Comment aménager une centrale solaire hors réseau ?

Quand on cherche à devenir totalement indépendant en énergie, ou à alimenter en électricité un site isolé, installer des panneaux photovoltaïques constitue bien souvent la meilleure option. Mais contrairement à une installation raccordée au réseau EDF, ici, pas le droit à l’erreur, sans quoi on n’aurait tout simplement plus d’électricité. Voici comment procéder pour réaliser une installation offgrid performante.

Vous voulez alimenter une petite cabane au fond des bois, ou tout simplement devenir indépendant en électricité ? Très bonne idée ! Pour conserver tout le confort nécessaire dans ces situations, la centrale solaire s’avère être une excellente solution de production d’électricité, à condition qu’elle soit suffisamment puissante et adossée à un système de stockage robuste. Contrairement à une centrale connectée au réseau, un mauvais dimensionnement résulterait en de fréquentes coupures de courant. C’est pourquoi, avant de se lancer, il convient de dimensionner avec attention la puissance nécessaire en fonction de la localisation du site que l’on veut alimenter. Vous êtes tenté par l’aventure ? Très bien, dans ce cas, on vous explique tout !

Comment fonctionne une centrale solaire hors réseau ?

Pour générer du courant alternatif en 230 V à partir des rayons du soleil, une installation photovoltaïque hors réseau nécessite les éléments suivants :

☀️ Des panneaux photovoltaïques, qui transforment les photons du soleil en courant continu.

🛃 Un contrôleur de charge, qui régule le chargement des batteries, si l’onduleur ne le permet pas.

🔋 Des batteries, qui stockent la production solaire intermittente, ensuite délivrée selon les besoins du logement.

〰️ Un onduleur hybride ou hors réseau, qui convertit le courant continu en courant alternatif 230 V 50 Hz et l’injecte dans le réseau électrique du logement. Selon le modèle, il peut également assurer la régulation du chargement de la batterie.

Avant de se lancer dans la construction de sa centrale solaire

La première étape préalable à l’installation d’une centrale solaire hors réseau consiste à évaluer les besoins journaliers en électricité. Pour cela, la solution la plus simple consiste à relever votre consommation sur plusieurs mois (idéalement une année, afin de tenir compte des variations de consommation saisonnières) et de la ramener à une moyenne sur 24 heures. Si vous ne pouvez pas mesurer votre consommation avec précision, il est possible de les estimer avec les données constructeurs de chacun de vos appareils. Prenons l’exemple d’un ordinateur. Si sa puissance nominale est donnée par le constructeur à 100W, il suffit de multiplier cette puissance par le nombre d’heures d’utilisation quotidiennes de l’appareil afin de connaître sa consommation maximale. Pour avoir un dimensionnement correct, il faut prendre la consommation relative à la journée la plus défavorable de l’année, généralement au beau milieu de l’hiver. Une fois la consommation totale obtenue, il est conseillé d’ajouter un pourcentage de marge permettant de considérer l’ajout d’équipements futurs.

Pour que la centrale solaire conserve des proportions réalistes, il sera nécessaire, à l’usage, d’adapter ses habitudes pour limiter les besoins en électricité. Par exemple, le chauffage électrique classique est à exclure dans la plupart des cas. Une pompe à chaleur peut être envisagée, car nettement moins gourmande que des radiateurs. Bien souvent, les sites hors réseau privilégient le chauffage au bois pour des raisons pratiques et économiques, malgré les émissions polluantes associées à ce mode de chauffe. Pour le chauffage de l’eau chaude sanitaire, on pourra privilégier un ballon thermodynamique ou un chauffe-eau solaire pour réduire la consommation électrique.

Passons désormais au dimensionnement de l’installation. La taille de l’installation solaire dépend de nombreux facteurs, à savoir la puissance totale des panneaux, leur inclinaison, leur orientation, la localisation géographique ainsi que la capacité totale des batteries. Pour réussir un dimensionnement avec précision, on vous conseille d’utiliser des sites comme le Photovoltaic Geographical Information System. Sur ce dernier, il est possible d’entrer les informations de la centrale envisagée et la localisation géographique dans la section « hors-réseau ». Le site simule ensuite la production électrique de l’installation en fonction de divers paramètres comme l’ensoleillement local.

À titre d’exemple, en estimant une consommation journalière de 3 kWh pour un site situé au milieu de la Bretagne, une installation composée de 3 kWc de panneaux solaires associée à 9 kWh de batterie permettra d’assurer une autonomie complète de mars à septembre. En revanche, les batteries atteindront une décharge complète 18 % des jours de décembre, et 16 % des jours de janvier. Une installation composée de 5 kWc de panneaux et 15 kWh de batterie permettra de ne presque jamais vider les batteries, même durant les mois de décembre et janvier. Pour limiter la taille de la centrale, et donc le prix de l’installation, il est tout à fait possible d’accepter que l’installation soit légèrement sous-dimensionnée pour quelques jours dans l’année. Dans ce cas, il faudra, durant les périodes concernées, adopter un comportement plus sobre.

Composer sa centrale photovoltaïque

Une fois la puissance des panneaux et la capacité des batteries déterminée, vous pouvez passer au choix du matériel. Celui-ci ne se cantonne pas aux seuls panneaux photovoltaïques et aux batteries. Il est indispensable d’y ajouter un contrôleur de charge qui permettra de réguler le courant électrique des panneaux solaires pour l’injecter dans vos batteries. Ensuite, un onduleur hybride permettra de produire un courant alternatif 230 V 50 Hz de qualité, et de gérer correctement le chargement des batteries pour certains modèles. Il est bien souvent intéressant d’intégrer un système de contrôle et de surveillance qui permet d’avoir un aperçu global de l’état de charge des batteries et de la production électrique, via un écran et/ou une application smartphone.

S’il est possible de choisir individuellement chaque composant pour qu’il réponde parfaitement à vos besoins, il existe également des kits photovoltaïques hors-réseau qui comprennent l’ensemble des équipements indispensables à une telle centrale. En optant pour ces kits, on a l’assurance de bénéficier de produits qui sont parfaitement compatibles, de n’oublier aucune protection et de ne pas faire d’erreur sur les sections de câble à utiliser.

Prendre en compte les démarches administratives

Lorsqu’une centrale n’est pas raccordée au réseau national, il n’y a pas nécessité de faire contrôler l’installation par un organisme agréé avant sa mise en service. En revanche, en fonction des caractéristiques de la centrale, il peut être nécessaire de faire une déclaration préalable à la mairie, et même parfois de demander un permis de construire. Lorsque la hauteur de la structure est inférieure à 1,80 m et que le logement est situé en dehors d’une zone protégée, aucune autorisation n’est nécessaire. Pour être sûr des démarches à effectuer en fonction de votre cas de figure, la meilleure solution consiste à se rapprocher du service d’urbanisme de votre commune.

Comment installer sa centrale ?

Une fois le matériel réceptionné, place à la construction de la centrale. Là encore, plusieurs options sont possibles. La première consiste à fabriquer soi-même sa centrale. Cette solution a l’avantage d’être plus intéressante d’un point de vue économique. La structure peut être réalisée avec des profilés métalliques ou des sections de bois. Il conviendra de soigner l’exposition de la centrale, et d’éviter les ombrages. Pour étaler la production électrique, il est possible d’orienter une partie des panneaux légèrement vers l’est et l’autre vers l’ouest. Les panneaux photovoltaïques présentant une importante prise au vent, il convient de dimensionner la structure avec attention, et de mettre en place des ancrages. Dans le cas d’une centrale au sol, la liaison électrique entre les panneaux et le bâtiment ou le local technique devra être enterrée à une profondeur suffisante, et le câble devra être protégé par une gaine.

Pour plus de sécurité, il est bien évidemment conseillé de faire appel à un professionnel qualifié qui pourra réaliser l’installation complète, de son dimensionnement à sa mise en service.

Entretien et utilisation courante

Une fois la centrale mise en service, il n’y a plus qu’à profiter de l’électricité produite par la seule puissance du soleil. Pour éviter de perdre en capacité de production, il convient tout de même de nettoyer les panneaux au moins une fois par an et/ou après chaque épisode poussiéreux. Pour cela, rien de tel qu’un chiffon ou une brosse souple et de l’eau — si possible — déminéralisée. Une eau trop calcaire aurait, en effet, tendance à laisser des traces blanches sur les panneaux. Quant aux produits ménagers et au nettoyeur haute pression, ils sont à proscrire et risqueraient d’abîmer les panneaux.