Rapport panneau solaire/accumulateur : taille PV et batteries correctes

Ce que signifie réellement le rapport panneau solaire/accumulateur

Dans la plupart des petits systèmes hors réseau et de secours, le « rapport panneau solaire/accumulateur » fait référence à la relation entre : (1) Puissance du générateur photovoltaïque (watts) et (2) capacité du parc de batteries , généralement en Ah à une tension système (12 V/24 V/48 V). Le rapport est important car il définit votre taux de recharge réaliste et la fréquence à laquelle l'accumulateur atteint sa pleine charge.

Deux façons d'exprimer le rapport (utilisez celle qui est la plus claire)

• W par Ah à une tension de système donnée (commune pour les camping-cars 12 V/24 V et les petites cabines).
• Taux de facturation (taux C) : courant de charge divisé par Ah de la batterie (plus « électriquement correct »).

Pont rapide entre eux (approximatif) : le courant de charge PV dans une banque de 12 V est d'environ watts PV ÷ 14 V (tension de charge). Exemple : 280W de PV dans une banque 12V est d'environ 20A (280 ÷ 14 ≈ 20). Sur un 200Ah accumulateur, c'est un 0,10C taux de charge (20 ÷ 200 = 0,10).

Rapports recommandés par chimie de la batterie et cas d'utilisation

Le « bon » rapport panneau solaire/accumulateur consiste principalement à éviter deux modes de défaillance : trop peu de PV (sous-charge chronique) et trop de PV (coût inutile ou limites du contrôleur). La chimie modifie votre sensibilité à la sous-charge et la rapidité avec laquelle l'accumulateur peut accepter l'énergie.

Notes qui évitent les mauvaises décisions de dimensionnement : Les accumulateurs au plomb préfèrent nettement atteindre une charge complète (y compris le temps d'absorption). Si les PV sont sous-dimensionnés, ils vivent souvent avec un état de charge partiel, accélérant la sulfatation et la perte de capacité. LiFePO4 est généralement plus tolérant à la charge partielle, mais vous souhaiterez peut-être toujours un rapport plus élevé pour récupérer rapidement après une utilisation intensive.

Une méthode étape par étape qui fait « tomber » correctement le ratio

Un ratio à lui seul peut induire en erreur si vous ne le reliez pas à la consommation quotidienne d’énergie et à l’ensoleillement. Utilisez ce flux de travail pour dimensionner logiquement la capacité des PV et de l'accumulateur, puis confirmez que le rapport se situe dans une plage saine.

Étape 1 : Estimer l'énergie quotidienne (Wh/jour)

Additionnez les charges : watts × heures par jour. Exemple : un réfrigérateur de 60 W en moyenne pour 10 heures d'autonomie équivalente est de 600 Wh/jour. Si vous possédez un onduleur, incluez ultérieurement un facteur d'efficacité réaliste du système (l'ensemble typique peut être 0,70-0,85 en fonction du câblage, du contrôleur, de l'onduleur et de la température).

Étape 2 : Dimensionner l'accumulateur en autonomie (kWh)

Choisissez l'autonomie (jours) et la profondeur de décharge autorisée (DoD). Énergie utilisable de la batterie (Wh) ≈ Wh quotidien × jours d'autonomie. Énergie nominale totale de la batterie (Wh) ≈ Wh utilisable ÷ DoD. Planification typique du DoD : Plomb acide 0,50 , LiFePO4 0,80 (conservateur, améliore la longévité).

Étape 3 : Dimensionner le PV à partir des heures d'ensoleillement (et des pertes)

Watts PV ≈ Wh quotidien ÷ (heures d'ensoleillement maximales × efficacité du système). Exemple : si l'utilisation quotidienne est de 1 000 Wh, les heures d'ensoleillement maximales sont de 4 et l'efficacité est de 0,75, PV ≈ 1 000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333W . Arrondissez à la taille de réseau pratique suivante (par exemple, 400 W).

Étape 4 : Convertissez le rapport panneau solaire/accumulateur et vérifiez-le

Batterie Ah ≈ batterie nominale Wh ÷ tension du système. Alors rapport = PV watts ÷ batterie Ah. Si le rapport est inférieur à la plage recommandée pour votre chimie, augmentez le PV (ou réduisez la taille de l'accumulateur) jusqu'à ce que le système puisse atteindre sa pleine charge de manière fiable.

Tableau de dimensionnement pratique : tailles d'accumulateurs courantes en watts PV

Le tableau ci-dessous transforme les indications de ratio en chiffres prêts à l'emploi. Choisissez la ligne qui correspond à votre banque et à votre chimie. Pour les banques de 24 V, la même valeur Ah représente le double de l'énergie par rapport à 12 V, de sorte que les besoins photovoltaïques sont généralement plus élevés pour obtenir un temps de recharge similaire.

Si votre lumière solaire est incohérente (hiver, ombrage, brouillard côtier), orientez-la vers le haut dans la plage. Si votre accumulateur est au plomb et que vous arrêtez régulièrement de charger plus tôt, augmentez à nouveau ; le PV supplémentaire vous aide à compléter l’absorption lorsque les conditions le permettent.

Exemples concrets avec des nombres réels

Les exemples ci-dessous montrent comment le rapport panneau solaire/accumulateur évolue en fonction des objectifs (autonomie vs vitesse de recharge) et de la chimie.

Exemple A : 1 000Wh/jour cabine, 2 jours d'autonomie, plomb-acide

1. Énergie quotidienne : 1 000Wh/jour .
2. Énergie utilisable pendant 2 jours : 1 000 × 2 = 2 000 Wh .
3. Énergie nominale de l'accumulateur (50 % DoD) : 2 000 ÷ 0,50 = 4 000 Wh .
4. À 12 V, batterie Ah ≈ 4 000 ÷ 12 ≈ 333Ah (arrondir à 300-400 Ah).
5. PV pour 4 heures d'ensoleillement de pointe, efficacité 0,75 : 1 000 ÷ (4 × 0,75) ≈ 333W (arrondir à 400-600W pour la santé au plomb).

Vérification du ratio (en utilisant une banque de 400 Ah et un PV de 600 W) : 600 ÷ 400 = 1,5 W/Ah . Il s’agit de l’extrémité inférieure des directives de cycle quotidien pour le plomb-acide ; cela fonctionnera mieux avec un bon soleil et une gestion prudente de la charge. Si les jours nuageux sont fréquents, passez à 800 à 1 000 W améliore sensiblement la récupération.

Exemple B : RV avec 12V 200Ah LiFePO4, souhaitant une récupération rapide

1. Banque de batteries : 12V 200Ah (énergie nominale ≈ 2 400Wh).
2. Utilisable à 80 % DoD ≈ 1 920 Wh .
3. Choisissez PV à 3,5 W/Ah pour une récupération rapide : 200 × 3,5 = 700W .

Avec ~ 700 W et 4 heures d'ensoleillement maximales à une efficacité de 0,75, la récolte d'énergie quotidienne peut être d'environ 700 × 4 × 0,75 ≈ 2 100Wh/jour . C'est suffisant pour remplacer une longue journée d'utilisation tout en continuant à compléter, ce qui est exactement ce que signifie « récupération rapide » dans la pratique.

Contraintes courantes qui peuvent outrepasser le ratio

Même si le rapport panneau solaire/accumulateur est « parfait », les limites matérielles peuvent vous obliger à ajuster la taille du PV, la tension du système ou la sélection du contrôleur de charge.

Limite de courant du contrôleur de charge (le goulot d'étranglement le plus courant)

Le courant de sortie du contrôleur doit gérer le courant de charge de pointe. En gros : courant de charge maximum ≈ watts PV ÷ tension de charge de la batterie. Exemple : 1 000 W dans une banque de 12 V peut impliquer ~1 000 ÷ 14 ≈ 71A . Si vous disposez d'un contrôleur de 60 A, vous avez besoin soit d'un contrôleur plus grand, de plusieurs contrôleurs ou d'une tension système plus élevée.

La taille de l'onduleur ne définit pas la taille du PV, mais elle définit la contrainte de l'accumulateur.

Un gros onduleur peut extraire des courants élevés d’un petit accumulateur, provoquant une chute de tension et une capacité utilisable réduite. Si vos charges de pointe sont élevées (micro-ondes, bouilloire, outils), vous aurez peut-être besoin d'une plus grande capacité de batterie, d'une tension système plus élevée (24 V/48 V), ou des deux. Ensuite, le générateur photovoltaïque doit être revu afin que le ratio reste sain pour la recharge.

Météo et heures d'ensoleillement saisonnières (votre ratio doit survivre au pire mois)

Un ratio qui fonctionne en été peut échouer en hiver si les heures d’ensoleillement maximales diminuent considérablement. Si vous avez besoin d'une fiabilité toute l'année, dimensionnez le PV à partir de la saison d'ensoleillement la plus basse et traitez les plages de rapports comme des minimums et non comme des moyennes.

Signes que votre ratio est erroné et comment le corriger

La meilleure vérification concerne les données opérationnelles : les tendances de l'état de charge, le temps de remplissage et la fréquence à laquelle l'accumulateur atteint l'absorption/le flottement (ou le comportement de charge complète équivalent au lithium).

Trop peu de PV pour l'accumulateur

• L'acide plomb atteint rarement sa pleine charge ; la tension oscille en dessous des objectifs d’absorption.
• Vous constatez une dérive vers le bas de l’état de charge sur plusieurs jours, même avec un ensoleillement « normal ».
• Le générateur (ou l’alimentation à quai) devient une béquille fréquente.

Correctif : augmentez les watts PV, réduisez les charges quotidiennes ou réduisez la taille de l'accumulateur pour ramener le rapport dans la plage. Pour le plomb-acide, donnez la priorité à une charge complète régulièrement ; cela signifie souvent passer de ~1,0 W/Ah vers 2,0 à 3,0 W/Ah (Base 12 V).

Trop de PV pour le contrôleur ou le câblage (ou le budget)

• Le contrôleur de charge coupe la sortie à son courant nominal pendant de longues périodes.
• Vous ne pouvez pas gérer le courant en toute sécurité avec les tailles de câbles et les fusibles existants.

Correctif : passez à une tension système plus élevée (24 V/48 V), utilisez un contrôleur plus grand ou divisez le réseau sur plusieurs contrôleurs. « Trop de PV » est généralement un problème de dimensionnement du matériel plutôt qu'un problème électrique pour l'accumulateur lui-même.