Trouver des moyens de consommer moins d’énergie dans votre maison est presque toujours plus rentable que d’installer un plus grand panneau photovoltaïque. Nous avons commencé avec une consommation mensuelle de 1 000 kilowattheures (kwh), ce qui est à peu près la moyenne pour un ménage américain. Nous avons réduit cette consommation à environ 500 kwh en dépensant un peu plus de 1 000 dollars pour des lampes efficaces, des multiprises avec interrupteurs, un nouveau réfrigérateur et quelques autres stratégies (voir 8 projets faciles pour des économies d’énergie instantanées). Comparez cela avec le système photovoltaïque, qui nous permet d’économiser 250 kwh par mois mais coûte 6 000 $ – on voit bien où est le meilleur rendement. Prenez d’abord les mesures d’efficacité, puis achetez le système PV.
Nous avons prévu un système PV qui réduirait notre consommation actuelle de moitié environ (c’est-à-dire un système qui produirait environ 250 kwh par mois, ou 3 000 kwh par an). Nous avons utilisé le calculateur PVWatts du National Renewable Energy Laboratory pour estimer la taille d’un système qui produirait 3 000 kwh par an dans notre région. Le calculateur PVWatts a donné une taille de système d’un peu plus de 2 kilowatts. Le système que nous avons fini par installer a une production estimée à 2,15 kilowatts.
Notre système utilise des micro-onduleurs Enphase, mais d’autres marques peuvent également être disponibles. Nous avons 10 panneaux PV d’une puissance nominale de 215 watts chacun, et chacun a un onduleur de 190 watts qui convertit le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif, qui est le système standard pour l’électricité dans les maisons aux États-Unis. Nous avons commandé le système sous forme de kit comprenant les panneaux photovoltaïques, les micro-onduleurs, les rails de montage et un certain nombre d’autres pièces. Le kit était un bon choix, mais ne vous attendez pas à ce qu’il soit du type « insérer l’étiquette A dans la fente B ». En fait, vous recevez une boîte remplie de pièces. Vous vous familiariserez rapidement avec les sites Web des entreprises qui fabriquent les pièces – en particulier la zone de « téléchargement des manuels ».
Situation du panneau photovoltaïque
Idéalement, les panneaux solaires de votre maison seraient orientés vers le sud, et inclinés à un angle à peu près égal à votre latitude locale. Ils seraient également en plein soleil, sans ombrage, d’environ trois heures avant le midi solaire (le moment où le soleil est directement au milieu de sa trajectoire dans le ciel un jour donné) à trois heures après le midi solaire. Les performances ne souffriront pas beaucoup si vous ne pouvez pas orienter les panneaux directement vers le sud ou les incliner juste comme il faut, mais même une petite quantité d’ombrage peut avoir un effet négatif sérieux.
Une étude du site solaire vous montrera tous les problèmes d’ombrage potentiels pour n’importe quelle période de l’année. Vous pouvez effectuer l’étude du site de deux manières différentes. Une façon est une procédure dans laquelle vous utilisez une « carte du soleil » pour votre région et une simple observation des objets qui peuvent causer des ombres – cela pourrait être un événement familial amusant pour enseigner à tous la trajectoire du soleil tout au long de l’année. Une autre méthode simple consiste à modéliser votre installation photovoltaïque et les objets susceptibles de créer des ombres dans le programme de dessin gratuit Google SketchUp. SketchUp dispose d’une fonction qui vous montrera les modèles d’ombrage à tout moment de la journée et de l’année.
Les micro-onduleurs offrent un avantage dans les situations d’ombrage partiel car, dans ce système, chaque panneau PV dispose d’un onduleur qui fournit un suivi du point de puissance maximale pour obtenir le plus de puissance possible de ce panneau, qu’il soit partiellement ombragé ou en plein soleil. Pour les systèmes conventionnels à onduleur à chaîne, une ombre partielle peut faire chuter la tension d’une chaîne de panneaux au point que l’onduleur s’arrête et que la puissance de sortie tombe à zéro – un effet important, en effet. Si vous avez de sérieux problèmes d’ombre que vous ne pouvez pas amender, le PV n’est probablement pas un bon choix pour votre situation.
Nous avons opté pour le montage au sol plutôt qu’un montage sur le toit parce que cela a rendu l’installation plus facile (et moins effrayante), et nous n’aurons pas besoin d’enlever les panneaux si le toit doit un jour être remplacé.
Installation des panneaux solaires
C’est le moment de la partie amusante – installer le système ! Vous pourriez construire ou acheter de nombreux types de systèmes de montage de panneaux PV, mais les panneaux PV dureront probablement 30 ans, alors choisissez un système de montage qui peut supporter le vent et les intempéries pendant une longue période. Nous avons fabriqué notre propre support de montage à partir de poteaux en bois traité 4 par 4 et de semelles en béton, puis nous avons installé les panneaux sur des rails en aluminium conçus spécifiquement pour soutenir les panneaux sur les cadres en bois.
Avec un peu d’aide des voisins et une bétonnière empruntée, nous avons installé les supports assez rapidement. Il est important de s’assurer que les supports sont bien alignés. Nous avons utilisé des cadres temporaires 2 par 6 derrière les poteaux verticaux pour aligner tous les cadres de support.
Veuillez vous assurer que les joints du cadre en bois sont renforcés par des plaques métalliques et que les semelles sont de taille adéquate. Appliquez une couche supplémentaire de produit de préservation du bois sur toutes les extrémités des grains du bois traité et sur les zones où le bois entre en contact avec le béton. Dans notre climat, le bois traité dure longtemps, mais si vous vivez dans un climat humide, vous pouvez envisager des supports métalliques.
Après que les cadres de montage aient été dans le sol, nous avons installé les rails de support en aluminium. Cela a été facile à faire en utilisant les supports en L fournis. Nous avons ensuite installé les micro-onduleurs sur les rails, ce qui n’a nécessité que deux boulons en acier inoxydable pour chaque onduleur.
Puis, nous avons installé les panneaux PV, en commençant par une extrémité et en travaillant sur les rails. Faites attention ! Un seul faux pas peut vous coûter un panneau PV de 600 $. Les panneaux sont difficiles à manipuler, il est donc important d’avoir de l’aide pour cette partie. Nous avons temporairement fixé un 2 par 6 sous chaque panneau pour le soutenir pendant les derniers ajustements. Les pinces de montage se glissent simplement dans les fentes des rails de support. Une fois que le panneau PV est en place, les pinces peuvent être serrées pour fixer le panneau.
Vérifiez fréquemment l’alignement pendant que vous montez les panneaux. Les petites erreurs d’alignement s’additionnent et ont tendance à être perceptibles. Nous avons serré les pinces du panneau juste assez pour les maintenir en place, et plus tard nous avons utilisé une clé dynamométrique pour le serrage final.
Câblage du système PV
Le câblage du système Enphase est relativement simple, mais assurez-vous de lire toutes les instructions et de comprendre les questions de sécurité. Vous avez affaire à des tensions élevées, et les panneaux PV rendent le système » chaud » même s’il n’est pas branché au réseau. Si vous pensez que c’est plus que ce que vous voulez faire, vous pouvez faire équipe avec un électricien local pour effectuer le câblage. La main-d’œuvre réelle impliquée dans le câblage n’est pas beaucoup, donc cela ne devrait pas ajouter de manière significative au coût du système.
Les fils de sortie de chaque panneau PV se branchent sur les fils correspondants des micro-onduleurs. Les câbles de sortie des micro-onduleurs sont juste enchaînés en guirlande ensemble. La sortie de l’onduleur final va d’abord vers une boîte de jonction au niveau du panneau PV, puis vers un sectionneur de panneau PV situé près du compteur de la maison. De l’interrupteur de déconnexion, le courant va à un disjoncteur inutilisé dans le boîtier de disjoncteurs.
L’interrupteur de déconnexion du générateur PV permet aux travailleurs du service public de déconnecter le générateur PV du réseau. L’interrupteur doit être verrouillable, il doit se trouver près du compteur principal de votre maison et il doit être clairement étiqueté. Le disjoncteur qui alimente le courant PV dans le boîtier de disjoncteurs doit également être étiqueté.
J’ai branché les panneaux PV et le nouveau disjoncteur en dernier, donc presque tout le câblage a été fait sur un système « mort ».
Mise à la terre du système
Vérifiez tout votre câblage et assurez-vous que vous avez tout mis à la terre comme il se doit. Tous ces composants (cadres des panneaux PV, rails de support des panneaux PV, boîtiers des micro-onduleurs, boîtes de jonction des panneaux PV et le sectionneur) doivent être mis à la terre par une méthode de mise à la terre approuvée.
Par exemple, même si les panneaux PV sont boulonnés aux rails mis à la terre, ce n’est pas une connexion de mise à la terre approuvée. Nous avons utilisé le système de mise à la terre Weeb pour la plupart d’entre eux, et cela a bien fonctionné.
En plus des questions de sécurité, les inspecteurs rechercheront une mise à la terre appropriée. Si c’était à refaire, j’utiliserais le système Weeb partout car il est si facile.
Des informations plus détaillées sur la construction sont disponibles sur Build It Solar.
Démarrer l’onduleur
Pour les systèmes Enphase, une unité appelée EMU communique avec tous les onduleurs en envoyant des signaux via la ligne électrique. L’EMU fournit des informations sur le fonctionnement du système, vérifie l’état et la santé des onduleurs et envoie les données au serveur Enphase via votre connexion Internet domestique.
Une fois que l’inspecteur a approuvé votre système et que le fournisseur d’électricité a installé le compteur net, vous pouvez mettre le système sous tension et brancher l’EMU sur une prise électrique ordinaire. L’UEM trouvera vos onduleurs et commencera à faire des rapports. À ce stade, le système produit de l’énergie et l’EMU vous donnera les statistiques de base. Asseyez-vous, prenez une bière, et regardez le courant arriver.
PV Performance et économies
Notre système fonctionne depuis novembre 2009, et ses performances ont été bonnes. Nous n’avons connu aucune panne, et le système n’a pas nécessité de maintenance. Jusqu’à présent, la production d’énergie est supérieure d’environ 10 % à l’estimation du calculateur PVWatts. Vérifiez les performances en temps réel de notre système à tout moment.
Le coût de notre système était de 9 960 $, soit 4,63 $ par watt – les prix peuvent être un peu plus bas maintenant. La remise fédérale de 30 % plus une remise d’État de 500 $ ont ramené le coût à 6 470 $, soit 3,01 $ par watt. Les remises dans certains États sont beaucoup plus importantes que celles du Montana.
Les systèmes de cette taille installés par des professionnels sont souvent cotés à 7,50 $ par watt, ce qui signifierait que nous avons économisé environ 6 000 $. Si le coût est votre principale motivation pour assembler un système vous-même, je recommande d’obtenir des offres sur les systèmes installés et de les comparer avec le coût de toutes les pièces dont vous auriez besoin pour un système similaire.
Les économies sur notre facture d’électricité la première année étaient de 332 $ (sur la base d’environ 10 cents par kwh), plus nous avons réduit nos émissions de CO2 de 4 700 livres. La période de récupération simple des 6 000 $ que nous avons investis serait de 18 ans, mais je m’attends à ce qu’elle soit beaucoup plus courte si le prix de l’électricité continue d’augmenter. Par exemple, si les tarifs augmentent de 10 % par an, le délai de récupération total ne sera que de 11 ans.
Sources d’énergie solaire
Détails de construction
Calculateur PVWatts
Performance en temps réel
Sondage du site solaire
Base de données des incitations étatiques pour les énergies renouvelables et l’efficacité
Système de mise à la terre Weeb
Solar Unbound
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