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

J’organise un petit atelier d’une journée le 17 juin 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 !!!!

Vidéo de la fabrication, du montage de la yourte

Mise en vidéo d’un bout du carnet de yourte. Les articles sont plus documentés mais la vidéo donne un aperçu rapide et global :

Les articles sur la fabrication

Les articles sur le montage

Musique libre Do-UP :

Confort thermique de la yourte

Le confort thermique c’est à mon sens primordial pour se sentir bien dans son habitat. Il est conditionné par plusieurs facteurs :

La température : Le thermomètre affiche une valeur qui peut différer de votre ressenti. En effet, la température ressentie est une moyenne entre la température de l’air et la température des parois. (temp ressentie = (temp de l’air * temp paroi) / 2.
Prenons l’exemple d’une maison en pierre sans isolant, l’hiver. Imaginons que votre mur de pierre soit à 14°, vous allez devoir chauffer à 20° pour avoir un ressenti de 17°. Alors que si la paroi était plus chaude (16° car isolée par l’extérieur par exemple) on atteindrait le ressenti de 17° simplement en chauffant à 18°. L’énergie économisée pour monter de 2° un habitat tout l’hiver est considérable.
La température des parois est donc une donnée importante à prendre en compte pour le confort thermique.

Culturel : La zone de confort pour un anglais inactif légèrement vêtu se situe entre 14,5 & 21°C, pour les États-Unis entre 20 & 26°C et pour un habitant des régions tropicales entre 23 & 29,5°C.

Les mouvements d’air : ils accélèrent les échanges thermiques avec la peau. Souvent appréciés en été mais pas trop en hiver…

L’humidité de l’air : La zone de confort se situe entre 35 & 70% d’humidité dans l’air. En dessous de 20%, l’air nous semble trop sec car on ressent un assèchement des muqueuses. Jusqu’à 80% l’ambiance reste supportable si la température n’est pas trop élevée. En été, la sensation d’inconfort est plus grande dans l’air humide que dans l’air sec, puisque l’évaporation de la sueur qui régule notre température de peau est ralentie.

La vue, l’ouïe : tous les sens participent au ressenti thermique : les couleurs chaudes, la lumière, la vue du feu, le son du crépitement du feu accentuent l’impression de chaleur.

Références, pour aller plus loin :

Dans ma yourte

Je vais tâcher de partir de ces différents facteurs et de les transposer à la yourte, sauf pour le facteur culturel bien sûr…

Je livre ici mes observations, mes ressentis ou ceux de gens qui sont passés dans ma yourte contemporaine installée sous la Bretagne, à 10km du littoral. Ils ne valent donc pas pour toutes les yourtes…

En hiver

La température : Le confort thermique est vraiment bon, ça me saute au yeux quand une personne de mon entourage me le fait remarquer. Par exemple, un matin de novembre, une amie entre dans la yourte (qui n’avait pas été chauffée) :

  • L’amie : « Ho il fait bon, pas chaud mais pas trop froid non plus… »
  • Elle retire son manteau
  • Moi : « Ton corps te dit qu’il fait combien ? »
  • L’amie : « Environ 18°C »
  • Moi : « Le thermomètre indique 13, 14°C »

Ou encore :

  • Un ami : « Ho il fait bon, il chauffe bien le poêle… « 
  • Moi : « ha non là il est éteint ».

J’explique ça du fait qu’il n’y a pas de paroi froide, on est directement en contact avec l’isolant, du coup la température de l’air est semble-t-il souvent très proche de la température de la paroi. Depuis qu’on est dans la yourte on allume rarement le poêle s’il fait moins de ~13°C.

Ceci dit, la yourte n’ayant pas d’inertie, on est quand même soumis à de beaux écarts de température en une journée. Nous avons partiellement corrigé ce problème avec le poêlito (poêle de masse : http://david.mercereau.info/chauffer-sa-yourte-en-construisant-un-poelito-poele-type-rocket-stove/ ), ce qui permet une diffusion douce de la chaleur du poêle tout au long de la journée. Le scénario typique d’une journée d’hiver c’est :

  1. Le matin il fait 9°C au levé (2° dehors), le poêle est encore tiède.
  2. On allume, au bout d’1/2 heure il fait 15°, 1 heure il fait 18° on coupe le feu
  3. La chaleur emmagasinée dans la masse se diffuse toute la journée, on reste dans les ~17°, s’il y a du soleil, ça monte doucement ;
  4. Le soir vers 18, 19h on rallume le feu, le poêle est encore bien chaud donc le tirage part directement. On fait ~1h30 de chauffe et on en profite pour faire la cuisine dessus. A 21H on avoisine les 22°C on en profite pour se mettre tout nu et prendre une douche…

Les mouvements d’air : La yourte n’est pas pleinement étanche à l’air, on commence à ressentir quelques mouvements d’air quand le vent passe au delà de ~45Km/h (c’est pas tout les matins quoi)

L’humidité de l’air : Je n’ai pas de données sur le % d’humidité dans la yourte, n’ayant pas de quoi le mesurer. Ce que je peux dire c’est que notre toile est perspirante, donc laisse s’échapper une partie de l’humidité ; le poêle à bois assèche l’air ; notre plancher est isolé (ce qui évite les remontées d’humidité)… On a quand même de la condensation qui perle sur la toile intérieure quand les températures extérieures passe sous les 0°C et qu’on a pas du tout aéré dans la journée… Mais je ne sais pas trop dire pourquoi quand il fait « trop froid » ça perle et le reste du temps non…

La vue, l’ouïe : Avec 2 portes vitrées + 2 baies + le dôme zénithal et les murs en draps blancs, la yourte baigne dans la lumière, ce qui accentue la sensation de chaleur. On allume jamais la lumière en journée même s’il fait mauvais temps, tellement c’est lumineux. De plus le poêle nous laisse voir la flamme et entendre le tirage et le crépitement du bois, ce qui accentue aussi la sensation de chaleur.

En été

La température, les mouvements d’air : Dans un logement sans inertie (comme une yourte, une caravane…) il est nécessaire d’avoir une bonne circulation d’air. L’été dernier nous n’avons eu qu’une après-midi ou il ne faisait pas bon rester dans la yourte tellement il y faisait chaud. C’était une journée très chaude sans un brin d’air à l’extérieur. Les autres jours, quand l’air arrive à circuler, avec les deux portes ouvertes plus le dôme, l’air circule suffisamment pour que ça soit vivable.

L’humidité de l’air : toujours pas de données, mais aucun problème de condensation étant donné que la yourte est tout le temps ouverte l’été…

 

Une étagère sur un treillis de yourte

Autant une étagère sur un mur je savais faire, autant sur un treillis de yourte je savais pas… J’ai pas non plus chercher trop loin, avec de la ficelle, des nœuds tarbuck (que j’utilise partout) et une planche, on s’en sort.

J’ai commencé par découper l’arrière de l’étagère (la planche) pour que le treillis s’y insère (la perche de devant). Puis j’ai percé des trous :

  • Autant de trous que de croisillons à l’arrière de l’étagère : qui nous permettront de faire des boucles avec des ficelles pour solidariser le mur à l’étagère.
  • 2 trous à l’avant : qui nous permettront, avec une ficelle sur le croisillon du dessus et un nœud tarbuck, d’empêcher le devant de l’étagère de basculer vers le bas.
  • 1 autre trou à l’avant : qui nous permettra, avec une ficelle sur le croisillon du dessous et un nœud tarbuck d’empêcher que l’étagère ne remonte et que son contenu tombe si quelqu’un la percute…

Voilà pas plus compliqué que ça :

Et voilà c’est installé

Douche sans eau courante dans la yourte

Pour les mêmes raisons que celles données à la fin de l’article sur l’évier sans eau courante, nous n’avons pas l’eau courante dans la douche. Tout l’été, nous nous sommes douchés à l’extérieur. Au début nous avions une douche portable sous pression QUECHUA (la même solution, moins cher, existe avec un pulvérisateur de jardin à pression préalable) mais à l’usage c’est pas des plus commodes, et finalement la solution gant de toilette et bassine est la solution avec laquelle je me sens le plus propre. L’hiver arrivant nous avons installé un petit bac de douche maison dans la yourte.

Pour faire le receveur de la douche, nous avons récupéré une grosse bassine en galvanisé de ~80cm de diamètre. Le galva à l’avantage de bien résister à la rouille. Ce bac a été percé au centre afin d’y mettre une bonde d’évier qui a elle-même été raccordée à un tuyau d’arrosage pour l’évacuation de l’eau (merci papa pour cette partie) :

La bonde d’évier avec un raccord maison pour le tuyau d’arrosage d’évacuation

Un tuyau de cuivre a été cintré au même diamètre que le bac (2ème merci papa pour ça) afin d’accrocher deux rideaux de douche pour faire le tour de la bassine. Voilà ce que ça donne :

Comme pour l’évier, nous récupérons l’eau dans un bidon pour arroser ensuite les plantes… Cette fois-ci le bidon de récupération se trouve à l’extérieur. Je n’ai pas voulu percer notre beau plancher de yourte. Du coup, j’ai fait un petit profile en bois qui suit la courbe du plancher et qui va être maintenu par la sangle anti-rongeur :

Et pour chauffer l’eau ?

L’été c’est sur le cuiseur solaire (ou le four solaire), l’hiver c’est sur le poêlito et le reste du temps (s’il fait pas beau mais pas assez froid pour allumer le poêle) nous faisons chauffer sur la gazinière.

Gestion de l’eau dans la yourte

Le parti pris dès l’installation pour l’eau dans la yourte est : pas d’eau courante. Pour une raison simple, c’est que quand j’ai accès à l’eau courante j’ai tendance à l’utiliser bien trop. En tout cas plus que si je dois aller chercher l’eau (même tout près), qu’elle ne coule pas en abondance du robinet. De plus, le problème n’est pas tant l’arrivée d’eau que l’évacuation / le traitement des eaux souillées. N’ayant pas l’envie/le temps de mettre un système d’épuration (type phytosanitaire) en place (qui est en plus difficilement nomade donc pas très compatible avec la vie en yourte), le choix d’avoir l’arrivée d’eau juste devant la yourte c’est vite imposé.

C’est comme ça que, depuis l’installation dans ce mode de consommation, et sans se dire à tout prix « je fais attention à ma consommation d’eau », aujourd’hui nous sommes à une consommation de ~18L d’eau par jour et par personne.

Pour 18L d’eau / jours / personne, est-il nécessaire d’avoir un système d’épuration ? J’en doute, l’eau rejeté est utilisée pour arroser les plantes alentours (qui sont contentes visiblement). Ça oblige à être très rigoureux sur les produits utilisés : 0 javel ou autre produit non assimilable / non respectueux de la nature.

A titre de comparaison, un Français c’est en moyenne 150L / jour / personne. En ce qui nous concerne, on est dans la moyenne d’un Africain Sub-Saharien qui consomme lui entre 10 à 20 L / jour / personne.

Voilà les sources de dépense en eau que nous avons :

  • La boisson, la cuisine ;
  • L’évier sans eau courante pour la vaisselle, la petite toilette ;
  • La douche sans eau courante (~2L par douche) ;
  • La machine à laver (~50L / cycle)

Les toilettes sont des toilettes sèches (fini de chier dans de l’eau potable), pas de lave-vaisselle au autre… L’arrosage du potager c’est le puits.

Et vous, à combien êtes vous ? Je donne le calcule si vous êtes curieux de le faire chez vous.

  • X : Prenez votre facture d’eau et récupérez le volume en mètres cube (m3) consommés que nous allons appeler X.
  • Y : Déterminez le nombre de mois facturés que nous allons appeler Y.
  • Z : le nombre d’habitant

X / (Y*30) / Z = Nombre de litres / jour / personne

Exemple : 1877 L / (2 mois * 30j) /  2 personnes = 15,6L / jour / personne

Note : Vous pouvez relever votre compteur d’eau et le relever de nouveau un mois après pour faire le calcul sans facture.

Et l’eau chaude ?

L’été, c’est sur le cuiseur solaire (ou le four solaire), l’hiver c’est sur le poêlito et le reste du temps (s’il fait pas beau mais pas assez froid pour allumer le poêle) nous faisons chauffer sur la gazinière. De cette façon on ne fait chauffer que ce dont on a besoin (à l’inverse d’un ballon par exemple).

L’autonomie en eau

On m’a dit que sur la yourte, récupérer l’eau c’est pas terrible (rapport à l’eau qui ruisselle sur la toile acrylique) en plus de ne pas être simple (rapport aux gouttières rondes pas forcément simple à concevoir). En plus pour faire un système nomade pour potabiliser l’eau, ça semble pas non plus évident… Souvent c’est le stockage se fait dans de grandes cuves en béton, béton qui apporte la minéralisation…

Donc comment récupérer et potabliser l’eau de pluie avec un système nomade ? Je vais tâcher de m’y pencher…

Installation/finitions du Poêlito

La yourte est montée, le poêle est construit, mais il manquait quelques petits assemblages à faire avant l’hiver.

Sous le poêlito

J’avais des plaques de lièges de reste de l’isolation du plancher de la yourte, le liège ayant des qualités thermiques et mécaniques (pas d’écrasement), j’en ai posé une au sol et j’ai récupéré une plaque d’un alliage étrange de 15mm d’épaisseur… ça va avoir le mérite d’ajouter de la masse et de répartir un peu plus la charge sur le plancher

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Petit support pour soulager l’évacuation

La yourte, c’est souple, quand le dôme bouge, le tuyaux d’évacuation aussi, j’ai pris les devants en faisant un petit support pour que le tuyau d’évacuation des fumées qui sort du poêle ne soit pas trop sollicité.

Scellement au mortier

Le poêlito a été déplacé de son lieu de construction à la yourte, le déménagement n’a pas été de tout repos :

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Mais celui-ci étant fait, il restait à sceller la cloche et le tuyau d’alimentation. Aucun rôle structurel, c’est juste pour éviter que le sable ne fuit par les espaces entre les ailettes.

Dans le manuel du poêlito il est dit :

Mortier de terre : c’est simple c’est de la terre argileuse (qui colle) et du sable en proportions variables. Généralement 1 argile pour 3 à 5 sable, avec ce qu’il faut d’eau pour en faire des boules qui se tiennent et qui collent. Si pour un enduit ou de la maçonnerie il vaut mieux s’assurer d’avoir les proportions idéales, ici ça n’a aucune importance ! Alors ne te prends
pas la tête sur les dosages 😉

Donc je ne me suis pas pris la tête. Lors du montage du sous lambourdage, j’avais trouvé une petite veine d’argile que j’ai réussi à localiser de nouveau.

Pour en savoir plus sur les tests de base pour déterminer la teneur en argile de votre terre c’est par ici.

Remplissage de sable

Le poêlito a une masse (inertie) semi-démontable, la partie haute du bidon est à remplir de sable et à vider quand on déménage (c’est là sa force). J’ai donc rempli le mien avec du sable et ajouté la tresse minérale (joint de porte d’insert) autour de la cloche.

Contemplation

Voilà des petites photos du (gros) bébé terminé / installé pour l’hiver :

Première flambée

Première flambée après la fin de l’installation ou vous pourrez admirer le rendu de la flamme sur la plaque vitro céramique :

Petit mot sur le bois

Le poêlito, comme tout poêle, consomme du bois sec. Dans une yourte il n’est pas nécessaire de mettre de grosses bûches de chaînes centenaires pour avoir bien (trop ?) chaud. De la palette ou du petit bois convient très bien. Personnellement, j’ai récupéré du bois sec à droite à gauche et coupé du bois mort, mais il ne rentrait pas dans le poêlito (car trop gros). J’avais beaucoup de travail pour ce qui était de fendre le bois. Le merlin j’ai essayer et pifffiiiouuu c’était pénible et fastidieux. Du coup je me suis payé un Smart-Splitter, et là je dois dire que c’était limite du plaisir (toutes proportions gardées) de fendre du bois. Avec cet engin, il est très facile de faire « des allumettes » parfaites pour le poêlito.

Aller, une petite vidéo pour vous montrer l’engin :

Note : la vidéo est ce qu’elle est…  et je précise que je n’ai aucune action dans l’entreprise qui fabrique cet outil.