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Les panneaux photovoltaïques sont un moyen attractif, silencieux et discret, pour produire l’énergie électrique du bord.

Un des problèmes posés est le dimensionnement de ces panneaux et l’estimation de la production potentielle attendue. On entend souvent n’importe quoi...

Il existe un outil très puissant et peu connu, développé par le centre de recherche européen d’Ispra, avec nos impôts , qui pour une fois, ont une retombée directe. (Le Centre, que j’ai visité, est situé au bord du Lac Majeur, en Italie, il y a pire endroit pour faire de la recherche...).

En vous connectant à l’URL indiquée, vous allez tomber sur une application permettant d’estimer la production statistique mensuelle et annuelle de toute installation photovoltaïque située dans la zone Europe-Afrique, incluant toute la Méditerranée, la Réunion et les Seychelles ainsi que la péninsule arabique. Curieusement, les Antilles et la Guyane ne doivent pas faire partie de la CE...

En cas de problème taper PVGIS sur un moteur de recherche pour la retrouver. http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/ap...

L’application PVGIS :

Cette application, fruit de longs et coûteux travaux d’études, masque sous une interface simple un gros travail de recueil de données sur la nébulosité moyenne, la température locales et plein d’autre données comme on va le voir plus bas. Ce n’est pas quelques formules approximatives sur un tableur !

L’application existe en français, y compris un module d’aide francisé : aide.

Utilisation du logiciel

Localisation géographique :

L’écran d’accueil se présente en deux parties : une carte et un menu. La partie gauche de l’écran est l’interface habituelle Google Maps. Tout d’abord, choisir Europe ou Afrique, puis la localisation du point désiré. Le choix du point de calcul désiré peut se faire en entrant les coordonnées du point, le nom de la localité ou directement sur la carte, comme sur toute application Google Maps. Par exemple, un bateau dans le port d’Hendaye

Partie calcul :

Cette partie permet de spécifier le type d’installation de panneaux envisagée et de préciser la présentation des résultats des calculs. La première ligne performance du système PV permet de préciser la base de données d’ensoleillement à utiliser : Classic (dérivée de mesures terrestres par interpolation de stations, moyenne sur 1981-1990) ou Climate SAF (calculée à partir des images MeteoSat sur 1998-2010). la deuxième est plus précise mais pas disponible partout. La deuxième ligne permet d’indiquer le type de panneau (en pratique pour nous en général : Crystalline Silicon) La troisième ligne puissance de crête du PV permet de préciser la puissance crête (celle donnée par le constructeur) des panneaux installés en kW (300 W = 0.3 kW). La ligne suivante pertes estimées du systême spécifie les pertes électriques internes au système. Le logiciel propose 14 % par défaut, valeur qui semble correcte en première approche pour une installation avec couplage au secteur ou régulation MPPT pour la charge de batteries. Une régulation plus rustique introduirait des pertes supérieures (20 à 25 % ?).

Options de montage d’installation.

• Position du montage fixes ( deux possibilités :)
  • Intégré au bâtiment : Pour les systèmes fixes (sans système de poursuite), la façon dont les modules sont installés a de l’influence sur la température du module, laquelle en même temps a de l’influence sur l’efficacité (voir ci-dessus). Les expériences ont montré que si le mouvement d’air derrière les panneaux est limité, la température des modules peut augmenter (jusqu’à 15° C avec un rayonnement de 1000W/m²). C’est le cas des panneaux montés sur un roof.
  • En position libre ce qui signifie que les panneaux sont montés sur une structure de support qui permet le mouvement libre d’air derrière les modules. C’est le cas de la plupart des installations montées sur portique.

Dans les deux cas,Le logiciel calculera les pertes liées à la présence ou à l’absence de ventilation de la face arrière. On peut optimiser les valeurs en jouant sur l’inclinaison des panneaux (0° = horizontal, 90 ° = vertical) et l’azimut si pas horizontal (0° = plein Sud, -90° = plein Est). En cochant les cases optimiser l’horizon et éventuellement optimiser l’azimuth, le logiciel vous donnera les valeurs fournissant la meilleure puissance fournie sur l’année.

• Montage avec système de pointage (système de poursuite)

De tels systémes sont très rares sur bateau.
On pourra choisir entre poursuite à axe vertical, à axe incliné (pseudo-équatorial) et poursuite biaxiale site-azimut. Comme pour l’option fixe, le logiciel peut optimiser les valeurs d’inclinaison.

La dernière ligne permet de choisir un fichier qui précisera les masques liés aux obstacles locaux (Horizon).

Options de présentation des résultats

Le logiciel permet d’afficher les résultats sous formes Html, texte ou PDF.
En cochant les cases Graphes et Horizon, vous ajoutez aux tableaux une représentation graphique.

Un exemple de calcul :

Reprenons notre bateau dans le port d’Hendaye.
Il est équipé de 300 W de panneaux solaires horizontaux sur le portique.
En complétant les cases et lançant le calcul, on obtient le tableau ci-contre.
La première colonne Ed indique la production moyenne attendue par jour pour chaque mois de l’année en kWh, la deuxième Em la production moyenne pour le mois en kWh. Les deux dernières colonnes indiquent le rayonnement reçu par m² de panneau intégré sur le jour et le mois et n’ont pas d’intérêt pratique pour notre utilisation.

• Site : 43°22’8« Nord, 1°47’3 » Ouest,Élévation : 0 m.s.n.m,
  Base de données de radiation solaire employée : PVGIS-CMSAF
  Puissance nominale du système PV : 0.3 kW (silicium cristallin)
  Pertes estimées à cause de la température et des niveaux faibles de rayonnement : 8.2% (employons température ambiante locale)
  Pertes estimées à cause des effets de la réflectance angulaire : 4.0%
  D’autres pertes (câble, onduleur, etc.) : 14.0%
  Pertes conjuguées du système PV : 24.2%

Et voilà ! Après libre à vous d’en déduire votre bilan électrique et d’essayer toutes les options possibles.

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Un exemple de la puissance du logiciel :

Notre bateau est maintenant amarré dans la marina de Finike en Turquie. Le calcul donne les résultats ci-contre.
Nous constatons que la production quotidienne moyenne en décembre est de 0.47 kWh. Refaites la manip en vous plaçant à la même latitude à 5 NM à l’est (au milieu du golfe) et le calcul donne 0.5 kWh. La raison de la différence, qui ne peut être attribuée à la différence d’ensoleillement à si courte distance, est indiquée sur la troisième planche : le logiciel a calculé le masque du relief dans le port de Finike, ce qui explique la différence.

Etonnant, non ?

Voir en ligne : JRC Institute for Energy and Transport