Le document décrit deux types de capteurs solaires : thermiques, utilisés pour le chauffage et l'eau chaude, et photovoltaïques, destinés à produire de l'électricité. Il explique les composants essentiels de ces systèmes, tels que les panneaux solaires, régulateurs et batteries, ainsi que l'importance de la dimension des panneaux en fonction des besoins énergétiques et de l'ensoleillement. Enfin, il donne des recommandations sur l'installation et la configuration en fonction des utilisations spécifiques et des conditions environnementales.

1. Mini-projet Capteur Solaire
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2. Mini-projet Capteur Solaire
Capteur solaire
Il existe deux types de capteurs bien distincts, qui ont chacun un usage
spécifique : utilisés pour la production de chauffage et d'eau chaude sanitaire, et
utilisés pour la production d'électricité pour l'éclairage et l'électroménager.
• Les capteurs thermiques : pour l'eau chaude sanitaire et le chauffage
• Les capteurs photovoltaïques : pour l'électricité
I. Les composantes de capteur solaire.
1- Panneau solaire
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3. Mini-projet Capteur Solaire
Capteur thermique Capteur photovoltaïque
Les capteurs photovoltaïques : pour l'électricité
Composés d'une fine couche de silicium couverte par une plaque de verre trempé, ils
produisent de l'électricité utilisable pour l'éclairage et les appareils électroménagers.
Ils ne sont pas conseillés pour le chauffage électrique, celui-ci demandant trop
d'énergie par rapport à ce que ce type de capteur peut fournir. Dans la plupart des
cas, les capteurs sont raccordés au réseau électrique et on vend la totalité de la
production au distributeur d'électricité (en 2007 : prix de vente 0,30 €/kWh, ou 0,55
€/kWh si les capteurs sont intégrés au bâti). Dans certains cas spécifiques (chalet
isolé, mobilier urbain…), les capteurs sont couplés à un parc de batteries et
fonctionnent en autonomie.
Les capteurs thermiques : pour l'eau chaude sanitaire et le
chauffage
Ils sont composés de plaques métalliques généralement en cuivre (couverts par une
vitre en verre trempé), sous lesquelles sont soudés des tubes. Dans ces tubes
circule un fluide caloporteur (de l'eau mélangée avec un antigel), qui prélève les
calories dans les capteurs pour les restituer à un ballon d'eau chaude sanitaire et
éventuellement à un plancher chauffant. Les capteurs standards sont de forme
rectangulaire de diverses tailles. Les plus répandus sont des caissons de 2,5 m2 ou
2 m2, ainsi que des modules de 0,5 m2.
2- Régulateur
Le régulateur de charge/décharge est
l’électronique entièrement automatique à
laquelle sont reliés le panneau photovoltaïque,
la batterie, ainsi que les équipements
destinataires de l’électricité solaire. 3

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En règle générale, les contrôleurs de charge solaire n’intègrent strictement ni de
convertisseurs de courant, ni de convertisseurs de tension, les régulateurs de charge
de type linéaires disposant eux de la particularité de réduire plus ou moins le courant
disponible. Cette propriété, surtout conjuguée à la technique PWM donne lieu à une
succession de différents régimes de recharge de la batterie d’un système
photovoltaïque, déclenchés par son état initial de décharge, et stoppés à des valeurs
caractéristiques de sa tension.
3- Batterie
Une batterie électrique est un composant
électrochimique, elle comporte des électrodes
positives et négatives composées d’alliages
dissemblables plongées dans un électrolyte
(acide). L’ensemble est encapsulé dans un bac
scellé ou muni d’un bouchon de remplissage et
d’un évent. Les réactions d’oxydoréduction
qui gouvernent le fonctionnement d’une batterie sont réversibles, dans la mesure où
celle ci n’a pas été longtemps ni complètement déchargée ni trop surchargée. Un
fonctionnement prolongé dans l’un ou l’autre de ces états aboutirait à la destruction
définitive de la batterie.
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5. Mini-projet Capteur Solaire
La plupart des systèmes photovoltaïques comportent des batteries spéciales
(batteries stationnaires à alliages de Plomb) qui emmagasinent l’énergie générée par
les panneaux photovoltaïques en prévision des périodes où il n’y a pas de soleil. Ces
batteries sont conçues pour restituer un courant stable pendant de longues périodes
en conservant leurs aptitudes à la recharge, et ceci à un grand nombre de reprises
(cycles), on parle de batteries stationnaires ou à décharge profonde.
Il existe sur le marché différents types de batteries stationnaires en 2, 6 ou 12 Volts
nominal, qu’on distingue principalement par le nombre de cycles que celles-ci
peuvent fournir à une profondeur de décharge admissible déterminée, par la
géométrie des plaques positives (planes ou tubulaires) et enfin par la forme de
l’électrolyte (liquide, gel). Dans le cas des systèmes photovoltaïques, on opte
généralement pour des batteries à profondeur de décharge de l’ordre de 60 à 80%
pendant au moins 400 cycles. On choisit les batteries à électrolyte liquide si la
maintenance du système est aisée, tandis que les batteries à électrolyte gélifié sont
adaptées aux situations où le confort de l’utilisateur est souhaité (cas des petites
unités) et aux systèmes à maintenance réduite.
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6. Mini-projet Capteur Solaire
II. Régulation de capteur.
Le régulateur d'un panneau solaire est
présent sur les deux types d'installation
solaire : thermique et photovoltaïque.
Régulateur panneau solaire photovoltaïque
Une installation photovoltaïque est composée de trois éléments de branchement :
• le régulateur du panneau solaire : qui contrôle la charge de la batterie et
protège l'installation ;
• l'onduleur : qui change le courant continu produit par les panneaux en courant
alternatif, utilisable dans le bâtiment ;
• les prises électriques du bâtiment.
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Dans le cas où les panneaux solaires ne sont pas sur la toiture mais dans un jardin
par exemple, ils doivent quand même être reliés au régulateur du panneau solaire
situé, lui, à l'intérieur de la maison.
De la même façon, si le panneau est posé sur le toit d'un camping-car, il doit être
relié à la batterie de service à l'intérieur. Afin de protéger l'installation, un régulateur
de panneau solaire doit être installé entre le panneau et la batterie.
Régulateur panneau solaire thermique
Dans une installation thermique, les éléments de branchement sont les suivants :
• panneaux solaires thermiques ;
• système de distribution du fluide caloporteur ;
• régulateur de panneau solaire thermique ;
• dispositif de stockage de l'eau ;
• tuyauterie pour distribuer l'eau et/ou émetteurs de chaleur.
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Le régulateur du panneau solaire thermique permet de faire passer l'eau dans le
circuit de chauffage seulement quand il y a du soleil. Cela a l'avantage d'éviter que
l'eau soit refroidie dans le circuit au lieu d'être chauffée.
Le régulateur peut être manuel ou automatique et les modèles les plus sophistiqués
peuvent avoir des enregistreurs de données.
III. Dimension de capteur solaire logiciel.
Les capteurs solaires sont le dispositif de production d'énergie individuelle le plus
courant et le plus rentable pour les particuliers.
La dimension du panneau doit être choisie en fonction des besoins en électricité du
foyer, et de l'ensoleillement de la région.
1- Dimensions des panneaux solaires thermiques
En fonction de votre utilisation
La taille des panneaux solaires thermiques à installer sera
différente selon l'utilisation :
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9. Mini-projet Capteur Solaire
• Pour un chauffe-eau : on prévoit un ballon d'environ 200 à 300 litres pour un
foyer de 4 personnes. Le volume est variable selon la présence ou non d'une
énergie d'appoint. Cette installation nécessite un panneau thermique de 2 à
5 m² selon l'ensoleillement de la zone.
• Pour un chauffage central : 10 à 30 m² de panneaux solaires thermiques
(selon la taille du logement) peuvent couvrir jusqu'à 60% de vos besoins en
chauffage.
• Pour un système combiné chauffage/eau chaude : on prévoit en général 10 à
20 m² de panneaux solaires thermiques (environ 15 m² pour un logement de 4
personnes).
En fonction de l'ensoleillement
Selon l'ensoleillement de la zone dans laquelle se situe votre logement, la taille du
panneau solaire thermique varie.
Si l'installation est prévue pour fonctionner toute l'année (dans une résidence
principale par exemple), on se base sur les chiffres de l'ensoleillement en hiver pour
estimer correctement la dimension idéale des panneaux.
Selon les latitudes, vous devrez également adapter l'orientation et l'inclinaison de vos
panneaux solaires thermiques, pour optimiser votre rendement.
Vos besoins en chauffage et en eau chaude sont plus importants l'hiver, lorsqu'il y a
moins de soleil. C'est pourquoi un système d'appoint est toujours recommandé. Mais
dans l'absolu, il est possible d'installer un chauffe-eau solaire partout en Tunisie.
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10. Mini-projet Capteur Solaire
2- Dimensions des panneaux solaires photovoltaïques
Calculer vos besoins
Pour savoir quelle dimension prévoir pour votre panneau solaire photovoltaïque,
vous devez avant tout déterminer vos besoins énergétiques. Calculez votre
consommation moyenne en électricité sur une année, en consultant vos factures
précédentes si vous en avez.
Si vous installez ces panneaux photovoltaïques sur un bâtiment neuf, vous devez
estimer votre future consommation. Pour cela :
• Listez les différents appareils électriques de votre logement, en précisant leur
puissance en watt par heure.
• Multipliez la puissance par le nombre d'heures d'utilisation par jour pour
obtenir la consommation énergétique quotidienne. La somme des
consommations quotidiennes en Wh/jour vous donne une idée de l'électricité
nécessaire chaque jour.
En fonction de l'ensoleillement
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11. Mini-projet Capteur Solaire
La quantité d'énergie que vos panneaux solaires photovoltaïques pourront produire
dépend directement de leur taille. En moyenne, une surface de 25 m² de modules
produit environ 3 000 kWh par an.
La production d'électricité dépend également de l'ensoleillement, qui est variable
selon les régions.
Si l'installation est prévue pour fonctionner toute l'année (dans une résidence
principale par exemple), on se base sur les chiffres de l'ensoleillement en hiver pour
estimer correctement la dimension idéale des panneaux photovoltaïques.
Selon les latitudes, vous devrez également adapter l'orientation et l'inclinaison de vos
panneaux solaires photovoltaïques, pour optimiser votre rendement.
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