Energie PhotoVoltaique (PV)

Démarche administratives

Autorisation de la mairie :

• si sur sol (<1,80m de hauteur) et <= à 3KVA : rien à déclarer
• si sur toit : faire une demande de travaux préalable auprès de la mairie
  • si pas de réponse après 1 mois : c’est validé
  • imprimé CERFA 13703 avec plan de masse de l’implantation des panneaux photovoltaïques, plans des façades et des toitures de la maison, une simulation de l’aspect de votre toiture une fois les panneaux installés, une représentation du projet dans son environnement…

Autorisation pour la revente de surplus d’électricité :

La revente de surplus d’électricité se fait via EDF OA. « OA » pour Obligation d’Achat.

Il faut obtenir un certificat de conformité délivré par le service CONSUEL. Pour cela :

• lien : http://www.consuel.com
• c’est obligatoire pour pouvoir réinjecter du courant dans le réseau de la maison.
• à savoir que le compteur Linky pourra voir si du courant est injecté …
• qu’il faut utiliser la norme NF C 15-100 pour les raccordements électriques
  • lien départ : https://fr.wikipedia.org/wiki/NF_C_15-100

Pour en bénéficier il faut que l’installation (pose panneau et système éléctrique) soit faite par un professionnel agréé. La récupération d’un système existant installé par soi-même, même partielle, n’est pas autorisée.

Autorisation pour l’autoconsommation totale sans injection (CACSI)

Il est possible d’installer sa propre infrastructure sans passer par un professionnel. Il faut déclarer son installation via un Modèle de « Convention d’Auto Consommation sans injection » ou « CACSI » :

• si la production d’énergie est injectée dans le réseau de la maison
  • lien : https://www.rouchenergies.fr/images/stories/documents/Enedis-FOR-RAC_43E.pdf
• conditions initiales :
  • l’Installation de production est raccordée sur un site consommateur de puissance de raccordement inférieure ou égale à 36 kVA, faisant l’objet d’un Contrat Unique pour les besoins en soutirage. Dans les autres cas, le producteur contacte l’interlocuteur Enedis désigné dans son contrat d’accès au Réseau pour établir un avenant à son dispositif contractuel ;
  • la puissance maximale de l’installation de production est inférieure ou égale à la puissance souscrite de l’Installation de Consommation à laquelle elle est raccordée ;
  • l’énergie électrique produite par l’installation de production est totalement consommée par l’installation de consommation à laquelle l’installation de production est raccordée .

Autres conditions :

• Protection de découplage :
  • explication sommaire : http://www.photovoltaique.guidenr.fr/cours-photovoltaique-2011/II_protection-decouplage.php
  • cette protection étant généralement inclus dans les petits onduleurs/convertisseur « on-grid » où les onduleurs hybrides.
• séparer l’Installation de Production de l’Installation de Consommation par le dispositif de sectionnement,
• Le Producteur prendra toutes les dispositions nécessaires pour garantir la non-injection d’énergie sur le Réseau BT
• Assurance : Le Producteur s’engage à souscrire auprès d’une compagnie d’assurance notoirement solvable et à conserver pendant toute la durée de la présente Convention, une assurance responsabilité civile couvrant tous les dommages corporels, matériels et immatériels susceptibles de survenir du fait ou à l’occasion de l’exécution de la présente Convention, ou imputables au fonctionnement de son Installation
• attestation :
  • si < 3KVA : simple attestation qui confirme le respect de la norme NF C 15-100 et qui confirme l’utilisation d’une protection de découplage (l’attestation de conformité DIN VDE 0126-1-1 /A1 (version VFR 2014) du dispositif de découplage)
  • si > 3KVA : attestation de conformité visée par CONSUEL

Conclusions (amères):

Si l’on ne veut pas faire 2 réseaux indépendants dans une maison c’est à dire un EDF et un propre à soi provenant des panneaux solaire et si on veut respecter les règles, c’est à dire ne pas injecter un surplus d’énergie : cela va être compliqué ou couté très cher !

Le fait de mélanger les deux sources d’énergie dans le même réseau de la maison est la voie la plus simple tant du point de vue technique que de la facilité d’utilisation. Mais respecter la clause de non injection de surplus est techniquement irréalisable par des moyens simples.

A partir de ce constat, les solutions suivantes s’offre à nous :

• soit on met en place une toute petite structure photovoltaïque qui va gommer le « fond résiduel » en maison. L’ordre de grandeur est quelques centaines de Watt. L’économie d’échelle est minime et l’évolution du système quasi néant…
• soit on met en place en amont de la distribution de la maison et en sortie du compteur électrique un dispositif qui va sélectionner en priorité l’énergie fournie par les PV puis en complément l’énergie EDF. Ce type de dispositif doit dès le départ pouvoir supporter la charge totale des équipement de la maison. C’est à dire que si un abonnement de 9KVA est pris auprès du fournisseur il faudra un appareil pouvant délivrer cette puissance (dans le cas où la production solaire est quasi nulle). Ce qui impose dès le départ d’une part de modifier l’organisation générale de son tableau électrique et d’autre part d’acquérir un premier équipement assez onéreux (environ 2000€) . Exemple d’appareil :
  • lien (en acheter 2 et les mettre en parallèle. peut être complexe

Cette dernière solution permet néanmoins d’éviter de faire un CONSUEL et de demander un CACSI. En effet comme il n’y pas d’injection de courant dans le réseau (la maison est vue comme autonome) il n’ y pas d’autorisation à demander (le compteur LINKY ne verra rien). A savoir que certains appareils sont capables, toujours dans ce type de configuration, de faire de la réinjection en cas de surplus côté compteur électrique si on le souhaite. Ce qui, en cas d’évolution de la législation en faveur du consommateur, permettrait de bénéficier de la revente du surplus.

Une autre voie serait un appareil qui adapte automatiquement le surplus d’énergie à zéro en fonction de la consommation réelle. Le surplus électrique serait automatiquement consommée dans une résistance prévue à cet effet. Mais ce type d’appareil ne semble pas exister ou de manière confidentielle (et donc sans certificat de sécurité répondant aux normes demandées…)

Bref, on voit bien que le législateur bloque tout projet personnel permettant à chacun de monter par soi même son infrastructure photo voltaïque à son rythme et avec des moyens techniques à prix raisonnables ! Alors que la majorité laisserai son surplus d’énergie au réseau sans demande de contributions supplémentaires…

ENEDIS : CRAE

Le CRAE est un Contrat de Raccordement, d’Accès et d’Exploitation. Il permet de revendre le surplus de production.

II Les panneaux solaires

II.1 Les différents types

Les panneaux solaires sont classés en 2 catégories :

• les panneaux thermiques qui permettent de chauffer de l’eau,
• les panneaux photovoltaïque qui transforment le rayonnement solaire en électricité.

Pour les panneaux photovoltaïques (PV), 2 technologies prédominent :

• les panneaux monocrystallins : très bon rendement au cm² mais prix élevé
• les panneaux polycrystallins : rendement plus faible au cm² mais prix moins élevé.

En 2019, on trouve des panneaux solaires de 300W de type monocristallin à partir de 150€, voir moins (lien). Ce qui pour une installation de 3kw (crête) :

• demandera l’installation de 10 panneaux,
• coûtera 1500€.

II.2 Connectiques des panneaux voltaïques

Les câbles à utiliser sont spécifiques.

Souvent appelés câbles solaires il faut déterminer le bon diamètre en fonction de l’ampérage et des distances de raccordement. L’abaque ci-dessous permettra d’obtenir la bonne taille de section à utiliser :

La connectique est également spéciale. On parle de connectique de type MC4 le plus souvent. Ci dessous un connecteur type mâle et type femelle. Les panneaux solaires sont livrés avec ce type de connecteur.

Du point de vue pécuniaire il est plus intéressant de fabriquer ses propres câbles que de les acheter tout fait. Pour cela il faudra acquérir une pince à sertir et de 2 clés MC4 pour y fixer les connecteurs MC4 :

Prix estimatif :

• Pince de sertissage : 10€ environ (sur Amazon)
• Clé MC4 : 3€ environ (sur Amazon)
• Connectique MC4 : 23€ pour 20 paires
• câble solaire 4mm de diamètre :

Pour mettre en parallèle des panneaux solaires il existe des connectiques en forme de T prévus à cet effet :

Pour relier 2 panneaux (5€ environ) :

Pour relier 4 panneaux (20€ environ) :

Il en existe de toutes tailles et pouvant connecter simultanément 2 à 5 panneaux solaires en parallèle.

III.3 système d’accroche des panneaux solaires

L’installation des panneaux solaires est soit :

• intégrée au bâti
• fixé sur le toit.

Dans le cadre de la fixation sur le toit, il faut prendre en compte le type de toit. En effet les systèmes d’accroches diffèrent suivant que le toit comprend des tuilles en briques, ou en ardoise ou en tôle.

Dans la majorité des cas les crochets seront à fixer sur la charpente en bois.

Un kit d’accrochage comprend généralement :

• les crochets (qui vont supporter des rails) : 9€ environ
• des rails d’aluminium (sur lesquels seront posés les PV) : 8€ environ le mètre (en 40*40mm)
• des jonctions de rails : 3€ environ
• des clames de milieu et de fin pour fixer les PV : 1.5€ environ

Cette video montre bien une manière de procédé avec ce type de matériel : lien

A savoir que tous les panneaux doivent être mis à la terre. …

III Batteries

3.1 Batteries du marché

Liens :

• http://www.aero-hesbaye.be/dossiers/technique/batteries.htm
• http://www.photovoltaique.guidenr.fr/cours-photovoltaique-autonome-1/tension-batteries-acide-plomb.php
• http://www.ni-cd.net/accusphp/theorie/conditions/plomb.php
• https://www.powertechsystems.eu/fr/home/technique/limitations-des-batteries-au-plomb/

3.2 Batterie DIY lithium- Ion

3.2.1 Présentation

L’idée est de voir comment faire une batterie lithium soit même.

Elle sera composé de piles de type 18650 qui ressemble à ceci :

18 pour la taille 18mm de diamètre et 650 pour 65mm de longueur.

3.2.2 Caractéristiques principales

Les tensions caractéristiques sont :

• Vmin : 3V (en dessous la batterie risque d’être endommagé)
• Vutil : 3,7V (tension nominale)
• Vcharge : 4,2 V (tension de charge à ne pas dépasser au risque d’endommager l’accu)

3.2.3 Module de sécurité

Comme ce type de batterie peut vite s’endommager ou prendre feux lorsque elle est utilisée en dehors des limites, il est grandement recommandé d’utiliser un moyen de protection dédié. Ce type de protection ou modules permettra de charger en toute sécurité ce type de batterie. Ces sont des modules nommé carte BMS (Battery Management or Administration System):

Ces cartes permettent principalement :

• de protéger de la surcharge
• de protéger d’une surcharge excessive ou d’un court-circuit

Certains modèles permettent de faire une charge dite « modulée » en fonction des valeurs d’une pile, ou de suivre en temps réel l’état de la charge par exemple.

Exemple de branchement :

3.3.3 Constitution d’une batterie

Une batterie aura des éléments placés :

• en série pour obtenir une tension plus ou moins élevée,
• en parallèle pour obtenir une intensité plus ou moins élevée.

Donc pour faire une batterie de 12V par exemple, on utilisera 4 cellules en série :

• en tension nominale la tension sera de 3,7V * 4 soit 14,8 V
• en basse tension : 3 * 4 soit 12V.

et 5 cellules en parallèle (de 4 cellules en série) pour avoir une autonomie :

• si une pile peut délivrer 3000mAh alors l’autonomie de la batterie totale sera de 3A * 5 soit 15Ah

Exemple de constitution d’une batterie :

Ce qui permet d’arranger les batteries se nomme des supports de batteries. Il en existe sous forme de grille tout faite par exemple :

ou de de simple unitaire pouvant se grouper en plusieurs afin de réaliser la forme souhaitée :

Liens intéressants :

Présentation générale	http://www.montbrun-bocage.com/guide-pour-une-installation-photovoltaique-en-auto-production.html
Site marchand proposant de nombreux équipements notamment des onduleurs hybrides	https://www.wattuneed.com/ https://helloenergie.com/
Vidéo sur installation avec injection dans réseau domestique	https://www.youtube.com/watch?v=hj_SVJO840M
Discussion sur inhibiteur d’injection sur le réseau BT	https://forum-photovoltaique.fr/viewtopic.php?t=37164
Etude sur alimentation multi source	http://www.montefiore.ulg.ac.be/~vpierlot/mifrey/autonomous_power_supply
Installation PV sur site isolé	lien