temps réel
  • Export vers emoncms

Il y a bien sûr une base commune :

La base / le socle

Installation de PvMonit via le dépôt git et de ses dépendances :

Vous pouvez maintenant éditer le fichier config.php à votre guise !

Test du script vedirect.py : branchez un appareil Victron avec un Câble Ve.Direct USB et voici un exemple de ce que vous devriez obtenir (Ici un MPTT BlueSolare branché sur le ttyUS0)

Pour comprendre chaque valeur, téléchargez la documentation Victron VE Direct Protocol documentation : https://www.victronenergy.fr/support-and-downloads/whitepapers

Interface web en temps réel

Installation des dépendances :

Configuration du serveur http, avec le fichier /etc/lighttpd/lighttpd.conf :

On applique la configuration :

On ajoute ensuite la possibilité à l’utilisateur exécutant lighttpd de lancer les script avec sudo sans mot de passe :

Lancer la commande :

Ajouter la ligne suivante :

C’est terminé, vous pouvez vous connecter sur votre IP local pour joindre votre serveur web :

Export vers emoncms

Connectez-vous à votre interface emoncms hébergée ou créez un compte sur emoncms.org et rendez-vous sur la page « Input api » https://emoncms.org/input/api :

emoncms_api

Récupérez la valeur « Accès en écriture » et ajoutez-la dans le fichier de configuration Pvmonit /opt/PvMonit/config.php :

Création d’un utilisateur dédié avec pouvoir restreint

Installation des dépendances :

On ajoute ensuite la possibilité à l’utilisateur exécutant l’export de lancer les scripts avec sudo sans mot de passe :

Lancer la commande :

Ajouter la ligne suivante :

Test de collecte :

Test d’envoi des données :

Mettre les scripts en tâche planifiée

Ajouter :

Je n’explique pas ici comment configurer emoncms, les flux pour obtenir de beaux dashboard, je vous laisse lire la documentation

Voici, pour exemple, mon dashboard : http://emoncms.mercereau.info/dashboard/view?id=1

Sonde température (option)

J’utilise la sonde thermomètre USB TEMPer, cette sonde fonctionne avec le logiciel temperv14 qui est plutôt simple à installer

Test de la sonde :

Ajout de celle-ci dans le fichier /opt/PvMonit/config.php :

Autres documentations à propos de cette sonde :

Pince ampèremétrique (option)

J’utilise la pince ampèremétrique USB Aviosys 8870 pour mesurer ma consommation électrique.

Le petit script perl (/opt/PvMonit/bin/ampermetre.pl) est très simple pour lire la pince ampèremétrique, qui sera branchée en USB et apparaîtra dans votre système sur le port /dev/ttyACM0

Celui-ci dépend de la librairie serialport :

Test : :

Ajout de celle-ci dans le fichier /opt/PvMonit/config.php :

Documentation

Voilà voilà, bon courage !

Installation électrique solaire autonome – Mise en œuvre

J’organise un petit atelier citoyen le 23 septembre 2017 du côté de Nantes pour vous donner les clefs afin de comprendre et concevoir votre installation solaire électrique autonome. Plus d’information

Edit 05/2017 : J’ai rédigé un article de retour d’expérience après le passage de l’hiver (période la plus critique en autonomie solaire…). Il y a aussi eu quelques modifications sur l’installation. A lire ici.

La concrétisation de l’étude (voir l’article Installation électrique solaire autonome – Étude), c’est la mise en œuvre.

Les supports

Lorsque j’ai fais ma terrasse en palettes, je me suis retrouvé avec beaucoup de bastaings, c’est ceux-ci qui m’ont servi à fabriquer les triangles de mes supports. L’écartement à été maintenu avec des planches provisoirement placées. Le résultat final n’est pas encore connu :-/ (j’ai pas terminé quoi)

Comme annoncé dans l’étude, l’inclinaison va être de 66° :

L’installation sera au sol, au départ je voulais fabriquer un support pour  optimiser l’angle d’inclinaison au plus pertinent selon ma localisation.  Après réflexion ça ne me semble pas pertinent. il faut que je mette l’inclinaison optimum pour le mois le moins ensoleillé, soit l’hiver. L’été je serai de toute façon en excédent de production […] Le résultat, pour moi, donne un angle de 66° au mois de janvier, qui est le pire des mois niveau ensoleillement (période ou l’inclinaison va donc être plus décisive). Je vais donc choisir cet angle de 66°

Le niveau a été fait avec un niveau à eau, les supports sont posés sur des cales de différentes hauteurs. Des piquets de bois enfoncés dans le sol à l’arrière des supports vont être solidarisés avec ceux-ci pour éviter le basculement par fort vent.

Mise à la terre

Chaque module photovoltaïque va être relié à la terre, je vais me servir de celle-ci pour mon réseau électrique. Si vous vous demandez à quoi sert la mise à la terre des panneaux, la réponse se trouve ici.

La boîte « local technique »

J’ai choisi de mettre une « boîte technique » au plus près des panneaux, de convertir le signal continu en alternatif afin d’éviter les pertes dues au courant continu ainsi que l’achat de grosses sections de câble coûteuses pour faire passer ce même courant continu. Cette solution a pour avantage de ne pas encombrer la yourte et d’offrir la possibilité de déporter la production d’électricité à distance raisonnable de la yourte (pratique si jamais celle-ci est ombragée parce qu’entourée d’arbres par exemple…).

Celle-ci doit être ventilée, isolée & étanche pour que la matériel conserve une durée de vie raisonnable. Selon ce site, il est préconisé de maintenir une température comprise entre 10 & 30° pour maximiser la durée de vie des batteries.

Image

Un petit mot sur la ventilation, deux trappes ont été prévues. La première côté Nord en bas pour l’entrée d’air (car le vent froid vient du Nord) La seconde en haut au Sud pour l’expulsion (aidée l’été par un ventilateur). La chaleur monte, elle sera donc naturellement guidée vers le haut  La grille Nord sera bouchée par l’intérieur l’hiver pour éviter tout risque de gel.

La pente de toit est mise plein ouest (vent dominant) et le débord de toit est de 20cm.

Cette boîte a été principalement construite avec de la récup’ :

  • Isolant liège en plaques de 4cm pour le toit : reste de la construction du planché de la yourte
  • Isolant liège en vrac 2,5cm pour les murs : les mêmes plaques de lièges émiettées (parce que je n’en avais plus suffisamment pour faire 4cm partout)
  • Isolant polystyrène pour le plancher : récupéré dans la poubelle d’un magasin d’électroménager (pile-poil 2,5cm…)
  • Plaque d’OSB pour les murs : des chutes récupérées dans la poubelle d’un menuisier
  • Tôle ondulée : récupérée dans la poubelle du même menuisier
  • 2 trappes de ventilation (10€) grillagées fin et profilées pour que la goûte d’eau reste à l’extérieur.
  • 1 ventilateur USB (9€) – j’avais un convertisseur 230/USB dans un coin
  • Un minuteur journalier analogique (7€)
  • De la visserie (<10€)
  • 2 Charnières (<10€)

Le ventilateur est un ventilateur USB (ça consomme peu) branché sur un adaptateur secteur pour simplifier la mise en œuvre. Il est lui même branché à un minuteur journalier analogique qui permet de couper le ventilateur la nuit et de l’allumer en journée. Ce dispositif sera débranché en hiver car pas nécessaire.

Installation / Câblage

Pour l’achat du matériel je suis passé par une petite entreprise proche de chez moi (airsol44) qui a été de bon conseil, qui a passé du temps à répondre à mes petites interrogations/inquiétudes et qui a eu la gentillesse de me préparer les câbles (sinon il faut acheter une grosse pince ou s’en faire prêter une…)

Voici le schéma de câblage :

schemacablageinstallationphotovoltaiqueautonomeyourteC’est parti :

C’est branché, tout s’est allumé normalement, il n’y avait plus qu’à connecter la yourte dessus et voilà, tchao le nucléaire !

dsc03588

D’ici quelques mois (certainement après l’hiver) je ferai un autre article pour faire des retours d’utilisation.