autonomie – Page 4 – David Mercereau

Mon réfrigérateur (d’hiver) low-tech

Attention cet article est un placement de produit discret (je viens d’acquérir 48% du capital d’actions chez le fabriquant de ce réfrigérateur).

J’ai réussi à négocier l’exclusivité de publication en France. Pour la première fois donc, voici LE réfrigérateur du 22ème siècle, le symbole du lowtech par excellence :

Les avantages de ce réfrigérateur LowTech :

Consommation électrique : 0W pour une utilisation 24h/24 ;
Bilan carbone : proche de 0 g de CO_{2 ;}
Aucun gaz néfaste pour la santé de l’homme, la nature, les animaux (comme le Fréon utilisé dans les réfrigérateur classique) ou métaux rare n’a été utilisé pour sa fabrication ;
Coût d’acquisition faible : ~8€ sur un vide grenier ;
Installation rapide ;
Ne nécessite aucun entretien ;
État de remplissage du frigo sans ouverture de porte et sans application smartphone nécessaire ;

Les inconvénients :

Fonctionne 6 mois / 12 ;
N’est pas vendu ~~dans les temples de la consommation~~ en grande surface ;

Aller, trêve de galéjade… sérieusement :

J’ai installé un petit garde-manger dehors, avec un petit sur-toit en palettes + bâche pour éviter les infiltrations d’eau, plein Nord & à l’ombre pour maximiser le frais à mi-saison, en hauteur pour éviter de tenter les rongeurs… De cette façon je préserve mes batteries solaires de la décharge profonde. Pour la saison chaude nous avons un mini réfrigérateur A++ qui consomme 300Wh/j et comme l’été on est en excédent d’électricité solaire ça ne pose pas de problème.

Tout ça m’a fait prendre conscience qu’il y a peut-être un paradoxe en hiver, à dépenser beaucoup d’énergie pour réchauffer sa maison et à en dépenser encore pour refroidir une toute petite partie (le réfrigérateur). En considérant qu’il fait froid dehors on marche sur la tête non ?

Sur l’utilisation du réfrigérateur en général : le réfrigérateur est souvent trop froid pour les légumes (pour qu’ils conservent leurs propriétés et qu’ils se tiennent), il n’est pas utile de mettre les œufs aux frais, la salade se tient très bien dans un saladier recouvert d’un torchon humide et j’en passe… Donc il reste plus grand chose sinon le beurre, le pot de confiture ouvert… toutes ces petites choses supportent très bien les petites variations de température jour/nuit. Le mieux serait une cave pour beaucoup de choses (le fromage, les légumes) car la température est stable sous terre, mais bon faut creuser et c’est fatiguant 🙂 Ceci étant dit, si vous mangez (encore) de la viande, effectivement le réfrigérateur et sa température (plus) constante sont nécessaires.

Note : Dans ma région, le gel est très rare. Mais si vous êtes fréquemment exposé à des gelées, vous pouvez toujours isoler le garde-manger…

CalcPvAutonome : Outil de dimensionnement pour une installation photovoltaïque en site isolé (autonome)

Pour réaliser mon installation photovoltaïque autonome, je me suis fait aider sur forum-photovoltaique.fr (dans la rubrique dédiée). Depuis, j’y traîne de temps en temps pour aider à mon tour. Sur le forum, je me suis aperçu rapidement qu’on faisait très souvent la même chose : du dimensionnement. Il n’y avait (à ma connaissance) pas d’outil pour aider à faire du dimensionnement pour site isolé qui soit indépendant (des outils pour au final vendre un kit qui va marcher 2 ans, ça oui, il y a en a…)

Donc je me suis dit, je vais le faire… Alors voilà le premier jet :

calcpvautonome.zici.fr/ (démo)
calcpvautonome.zici.fr/?Ni=3 (démo en mode pro)
calconso.zici.fr, outil de calcul de ses besoins électriques journaliers, qui en a naturellement découlé
le dépôt github avec le code

Les critères étaient donc :

Logiciel libre : les méthodes de calcul étant nombreuses, je me suis dit que la collaboration de chacun était souhaitable ;
Indépendant : pas de site marchand, rien à vendre à la fin ;
Pédagogique : pour ceux qui veulent comprendre les calculs ;
Utilisable à plusieurs niveaux :
- Niveau débutant : on demande pas grand chose, beaucoup de calculs sont automatiques, déduits ;
- Niveau pro : on peut personnaliser plus de paramètres ;

Je suis à la recherche de (petits) contributeurs à ce (petit) projet pour :

Discuter de la méthode de calcul ;
Distribuer des suggestions, des critiques constructives ;
Des idées pour aller plus loin… Pour l’instant j’ai listé :
- Gérer d’autres technologies de batterie que AGM/plomb
- Faire des hypothèses de câblage de PV
- Générer un beau dessin de câblage final
- Récupérer la valeur rayonnement moyen quotidien automatiquement…)
Dire que les couleurs piquent les yeux ;
Le mieux ça serait des doigts pour co-coder ;

Fonctionnalités de CalcPvAutonome

Pour l’utilisateur de base :

3 modes au formulaire (Débutant, Éclairé, Expert)
Pour déterminer ses besoins électriques journaliers, un tableau dynamique dédié : CalcConsommation
Pour déterminer l’ensoleillement :
- (simple) Carte par zone – simple mais approximatif
- (précis) Valeur du site http://ines.solaire.free.fr/gisesol_1.php (kWh/m²/j)
En mode expert, ajuster le degré de décharge, les valeurs de rendement électrique des batteries ou du reste de l’installation,
Déduction automatique de la tension du parc de batteries à utiliser (possibilité de forcer une valeur en mode expert)
Déduction automatique d’une configuration du parc de câblage des batteries et du modèle à utiliser (exemple : « 2 batteries 220Ah 12V en série ») (possibilité de forcer un modèle de travail en mode expert)
Estimation d’une fourchette du coût du parc de batteries & photovoltaïque
Explication détaillée du calcul pour parvenir au résultat

Pour les utilisateurs avancés :

Intégration sur votre site web
Modification possible du fichier config.ini pour changer :
- Les valeurs par défaut du formulaire
- Les valeurs d’irradiation de la carte par zone
- La fourchette de prix des panneaux photovoltaïques et des batteries
- Les modèles de batteries possibles pour la détermination d’une configuration

PvMonit – Monitoring de mon installation photovoltaïque autonome

Je ne maintient actuellement plus PvMonit. Je tâche de faire prochainement un article pour vous donner quelques alternative.

Nouvel article avec nouvelle version de PvMonit ici même + gestion du surplus électrique

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)
- Mon tableau de bord est visible ici : http://emoncms.mercereau.info/dashboard/view?id=1

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 :

Et voilà dans la vraie vie :

Le hub USB avec les câbles Ve.direct sous la multi

La pince ampèremétrique USB pour la consommation de l’habitat

Le logiciel : Installation de PvMonit

Requis

Linux (le tutoriel ci-dessous est prévu pour Debian/Rasbian/Ubuntu like)
PHP (5.6 minimum)
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 :

aptitude install php-cli git python-serial sudo
cd /opt
git clone https://framagit.org/kepon/PvMonit.git
cp config-default.php config.php

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)

$ /opt/PvMonit/bin/vedirect.py /dev/ttyUSB0 
PID:0xA04A
FW:119
SER#:HQ********
V:25660
I:500
VPV:53270
PPV:14
CS:3
ERR:0
LOAD:ON
H19:3348
H20:1
H21:17
H22:33
H23:167
HSDS:52

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 :

aptitude install lighttpd php-cgi 
lighttpd-enable-mod fastcgi
lighttpd-enable-mod fastcgi-php

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

server.document-root        = "/opt/PvMonit/www"
server.pid-file             = "/var/run/lighttpd.pid"
server.username             = "www-data"
server.groupname            = "www-data"
server.port                 = 80
index-file.names            = ( "index.html", "index.php")
url.access-deny             = ( "~", ".inc" )
include_shell "/usr/share/lighttpd/use-ipv6.pl " + server.port
include_shell "/usr/share/lighttpd/create-mime.assign.pl"
include_shell "/usr/share/lighttpd/include-conf-enabled.pl"

On applique la configuration :

service lighttpd restart

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

Lancer la commande :

visudo

Ajouter la ligne suivante :

+ www-data ALL=(ALL) NOPASSWD: /usr/bin/perl /opt/PvMonit/bin/ampermetre.pl, /opt/temperv14/temperv14 -c, /usr/bin/python /opt/PvMonit/bin/vedirect.py /dev/tty*

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 :

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

- $EMONCMS_URL_INPUT_JSON_POST='https://emoncms.chezvous.org/input/post.json';
- $EMONCMS_API_KEY='XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX';
+ $EMONCMS_URL_INPUT_JSON_POST='https://emoncms.org/input/post.json';
+ $EMONCMS_API_KEY='????VOTRE API KEY?????';

Création d’un utilisateur dédié avec pouvoir restreint

adduser --shell /bin/bash pvmonit

Installation des dépendances :

aptitude install lynx

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

Lancer la commande :

visudo

Ajouter la ligne suivante :

+ pvmonit ALL=(ALL) NOPASSWD: /opt/temperv14/temperv14 -c, /usr/bin/perl /opt/PvMonit/bin/ampermetre.pl, /usr/bin/python /opt/PvMonit/bin/vedirect.py /dev/tty*

Test de collecte :

$ su - pvmonit -c /opt/PvMonit/getForEmoncms.php
2016-11-02T10:55:30+01:00 - C'est un MPTT, modèle "BlueSolar MPPT 100/30 rev2" du nom de MpttBleu
2016-11-02T10:55:30+01:00 - Les données sont formatées comme ceci : V:26180,I:800,VPV:56360,PPV:21,CS:3,ERR:0,H19:3352,H20:5,H21:51,H22:33,H23:167
2016-11-02T10:55:31+01:00 - C'est un MPTT, modèle "BlueSolar MPPT 100/30 rev2" du nom de MpttBlanc
2016-11-02T10:55:31+01:00 - Les données sont formatées comme ceci : V:26200,I:600,VPV:53630,PPV:18,CS:3,ERR:0,H19:1267,H20:4,H21:46,H22:17,H23:201
2016-11-02T10:55:31+01:00 - Après correction, la température est de 11.88°C
2016-11-02T10:55:31+01:00 - Tentative 1 de récupération de consommation
2016-11-02T10:55:32+01:00 - Trouvé à la tentative 1 : la La consommation trouvé est 00.1A
2016-11-02T10:55:32+01:00 - La consommation est de 00.1A soit 23W

Test d’envoi des données :

$ su - pvmonit -c /opt/PvMonit/sendToEmoncms.php 
2016-11-02T10:56:44+01:00 - Données correctements envoyées : 1, données en erreurs : 0

Mettre les scripts en tâche planifiée

crontab -e -u pvmonit

Ajouter :

+# Script de récupération des données, toutes les 5 minutes
+/5 * * * * /usr/bin/php /opt/PvMonit/getForEmoncms.php >> /tmp/PvMonit.getForEmoncms.log
+# Script d'envoi des données, ici toutes les 1/2 heures
+3,33 * * * * /usr/bin/php /opt/PvMonit/sendToEmoncms.php >> /tmp/PvMonit.sendToEmoncms.log

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

apt-get install libusb-dev libusb-1.0-0-dev unzip
cd /opt
wget http://dev-random.net/wp-content/uploads/2013/08/temperv14.zip
#ou un miroir
#wget http://www.generation-linux.fr/public/juin14/temperv14.zip
unzip temperv14.zip
cd temperv14/
make

Test de la sonde :

$ /opt/temperv14/temperv14 -c
18.50

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

- $TEMPERV14_BIN='';
+ $TEMPERV14_BIN='/usr/bin/sudo /opt/temperv14/temperv14';

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 :

aptitde install libdevice-serialport-perl

Test : :

$ /opt/PvMonit/bin/ampermetre.pl 
00.1A

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

- $AMPEREMETRE_BIN = '';
+ $AMPEREMETRE_BIN = '/usr/bin/sudo /usr/bin/perl /opt/PvMonit/bin/ampermetre.pl';

Documentation

Victron VE Direct Protocol documentation : https://www.victronenergy.fr/support-and-downloads/whitepapers

Voilà voilà, bon courage !

Installation électrique solaire autonome – Mise en œuvre

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 – learn more. 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.

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€)

Découpe d’une des deux trappes de ventilation

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 :

C’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 !

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

Installation électrique solaire autonome – Étude

Edit 01/2018 : Un nouvel article beaucoup plus complet sur la question est disponible : Concevoir son installation photovoltaïque autonome

J’ai participé à la fabrication d’une éolienne piggott. Cela reste très peu mobile (pour une yourte), et pour une production relativement faible. Ceci-dit, c’est un bon complément au solaire pour une installation « fixe » et venteuse (il est toujours bon de ne pas mettre tous ses œufs dans le même panier). Je n’ai pas non plus de cours d’eau qui passe pour envisager une hydrolienne. Le choix du photovoltaïque pour ma production électrique autonome s’est donc fait rapidement : région bénéficiant de pas mal d’ensoleillement, et en cas de déplacement/déménagement c’est plutôt léger/mobile.

Beaucoup de vieilles idées reçues sur le photovoltaïque demeurent pour des raisons que j’ignore :

Le recyclage : Les panneaux photovoltaïques silicium cristallin se recyclent 4 fois en d’autres panneaux photovoltaïques. Un panneau ayant fréquemment une durée de vie minimum garantie de 20 ans à 80% de sa production, l’extraction du silicium nous permet 80 ans d’électricité. (Source, le dossier sur futura-sciences.com) et ça va même plus loin :

La filière du recyclage des panneaux photovoltaïques s’est particulièrement bien développée ces dernières années… au point de ne pas avoir assez de matière première pour être rentable. En effet, la plupart des modules solaires installés dans le monde sont encore loin d’atteindre leur fin de vie, puisqu’ils ont été mis en place ces dernières années. Les usines de recyclage traiteraient donc principalement les déchets et les rebuts de production en attendant mieux.

L’énergie pour produire un panneau : un panneau a « remboursé » l’apport énergétique qui a permis de le fabriquer dans une fourchette comprise entre 6 mois & 4 ans d’utilisation grand maximum (source P16 du livre l’énergie solaire et le photovoltaïque pour le particulier), sans parler du fait que l’énergie utilisée pour la fabrication peut être « propre » ou renouvelable (des panneaux qui fabriquent des panneaux, ça serait beau non ?) je me demande bien combien de temps une centrale doit rester allumée pour « rembourser » l’énergie nécessaire à sa fabrication (des tonnes de sables, béton, eau, électronique, pétrole…). Est-ce qu’on refait pas 4 fois des centrales nucléaires neuves avec des vieilles centrales ? On en fait plutôt zone inapprochable pour des centaines d’années (je passes sur les déchets radioactifs pendant des milliers d’années).

Vous l’aurez compris, le mode de fabrication énergétique choisi par la France (le nucléaire) ne me convient pas, je décide donc d’essayer de m’en passer. J’ai commencé par me documenter par des livres, des forums dont voici une liste non exhaustive :

Livre « Montages photovoltaïques à bricoler soi-même » : Très orienté pratique, c’est celui qui m’a le plus aidé
Livre « L’énergie solaire et photovoltaïque pour le particulier » : Rien appris de concret
Livre « Le photovoltaïque pour tous ». Je ne l’ai pas lu, mais on me l’a conseillé, c’est une grosse bible
Des asso comme le Groupement des Particuliers Producteurs d’Electricité Photovoltaïque propose de la documentation.
Un forum de passionnés hyper disponibles pour répondre à vos questions, c’est aussi une mine d’or pour l’apprentissage à travers des témoignages, expériences…
Un témoignage documenté.
Des guides : photovoltaique.guidenr.fr, arebor-energie.fr, montbrun-bocage.com, erm-energies.com…
…

Avant d’aller plus loin il faut savoir qu’il y a de nombreux « kits » solaires sur internet ou il n’y a rien besoin de savoir, juste de commander en fonction de ce qu’on souhaite consommer. J’ai eu plusieurs témoignages sur la durée de vie très très limitée de ces kits « à consommer ». Je trouve donc plus pertinent de faire son installation, de savoir comment elle fonctionne afin de pouvoir la dépanner au besoin.

Estimation de consommation

Si vous avez vos factures EDF c’est facile, il suffit de regarder sur celles-ci. Moi je m’installe juste, je me suis acheté un petit wattmètre (~10€). J’ai mesuré chaque appareil et je me suis fait un petit tableur avec le nombre d’heures d’utilisation de chaque appareil pour 4 scénarios :

Été estimation à la hausse
Été estimation à la baisse
Hivers estimation à la hausse
Hivers estimation à la baisse

Edit 03/2017 : Vous pouvez vous faciliter cette étape, j’ai maintenant créé un logiciel libre pour vous aide à faire ce calcul de consommation : CalcConso

Le détail de mon tableau de consommation est ici :

estimationConsommationElec (format tableur libre type Open/LibreOffice)
estimationConsommationElec (format PDF)

Le résultat c’est :

Scénario	Besoin énergie (Wh/jour)
été à la hausse	1287
été à la baisse	585
hivers à la hausse	1031
hivers à la baisse	252

Ce sont des scénarios extrêmes d’utilisation (à la hausse & à la baisse), je pense être dans la moyenne de ça… Ce qui explique les écart…

Notons que nous avons fait le choix de couper le réfrigérateur l’hiver (le froid est dehors, chauffer une pièce pour en refroidir une partie manque de sens pour moi, je vais tâcher de faire différemment). De plus, c’est en hiver qu’il y a le moins d’ensoleillement et qu’il est donc plus compliqué d’avoir de l’électricité avec du photovoltaïque. C’est pourquoi le dimensionnement sera fait à partir du scénario hiver à la hausse afin « d’être pénard ».

Dimensionnement

Edit 03/2017 : Vous pouvez vous épargner cette étape, j’ai créé un logiciel libre pour vous permet de calculer de dimensionnement en quelques cliques : CalcPvAutonome

Pour ce dimensionnent on part sur le scénario hiver à la hausse donc. Une consommation journalière de ~1kWh (1000 Wh).

Des constantes à choisir :

On part sur une installation 24V. (apparemment, plus la tension est élevé moins il y a de pertes dans l’onduleur)
3 jours d’autonomie sur batterie (en cas de 0 soleil, surtout l’hiver…)

De quel appareil avons nous besoin et pourquoi faire ?

Panneaux solaires : pour la production d’électricité
Le régulateur / contrôleur de charge : gère principalement l’arrivé de la production et la distribue dans les batteries
Les batteries : pour stocker l’électricité
Le convertisseur : convertit l’électricité produite (courant continu, basse tension) en électricité « standard » pour nos appareils (230V alternatif)

Les batteries

Nous permettent de tenir quand il n’y a pas de soleil, la nuit, l’hiver… Elles seront au plomb car recyclables.

Diviser la consommation par la tension de la batterie et on obtient les Ah (ampères heure) nécessaires pour une journée d’autonomie (sans soleil donc) ici :

1000W / 24V = 41Ah

Les batteries solaires ne supportent pas des décharges régulières au-delà de 40%, nous allons prendre 50% pour être large, donc multiplier par deux nos besoins en batterie :

41Ah x 2 = 82Ah

Nous avons choisi une constante de 3 jours d’autonomie sans soleil donc :

82Ah x 3 = 246Ah

Notre besoin est de 246Ah, Il a été choisie 2 batteries de AGM 12V, / 220A (les batteries seront en série, la tension sera donc multiplié, donc égale à 24V)

Avec ça nous avons :

Avec le scénario hiver à la hausse : 2,56 jours d’autonomie sur batterie
- 220Ah x 24V / 2 / 1031Wh/j
Avec le scénario hiver à la baisse : 10,47 jours d’autonomie sur batterie
- 220Ah x 24V / 2 / 252Wh/j

Les batteries seront couplées à un contrôleur de batterie BMV700 Victron, il permet de visualiser :

Tension de batterie, courant, puissance, ampères heure consommés et état de charge
Autonomie restante selon consommation en cours
Alarme visuelle et audible programmable
…

Les panneaux/capteurs solaires

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. Pour trouver cet angle il faut se rendre sur : http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php?lang=fr&map=europe dans l’onglet radiation mensuelle, entrer :

Votre ville
Cocher surtout Angle d’inclinaison optimal

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°

Par la suite je me fabriquerai peut être un suiveur solaire pour l’orientation (est-ouest) surtout pour les mois d’hivers…

Les panneaux seront montés en série. La tension est donc multipliée mais pas l’intensité. Il est préférable de travailler avec des intensités faibles pour éviter les pertes.

Pour recharger la batterie au soleil en une journée ensoleillée, le capteur doit produire l’équivalent de l’électricité consommée en 24h. Selon une règle empirique et extrêmement simplifiée, en France, un capteur produit l’équivalent de 3 heures de sa puissance crête, le double en été, la moitié en hiver. Nous nous concentrons sur l’hiver (qui peut le plus, peut le moins)

1000W (consommation) / 3 x 2 = 666 Wc

Il me faudrait approximativement 666Wc, la marge positive de sécurité me fait aller vers 750Wc

Pour vérifier/estimer la production il est intéressant de se rendre sur ce site : http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php?lang=fr&map=europe dans l’onglet PV estimation indiquer :

Puissance PV crête installée : 0,75 kWp
Indiquer Coche Inclin notre angle de 66° préalablement trouvé ;

Voilà le résultat, on observe que la production d’électricité journalière moyenne (Ed dans le tableau) est toujours supérieure à 1kW.

Dans les faits, j’ai eu de la chance, je vais récupérer des panneaux solaires de rebut d’une puissance de 245Wc. Il y en a 4, ce qui va faire 980Wc. Le nouveau résultat est d’autant plus confortable avec cette puissance de panneau supplémentaire.

Couple panneaux/batteries

Toujours sur le site http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps4/pvest.php?lang=fr&map=europe, mais dans l’onglet PV hors-réseau, nous allons vérifier

Entrer la puissance PV crête : 980 Wp
Voltage de la batterie : 24 V
Capacité de la batterie : 220 Ah
Entrer la consommation journalière 1000Wh
Inclinaison du module [0;90] 66 deg.
Orientation [-180;180] -2 deg.

Le résultat est encourageant, même si ce ne sont que des estimations, les batteries ne descendent jamais sous les 64% de charge. 40% est une limite à ne pas franchir pour ne pas détériorer la durée de vie des batteries. De plus j’ai fait les calculs avec mon estimation haute de consommation, je pense être capable de la réduire encore. En effet pour des motifs écologiques, je ne vais pas augmenter mon pack de batteries, je vais plutôt essayer de réguler ma consommation/mes besoins en fonction de la météo. Je ne vais pas allumer la scie sauteuse si je sais que le ciel est bouché dans les 3 prochains jours par exemple… Et j’accepte de couper l’électricité si jamais les batteries menacent de passer sous la barre des 40%. Dans une démarche d’autonomie qui rime pour moi avec liberté, la diminution de mon besoin de confort me semble cohérent.

Le régulateur / Contrôleur de charge

On m’a conseillé deux régulateurs MPPT Victron bluesolar 100/30 pour faire deux circuits de 2 panneaux. Le MPPT permet un gain de 30% de production.

Pour choisir votre régulateur il va falloir connaître le courant d’arrivée des panneaux. Il vous faut d’abord la tension d’un panneau : personnellement c’est 29,64V, à laquelle il faut ajouter 15% (donc ~34,5V). Celle-ci est multipliée par deux car les deux panneaux sont en série. On arrive donc à une tension d’entrée de 69V. Il faut ensuite l’intensité qui est de ~9A pour mes panneaux. Le MPPT Victron bluesolar 100/30 accepte 100V, 30A, selon la notice, on est bon.

Le convertisseur

Le convertisseur est là pour convertir le signal continu des batteries 24V en signal alternatif 230V (identique au réseau EDF). Mes panneaux étant loin (~30m) de mes appareils électriques, j’ai choisi de convertir toute l’électricité en 230V AC pour limiter les pertes dans le chemin.

Le convertisseur se choisit avec le voltage d’entrée (ici 24V venus des batteries) et sa puissance maximum en sortie. Pour la puissance maximum de sortie il faut prendre votre appareil qui consomme le plus et voir si ça colle. Personnellement je choisis un Victron phoenix 24/800 qui me permet de brancher un appareil de maximum 700W et d’avoir une puissance de pointe à 1600W. Si vous revenez au tableau de consommation que j’ai fait, ça me fait dire adieu à ma scie circulaire & perceuse à percussion, mais bon je peux encore utiliser ponceuse, et scie sauteuse l’été. Il faut dire que les prix des convertisseurs grimpent vite, j’ai dû faire une concession.

La suite

Prochain article à venir sur l’installation…

Fabriquer un four solaire (cuiseur type boîte)

Pour vos questions « cuisson solaire » (four/tube…) : un forum dédié existe, j’y suis pour papoter ! Venez discuter : https://forum.cuisson-solaire.fr/

Edit 2020 : NE FAITES PLUS CE FOUR !!! Dominique Loquais (un presque voisin) m’a prêté son « four solaire Atominique« . Les performances de sont four atomique ne sont pas comparable à celui que je présente ici. Pour vous dire au mois de Mars j’ai fais cramé un gâteau ce qui ne serait jamais arrivé dans mon petit four même en plein été… La surface de réflexion est beaucoup plus importante sur le four atomique et une foultitude de petits détails le rend plus pertinent/performant. Je vous encourage donc, si vous souhaitez vous en faire un, à vous diriger vers le four de Dominique.

Edit 03/2017 : une vidéo et un tuto sur le site du lowtechlab vient compléter cette page.

Edit 03/2017 : si c’était à refaire je ferai peut être un modèle avec porte à l’arrière. Au départ j’avais choisie l’ouverture sur la vitre (par le haut donc) pour pouvoir basculer en « mode hivers » avec l’inclinaison 60° (voir schéma d’après). Finalement je e m’en suis pas servie de l’hiver et je penses que c’est pas simple sous nos latitude (journée courte, peut d’ensoleillement). Si cette contrainte de bascule n’est plus autant mettre la porte à l’arrière ça permet de perdre moins de chaleur que la porte au dessus quand on ouvre…

J’en avais parlé, et bien c’est fait ! Je me suis fait un four solaire type boîte. A la différence du cuiseur que l’on peut apparenter à une « plaque de cuisson » avec sa chaleur concentrée & vive (cuire des courgettes, de l’eau pour le thé, des patates sautées…), le four solaire à une chaleur diffuse et douce (gâteaux, tartes….)

four_solaire_europe — Source atlascuisinesolaire.com

J’ai choisi un modèle type « européen » avec deux « oreilles » (réflecteurs orientables). Ce modèle a la particularité de pouvoir se basculer suivant la saison (différence de hauteur du soleil).

Pour la conception je me suis inspiré de mon livre manuel de construction d’un cuiseur solaire de passerelleco. (que je n’ai pas trouvé suffisamment détaillé), du modèle de ouest-atlantis & de celui de iguane.

Fabrication de la boîte isolée

J’ai utilisé du contre plaqué (10mm) de reste, j’ai envisagé de le faire avec des chutes d’OSB (25mm) récupérées dans les poubelle d’un menuisier mais c’était un peu trop épais, ça aurait alourdi l’objet.

Pour l’isolant il s’agit de liège (40mm) car j’avais des chutes de la construction du plancher de la yourte. J’ai envisagé de le faire en récupérant des barquettes de poissonnier en polystyrène à la fin d’un marché (il s’en jette des quantités folles). Le polystyrène est un très bon isolant même s’il n’est vraiment pas écologique mais dans le cas présent, le récupérer avant qu’il soit jeté, c’est éviter qu’il soit brûlé…

Le petit plan qui va bien :

En vue 3D :

Le fichier Sketchup source

Dans la pratique ça donne :

Il ne reste plus qu’à poser de l’adhésif miroir sur la boîte intérieure.

La vitre

J’ai récupéré une vitre 2mm dans les poubelles d’un menuisier par hasard, mais chez les vitriers il est possible d’en récupérer en pagaille. Quand il remplace une vitre il récupère les anciennes, il y a donc très souvent un container avec beaucoup de vitrage (souvent simple) à récupérer.

J’ai acheté une petite roulette pour découper le verre, ça se fait très bien. Le truc c’est de tenir la roulette bien droite et de l’avoir préalablement imbibée de pétrole désaromatisé.

Le cadre de la vitre

Je n’ai pas de défonceuse pour faire une rainure dans une planche épaisse (ça aurait été l’idéal) j’ai donc fait autrement. Le cadre est constitué de planches de palettes et d’une plaque de bois aglo MDF (souvent dans les fonds de meuble industriel) de la même épaisseur que la vitre (2mm).

Un cadre au-dessus, un cadre en dessous en prenant soin de disposer les angles en quinconce sur les deux épaisseurs. La vitre est prise en sandwich. Elle rentre de 15mm dans les cadres superposés et la périphérie de celle-ci est comblée avec la plaque d’aglo MDF découpée. Le tout collé et vissé.

Il serait peut être bon de faire un joint étanche pour la vitre mais je n’ai pas trouvé de façon écologique de le faire alors tant pis… (c’est du simple vitrage de toute façon…)

En vue 3D

Le fichier Sketchup source

Voilà dans le détail :

Premier petit test

Même si c’est pas terminé, il fait beau, je test :

Je suis monté à 75° dans la gamelle noire sans les deux oreilles. Avec les deux oreilles j’ai bon espoir de monter plus haut (ça double presque la surface de captation).

Le constat c’est de la perte de chaleur sur la vitre (la vitre est chaude) 🙁

Des petites choses pour terminer :

Charnière, joint, plaque noire (amovible selon la position été, hiver), découpe des oreilles…

Première cuisson

Gâteau au chocolat réussi, la même gamelle noire monte cette fois ci à 110° avec les deux oreilles supplémentaire :

Petit plus

Après mon gâteau j’ai tenté une tarte et celle-ci n’a pas aussi bien cuite au fond. J’ai donc ajouter une plaque type plancha que j’avais sous la main. Elle a l’avantage d’être noire et va diffuser la chaleur sous le plat. Il est possible d’utiliser n’importe quel matériau plutôt lourd et sombre (tôle, fonte). L’avantage c’est :

Meilleur cuisson sous le plat
Ajout d’inertie (quand la porte s’ouvre la chaleur part, mais avec la plaque il y a conservation d’une partie de la chaleur. La contre partie c’est qu’à froid, la montée en température est plus lente)

En passant, pour la ficelle intérieure qui maintenait l’ouvrant j’ai fais un Noeud Tarbuck. Il est autobloquant & permet de régler la longueur (besoin quand le four est en position été ou hiver).

Axe d’amélioration

Parce que, comme d’habitude, si c’était à refaire, je le ferais différemment :

Double vitrage pour la vitre (à lire pour le double vitrage sur un four solaire : http://www.ouest-atlantis.com/org/soleil/construction.htm)
Le plat en haut de la caisse n’apporte finalement rien (parce que je ne m’y suis pas fixé pour l’ouverture) du coup c’est plus pénible qu’autre chose de l’avoir j’ai dû bricoler une pièce de rajout.
Pour maintenir les oreilles le système ficelle + baguette fonctionne bien, mais il y a peut-être plus commode à l’usage à inventer
Le papier adhésif miroir n’est peut être pas l’idée du siècle pour l’intérieur du four, car avec la chauffe il se décolle, se fripe. Personnellement j’ai été contraint de l’agrafé. Le papier aluminium agrafé serait donc tout aussi pertinent et moins cher.

Résumé (à la louche) de ce qu’il faut pour le réaliser

Matériel :

La boîte :
- Panneau de bois : osb ou contre plaqué, l’important c’est qu’il soit pas trop épais pour que le four ne soit pas trop lourd, ~10mm c’est idéal. Il en faut ~9 plaques de 500*500mm + 2 autres plaques de même dimension pour les « oreilles »
- 3, 4m de baguette (~25mmx~25mm)
- Isolant : ~40mm d’épaisseur et ~4 plaques de 500*500mm au choix
  - Liège en plaque ou en vrac (difficile à récupérer, moi j’ai mis ça parce que j’en avait sous la main)
  - Vermiculite (moi j’en récupère dans un lycée, c’est avec ça que sont emballé beaucoup d’objet dans les labo)
  - Plaque de polystyrène (en fin de marché récupérer les barquettes de poissons ou dans les poubelles des magasin électroménager…
  - Autre au choix
- Réfléchissant à l’intérieur du four au choix :
  - Papier adhésif miroir (2 rouleaux) (ça coûte cher)
  - Du papier aluminium (1 rouleau) (ça coûte beaucoup moins cher)
Pour la vitre & son cadre (noter que j’ai fait comme ça mais un bon bricoleur peut trouver à faire tout aussi bien voir mieux avec les matériaux qu’il a sous la main)
- Vitre ~500mm x ~500mm ça se récupère très bien dans les poubelles d’un menuisier qui fait de la pose de vitre. elle ne doit pas être très épaisse pour qu’on puisse la découper facilement avec une roulette découpe verre
- De l’aglo de la même épaisseur que la vitre. Une plaque de de 500mm x 500mm on sera large
- Une palette ou des planches ou des chutes de panneaux de bois pour le cadre
1m de charnière fine avec la visserie qui s’incruste bien à l’intérieur (pour faire basculer le cadre & les « oreilles »
3m de cordelette (~4mm de diamètre)

Quincaillerie / Outillage :

De la visseries (4×20, 4×30, 4×40) là c’est compliquer à déterminer la quantité et peut être qu’on à pas besoin de tout…
Agrafeuse (avec des agrafes hein… :-p)
Visseuse/perceuse
Scie égoïne et/ou scie sauteuse (scie circulaire en bonus)
Scie à métaux (pour découper la charnière)
De quoi couper le verre & du un tout petit peu de pétrole désaromatisé pour la découpe

Liens utiles

Cuiseur solaire parabolique

Moins consommer d’énergie ça m’intéresse, donc si on peut aussi le faire pour la cuisson des aliments je prends. J’ai donc testé le cuiseur solaire parabolique, autrement appelé le concentrateur solaire.

Test / Construction d’un concentrateur

Je n’en avais jamais approché en fonctionnement. Je me suis donc lancé dans la fabrication rapide d’un petit à base de parabole satellite et adhésif miroir :

C’est impressionnant de passer un papier devant le faisceau du cuiseur, bricolé, ça brûle en quelques secondes. Pour le thé ça fonctionne aussi très bien (compter 1/4 d’heure). Cependant pour une cuisson plus lourde type courgette ça n’a pas bien fonctionné, pourtant c’est resté toute une après-midi au soleil mais il a fallu terminer au gaz…

Mais pourquoi ça n’a pas bien fonctionné ?

Ma parabole n’est vraiment pas grande (60cm de diamètre) il faudrait un peut plus grand je pense. De plus les paraboles satellites ne sont pas très incurvées ;
Mes récipients / casseroles ne sont pas appropriés : l’idéal c’est couvert, de couleur sombre et « fin » (pas de théière en fonte par exemple :-/) pour que la chaleur se conduise bien ;

Je suis convaincu que ça peut fonctionner correctement en le fabriquant soi-même. Voici donc des ressources pour aller plus loin :

libellule.ouvaton.org : dans le même style
decroissons.wordpress.com : une mine, c’est pas compliqué il y a tout !
atlascuisinesolaire.com : plein de ressources

L’acheter

Parce que quand même, de temps en temps, je me dis que le faire soit même ça va être chaud patate avec mon outillage, mes connaissances, j’ai craqué, j’en ai commandé un au père noël. Et voici ce qu’il m’a apporté, un COOKUP INOX de chez idcook :

10 minutes après nous sommes à 150° (et c’était l’hiver, cet été ça monte à 180 facilement)

La revanche des courgettes ! Pas un litre de gaz utilisé cette journée là et un temps de cuisson très raisonable

Je suis très content de cet objet et l’utilise quasi quotidiennement en cette période estivale. L’objet est léger ce qui facilite sa manipulation. Quelques petits points d’interrogation sur la durée dans le temps des jonctions entre les tubes inox (qui sont en plastique) et des miroirs (en plastique mou) nous verrons bien…

La prochaine étape c’est le four solaire…