Un système photovoltaïque autonome est un système qui utilise des modules photovoltaïques (PV) pour produire de l'électricité à partir de la lumière du soleil et ne dépend pas du réseau électrique ou d'une autre source d'électricité. Un système photovoltaïque autonome peut fournir de l'énergie pour diverses applications, telles que l'éclairage, la pompe à eau, la ventilation, la communication et le divertissement, dans des endroits éloignés ou hors réseau où l'électricité du réseau n'est pas disponible ou fiable.

Un système photovoltaïque autonome se compose généralement de quatre composants principaux :

• Des modules ou des tableaux photovoltaïques qui convertissent la lumière du soleil en électricité continue (CC).

• Un régulateur de charge ou un suiveur de point de puissance maximum (MPPT) qui régule la tension et le courant des modules photovoltaïques vers la batterie et la charge.

• Une batterie ou une banque de batteries qui stocke l'électricité excédentaire produite par les modules photovoltaïques pendant la journée et la fournit à la charge lorsque nécessaire, en particulier la nuit ou pendant les conditions nuageuses.

• Un onduleur qui convertit l'électricité continue (CC) provenant de la batterie ou des modules photovoltaïques en électricité alternative (CA) pour les charges CA.

Selon le type et la taille de la charge, un système photovoltaïque autonome peut être configuré de différentes manières. Dans cet article, nous discuterons de quatre types courants de systèmes photovoltaïques autonomes et de leurs avantages et inconvénients.

Système photovoltaïque autonome avec uniquement une charge CC

C'est le type le plus simple de système photovoltaïque autonome, car il nécessite seulement deux composants principaux : un module ou un tableau photovoltaïque et une charge CC. Le module ou le tableau photovoltaïque est directement connecté à la charge CC, telle qu'un ventilateur, une pompe ou un éclairage, sans aucun dispositif intermédiaire. Ce système ne peut fonctionner que pendant les heures de jour lorsqu'il y a suffisamment de lumière solaire pour alimenter la charge.

L'avantage de ce système est son coût faible et sa simplicité, car il n'a pas besoin de batterie, de régulateur de charge ou d'onduleur. Cependant, l'inconvénient est sa limitation en termes d'application et de performance, car il ne peut pas fournir d'énergie la nuit ou pendant les conditions de faible luminosité. De plus, la tension et le courant de sortie du module ou du tableau photovoltaïque varient en fonction de l'intensité et de l'angle de la lumière solaire, ce qui peut affecter le fonctionnement de la charge.

Système photovoltaïque autonome avec charge CC et circuit de commande électronique

Ce type de système photovoltaïque autonome améliore le précédent en ajoutant un circuit de commande électronique entre le module ou le tableau photovoltaïque et la charge CC. Le circuit de commande électronique peut être soit un régulateur de charge, soit un MPPT. Le régulateur de charge régule la tension et le courant du module ou du tableau photovoltaïque pour éviter la surcharge ou la décharge excessive de la batterie (si présente) et protège la charge des fluctuations de tension. Le MPPT optimise la puissance de sortie du module ou du tableau photovoltaïque en suivant son point de puissance maximum sous différentes conditions de lumière solaire.

L'avantage de ce système est qu'il améliore l'utilisation et l'efficacité du module ou du tableau photovoltaïque et prolonge sa durée de vie. Il améliore également la performance et la fiabilité de la charge en fournissant une tension et un courant stables. Cependant, l'inconvénient est qu'il augmente le coût et la complexité du système, car il nécessite un dispositif supplémentaire et un câblage. De plus, ce système ne peut toujours pas fournir d'énergie la nuit ou pendant les conditions de faible luminosité sans batterie.

Système photovoltaïque autonome avec charge CC, circuit de commande électronique et batterie

Ce type de système photovoltaïque autonome ajoute une batterie ou une banque de batteries au précédent pour permettre l'alimentation la nuit ou pendant les conditions de faible luminosité. La batterie stocke l'électricité excédentaire produite par le module ou le tableau photovoltaïque pendant la journée et la fournit à la charge lorsque nécessaire. Le circuit de commande électronique régule la charge et la décharge de la batterie et la protège contre la surcharge ou la décharge excessive.

L'avantage de ce système est qu'il peut fournir une alimentation continue et fiable pour des applications diurnes et nocturnes. Il peut également gérer des charges variables et des demandes de pointe en utilisant différentes tailles et types de batteries. Cependant, l'inconvénient est qu'il augmente encore le coût et la complexité du système, car il nécessite plus de composants et d'entretien. La batterie ajoute également du poids et du volume au système et a une durée de vie et une efficacité limitées.

Système photovoltaïque autonome avec charge AC/CC, circuit de commande électronique et onduleur

Ce type de système photovoltaïque autonome ajoute un onduleur au précédent pour permettre l'utilisation de charges CA, telles que des appareils, des ordinateurs, des téléviseurs et des éclairages, ainsi que des charges CC. L'onduleur convertit l'électricité continue (CC) provenant de la batterie ou du module ou du tableau photovoltaïque en électricité alternative (CA) de la tension et de la fréquence désirées. L'onduleur peut être soit un dispositif autonome, soit intégré au régulateur de charge ou au MPPT.

L'avantage de ce système est qu'il peut fournir de l'énergie CA et CC pour une large gamme d'applications et de dispositifs. Il peut également être plus efficace et flexible que l'utilisation de systèmes séparés pour les charges CA et CC. Cependant, l'inconvénient est qu'il augmente encore le coût et la complexité du système, car il nécessite un dispositif supplémentaire et un câblage. L'onduleur ajoute également des pertes et des bruits au système et peut nécessiter une protection contre les surtensions et les défauts.

Conclusion

Les systèmes photovoltaïques autonomes sont des options utiles et viables pour fournir de l'électricité dans des endroits éloignés ou hors réseau où l'électricité du réseau n'est pas disponible ou fiable. Ils peuvent également être utilisés pour compléter l'électricité du réseau ou pour réduire la dépendance aux combustibles fossiles. Selon le type et la taille de la charge, différents types de systèmes photovoltaïques autonomes peuvent être configurés avec divers composants, tels que des modules ou des tableaux photovoltaïques, des régulateurs de charge ou des MPPT, des batteries, des onduleurs et des charges AC/CC. Chaque type de système a ses propres avantages et inconvénients en termes de coût, de complexité, de performance, de fiabilité et de maintenance.

Pour concevoir un système photovoltaïque autonome adapté à une application spécifique, plusieurs facteurs doivent être pris en compte, tels que :

• Les caractéristiques de la charge (puissance, tension, courant, fréquence, AC/CC)

• La disponibilité de la ressource solaire (heures d'ensoleillement, intensité, angle)

• La dimension du système (taille du module ou du tableau photovoltaïque, capacité de la batterie, puissance de l'onduleur)

• La configuration du système (connexion en série ou en parallèle des modules ou des batteries)

• La protection du système (fusibles, disjoncteurs, protecteurs contre les surtensions)

• La surveillance du système (compteurs, indicateurs, capteurs)

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