Recharger une station électrique avec un panneau solaire

Le soleil est la seule raison sérieuse d’acheter une station plutôt qu’une rallonge. C’est aussi le domaine où les acheteurs se trompent le plus, parce que les chiffres imprimés sur un panneau décrivent un laboratoire, pas un jardin.

Trois cents watts crête annoncés ne donnent jamais trois cents watts. Aucune publicité mensongère là-dedans : la puissance crête répond à une convention de mesure que personne ne prend le temps d’expliquer.

200 Wc ne font pas 200 W

La puissance crête se mesure dans des conditions dites standard : 1 000 W par mètre carré d’ensoleillement, cellules à 25 °C, spectre lumineux normalisé. Deux de ces trois conditions ne se rencontrent jamais ensemble dehors.

Le premier écart vient de la chaleur. Un panneau en plein soleil d’été atteint facilement 55 à 65 °C en surface de cellule, alors que la référence est à 25. Chaque degré au-dessus retire de l’ordre de 0,4 % de puissance. 40 °C d’écart, ça fait 12 à 15 % envolés au moment précis où l’ensoleillement est le meilleur. Un panneau posé à plat sur une carrosserie noire chauffe encore plus qu’un panneau sur pieds ventilé par-dessous.

Le deuxième écart vient de l’angle. Ce qu’une surface reçoit dépend de l’incidence du rayonnement, et un panneau posé à plat au sol ne voit le soleil correctement que 2 ou 3 heures autour de midi. L’orienter au sud avec une inclinaison de 30 à 35° donne le meilleur total sur l’année en France. Un décalage vers l’est ou l’ouest coûte 10 à 20 %, ce qui reste supportable. Une mauvaise inclinaison en hiver coûte beaucoup plus, puisque le soleil de décembre passe très bas.

Le reste se grignote en petites pertes qu’on oublie une par une : poussière et pollen sur le verre, câble trop long ou trop fin, connecteurs, rendement du régulateur. Un régulateur MPPT, qui traque en permanence le meilleur rapport tension-courant, récupère typiquement 10 à 30 % de plus qu’un simple régulateur à découpage, et davantage encore par temps froid ou lumière faible. Toutes les stations sérieuses en embarquent un.

Le chiffre de travail raisonnable, une fois tout cumulé, se situe entre 60 et 75 % de la puissance crête au meilleur moment d’une belle journée. 200 Wc annoncés, 130 W à midi en juin, si tout est bien posé.

Une ombre de branche fait tomber toute la chaîne

Voilà le phénomène qui produit les appels au service après-vente les plus injustes.

Des panneaux câblés en série font passer le même courant dans tous les maillons. Ce courant est celui que le maillon le plus faible accepte de laisser passer. Une ombre de poteau, une branche, un sac posé sur un coin, et la chaîne entière se cale sur la cellule ombrée. Le ciel est bleu, la station affiche vingt watts, et l’utilisateur croit à une panne.

Les diodes bypass intégrées aux panneaux limitent les dégâts en court-circuitant la section touchée, ce qui sauve la production des deux autres tiers au lieu de tout perdre. Elles ne rendent pas l’ombre indolore. Sur un panneau portable posé au camping, un tronc d’arbre qui balaie la surface au fil de l’après-midi peut faire perdre la moitié de la journée.

Le câblage en parallèle est bien plus tolérant, chaque panneau produisant indépendamment. Il fait circuler des courants plus élevés, donc demande une section de câble supérieure, et il maintient une tension basse qui n’exploite pas toujours au mieux la plage du régulateur. La règle pratique tient en une phrase : série quand le terrain est dégagé et fixe, parallèle quand l’ombrage est imprévisible.

Un réflexe simple règle beaucoup de problèmes. Regardez le panneau, pas l’écran. Si une seule cellule est dans l’ombre, déplacez-le de cinquante centimètres avant de chercher plus loin.

La tension d’un panneau monte quand il fait froid

Ce point technique casse du matériel chaque hiver, et il n’apparaît sur presque aucune notice grand public.

Chaque station indique une plage de tension d’entrée solaire. Certaines s’arrêtent autour d’une soixantaine de volts, d’autres montent au-delà de la centaine sur les modèles conçus pour de grosses puissances, l’entrée maximale des soixante-quatorze modèles comparés ici s’échelonnant de 100 à 2 600 W pour une médiane à 500 W. Dépasser la tension maximale grille l’étage de régulation, et cette casse-là n’est pas couverte.

Le piège tient à la physique des cellules. La tension à vide d’un panneau augmente quand la température descend, d’environ 0,3 % par degré en dessous des 25 °C de référence. Un matin clair à moins 5, on se retrouve 30 °C sous la référence, soit près de 9 % de tension en plus. Trois panneaux en série calculés au ras de la limite un jour d’été passent au-dessus en février.

Le calcul se fait donc à la température minimale du lieu, jamais aux conditions standard, et sur la tension à vide, pas sur la tension de fonctionnement. Prenez la valeur de tension à vide inscrite au dos du panneau, multipliez par le nombre de panneaux en série, ajoutez 10 % de marge de froid, et comparez à la limite de la station. Si ça passe tout juste, retirez un panneau de la chaîne et mettez-le en parallèle.

Décembre à Lille, ce n’est pas juillet à Marseille

Reste la question que personne ne pose avant d’acheter : combien de fois par an cette configuration remplira-t-elle vraiment la station ?

Les relevés de l’outil européen PVGIS donnent, pour un plan incliné à trente-cinq degrés orienté sud dans la région lyonnaise, environ 215 kWh par mètre carré au mois de juillet et 53 en décembre. Ramené au jour, cela fait près de 7 kWh par mètre carré en été contre 1,7 en hiver, soit un rapport de un à quatre. Sur un plan horizontal, le même écart grimpe à près de un à sept : incliner correctement ses panneaux divise par deux la sévérité de l’hiver, et c’est le geste le plus rentable de toute l’installation.

Ces valeurs se convertissent directement. Un kilowattheure par mètre carré et par jour équivaut à une heure de fonctionnement à pleine puissance crête. Deux cents watts crête sous un ciel lyonnais de juillet donnent donc, avec un rendement réel de sept dixièmes, autour de 950 Wh dans la journée. Une station de 1 000 Wh se remplit d’une traite. Les mêmes panneaux en décembre rendent environ 240 Wh, et il faut alors trois jours équivalents pour le même plein.

La géographie ajoute sa couche. Le nord de la France plafonne autour de mille kilowattheures par kilowatt crête et par an, la vallée du Rhône dépasse les mille deux cents, le pourtour méditerranéen approche les mille quatre cents. Un système qui suffit en Provence est court d’environ un tiers en Flandre.

Deux avertissements pour finir. Les chiffres cités plus haut proviennent d’une seule année de relevés, et une année météo n’est pas une moyenne : dans cette série, octobre est plus mauvais que novembre, ce qui n’a aucun sens climatique et rappelle qu’un mois pourri existe. Et la station elle-même impose sa limite, puisqu’elle n’absorbera jamais plus que son entrée maximale, même si vous branchez le double de panneaux dessus. Vérifiez cette valeur avant d’acheter le troisième panneau.