Production Électrique Autonome Pour Une Habitation - Eolienne, Photovoltaique, Batteries, Etc [PDF]

Zitiervorschau

Production électrique autonome pour une habitation. L'idée du projet: L'idée est de rendre autonome une habitation en électricité tout au long de l'année et quel que soit le temps.  Nous savons qu'environ 1/3 de l'électricité qui arrive dans nos maisons par les lignes électriques est perdu en chaleur pendant le transport. Si chaque maison étaient dotée d'un système de production bien étudié sur place, cela pourrait être bénéfique pour la planète et peut être pour notre portefeuille. Travailler sur des systèmes sur unitaires est une bonne chose, mais pourquoi ne pas utiliser les énergies libres les plus évidentes qui se trouvent juste sous nos yeux: le vent et le soleil. Le système est composé de: - A) Une éolienne à axe vertical d'une puissance moyenne de 1 KW , pour produire quand il y a du vent. Nous envisagerons aussi d'autres types d'éoliennes vendues dans le commerce. Les éoliennes à pales sont plus performante mais plus difficiles à fabriquer soi-même.

- B) Des panneaux solaires photovoltaïques d'une puissance moyenne de 1 KW , pour produire quand il y a de la lumière. - C) Des batteries pour accumuler l'énergie quand on n'en a pas besoin et faire une réserve. Capacité:  10 à 20 KWh         Les batteries seront montées de manière à avoir une tension de 24 V. - D) Un onduleur 24vDC / 230vAC d'une puissance de 2 à 3 KW. - E) Un coffret de protection avec des disjoncteurs et l'équipement nécessaire pour pouvoir se rebrancher automatiquement ou manuellement sur le réseau de distribution normal. En cas de problèmes, on peut envisager de charger les batteries avec du courant de nuit, et ne plus jamais utiliser de courant de jours plus cher. Il est évident que nous allons étudier le prix de revient d'une telle installation et sa rentabilité dans le temps. Nous allons essayer de la fabriquer avec des éléments faciles à trouver dans le commerce et de façon artisanale tout en explorent les autres options possibles dans chaque partie de l'étude.

A)L'éolienne: A.1) axe vertical:  

Ce modèle d'éolienne est recopié sur un autre site, cependant comme ce modèle m'intéresse, nous allons  refaire certains calculs pour nous assurer à l'avance de sa faisabilité, et la modifier selon notre attente.. Nous partirons sur cette base mécanique et modifierons les surfaces pour produire 1 KW. Eolienne de base proposée : ---------------------------------------------------Cette « éolienne à vitesse constante » a été publiée, à l’identique, dans le n° 38, juillet 2002, « les bricothèmes », hors série d’un Système D, sur les énergies renouvelables. Article produit par « un lecteur »( ?).

L'éolienne à axe vertical

Présentation Cette fiche contient les plans pour vous fabriquer une petite éolienne à vitesse constante. Le but est d'arriver à la faire avec du matériel de récupération. Elle est capable de faire débiter entre 600 et 700 watts à un alternateur par un vent de seulement 30 km/h. Peu importe d'où vient le vent, de part sa conception, elle est toujours au top. Un astucieux système de régulation automatique permet d'assurer une rotation à peu près constante quelle que soit la vitesse du vent. De plus, elle se bloque automatiquement en cas de forte tempête. Pour info, le principe de l'éolienne à axe vertical fut breveté par un ingénieur français nommé Georges Darrieus en 1931. Principe de fonctionnement Quatre pales en forme de godet tournent sous l'action du vent (fig. 10). Elles se placent automatiquement dans la meilleure position en fonction de sa force et transmettent ainsi une vitesse constante à l'axe vertical. Par brise légère, les pales s'ouvrent au maximum.

Lorsque le vent souffle fort, elles tendent à se refermer. A noter que le couple maximum appliqué sur l'axe se produit lorsqu'elles sont aux trois quarts fermées. Si le vent devient encore plus violent, les pales se ferment complètement et se rouvrent sous l'effet de ressorts dès qu'il faiblit (fig. 9). Liste des matériaux 



       

  



 





4 feuilles de tôle d'acier doux en 20/10 de 1000 x 750 mm 8 feuilles de tôle d'acier doux en 20/10 de 700 x 150 mm 3,5 m de fer plat de 80 x 5 mm 1 tôle de 320 x 320 de 5 mm d'épaisseur 1,4 m de fer plat de 30 x 5 mm 16 cm de fer plat de 20 x 4 mm 15 cm de fer rond de 50 mm 1 morceau de tube d'acier de diamètre 38 x 50 mm 1 morceau de tube d'acier de diamètre 20 x 80 mm 1 rondelle de nylon diamètre 60, épaisseur 8 mm environ 1 butée à billes 1 roulement à billes diamètre 30 8 vis diamètre 12 x 40 mm, avec écrous de 12 et rondelles 8 vis diamètre 8 x 15 mm + écrous et contre écrous de 8 4 vis diamètre 8 x 10 mm 2 ressorts de traction diamètre de fil 3 mm, diamètre extérieur 30 mm, longueur 330 mm 1 barre d'acier (comprimé) diamètre 30 mm x 1950 mm 9 m de cornière perforée de 50 x 50 mm



1 plaque de tôle de 700 x 190 mm

Construction des pales Première méthode: Récupérer deux tonneaux  d'huile de 200 litres en acier et les couper en deux. Deuxième méthode: les fabriquer avec de la tôle: Elles sont au nombre de quatre et sont taillées dans de la tôle de 2 mm d'épaisseur. Elles sont chacune découpées dans une plaque de 100 x 75 cm et sont cintrées dans un rayon de 480 mm.

Les supports de pales Support inférieur

La croix de liaison

Support supérieur

Biellette et accessoires

Le socle

Il se compose de quatre pieds reliés par deux plateformes.

Position des pales en fonction du vent

Principe

Pour la suite Pour que l'éolienne puisse faire tourner un alternateur il faut rajouter une poulie U à gorge trapézoïdale sous la plate forme inférieure. Il suffit de la fixer sur l'axe N et de rajouter une courroie qui fera tourner un alternateur de votre choix. Pour réduire le coût, nous vous conseillons de récupérer un alternateur 12 volts de voiture dans une casse et de le modifier en suivant la documentation technique qui est disponible ici. Voici aussi une autre doc pour modifier un alternateur Valeo 50 A, à télécharger ici. Vous pouvez aussi récupérer un générateur sur un petit groupe électrogène.

En complément De la documentation pour réaliser des montages électroniques pour améliorer votre installation à télécharger ici.

Notre étude et notre modification: Rappel des bases:

Prenons un cas simplifié avec deux pales :  

   

 

Données: Rappel: (10 Newtons = environ 1 Kg)(1N/m² = 1 Pascal) un vent de 100 Km/h (27.7m/s) sur une surface de 1m² nous donne une pression de: p = 1.293 x 27.7²/2 = 496 N/m² soit environ 49.6 Kg sur 1m² une pale = 0.7 m² F = p x S = 496 x 0.7 = 347.3 Newtons  (avec K = 1) Revenons à notre éolienne: Masse volumique de l'air au niveau de la mer : 1.293 kg/m³ Surface d'une pale = 1 x 0.7 = 0.7 m² Coefficient de pénétration = environ 0.3 côté circulaire ext. et 1.4 côté circulaire int.  Le coefficient de pénétration ou Cx est parfois supérieur à 1 car il tient compte de la dépression au dos de la surface. Les éoliennes à pales sont plus performantes pour cette raison, la force motrice est due à 1/3 par pression et 2/3 par dépression.

Prenons un vent de 36 km/h soit 10 m/s Vitesse circonférentielle moyenne des pales = 1/2 soit 5 m/s car de la vitesse du vent, il faut déduire celle de l'éolienne. F1 = 0.3 x 1.293 x 0.7 x 5²/2 = 3.39 N F2 = 1.4 x 1.293 x 0.7 x 5²/2 = 15.84 N P = C x W     puissance = couple x vitesse angulaire C= F x L        couple = force x bras de levier moyen = (15.84 - 3.39 ) x 0.35 = 4.36 Nm V = 5m/s W = v/R = 5/0.35 = 14.28 rad/s  vitesse angulaire = vitesse / rayon de rotation P = C x W = 4.36 x 14,28 = 62.22 W    pour 36 Km/h de vent                                            249  W pour 72 Km/h de vent Le fait de mettre 4 pales n'augmente pas la puissance, mais permet de conserver cette puissance quelle que soit la position du rotor. Si nous multiplions les dimensions de l'éolienne par 1.5 sa puissance sera multipliée par 1.5² = 2.25 Si nous doublons les dimensions de notre éolienne, sa puissance sera multipliée par 2² = 4.

Comme nous pouvons le voir dans la figure ci-dessus, il y a plus qu'une pale qui est motrice et cela augmente la valeur de la puissance calculée ci dessus. Cette augmentation est difficile à calculer théoriquement mais il n'est pas impossible que la majoration soit dans une fourchette de 1.5x à 2x . Je ferai les mesures exactes lors de la réalisation pratique de cette éolienne.

Astuce: Pour permettre la rotation de l'éolienne à bon marché, il peut être intéressant de récupérer une roue complète de voiture avec fusée, tambour et roulements. Souder la fusées sur le pied de l'éolienne et le rotor boulonné sur le tambour.  

A.2) Eolienne à pales: Un cours simple: http://www.windpower.org/fr/kids/index.htm

Calcul de rentabilité: http://www.windpower.org/fr/tour/econ/guide.htm

Fabricants / Revendeurs / Installateurs http://users.swing.be/compagnons-eole/eolienne/fabrican.htm http://energie.autonomie.free.fr/pages/eolienne.html http://www.uqar.uquebec.ca/chaumel/guideeolienACEE.htm#01  

B) Panneaux photovoltaiques: Un peu de théorie: http://www.epsic.ch/pagesperso/schneiderd/Apelm/Sources/Solaire.htm http://resosol.org:16080/SolPV/ http://www.domsweb.org/ecolo/solaire.php http://www.portail-solaire.com/installateurs.htm http://www.cea.fr/fr/Publications/clefs50/116a121jaussaud.pdf

Prix des panneaux:

http://www.surtec.fr/catalog/index.php http://www.librelec.fr/boutik/default.htm http://www.zenit.fr/   Cellules solaires économiques Cellules solaires économiques délivrant une tension de 1 Vcc ou 2 Vcc sous un courant de 200 mA (en plein soleil). Boîtier encapsulé pouvant être rendu étanche à l’aide de silicone. A voir: Transformateur pour cellules solaires  

    TYPE     SOL3   SOL4  

Tension     1 Vcc   2 Vcc

Historique  Historique  Notre Activité  Notre Activité  Plan de Situation  Plan de Situation  Nous Contacter  Nous Contacter  Quelques références  Quelques références  La Météo  La Météo  Ajouter aux Favoris  Ajouter aux Favoris 

 

PWX 100 - 12Wc  PWX 100 - 12Wc  PWX 200 - 22Wc  PWX 200 - 22Wc  PWX 500 - 52Wc  PWX 500 - 52Wc  PW 750 - 75Wc  PW 750 - 75Wc  PW 1000 - 100Wc  PW 1000 - 100Wc  La Pose ?  La Pose ? 

Intensité    200 mA  200 mA

  Dimensions   75 x 46 x 6 mm 96 x 65 x 6 mm

CODE   27100 27101

Prix ttc   3.95 € 7.50 €

 

Généralités  Généralités  NO-LIMIT 1200  NO-LIMIT 1200  NO-LIMIT 750  NO-LIMIT 750 

 

Généralités  Généralités  Tarom  Tarom  Solsum  Solsum 

 

Victron Victron Victron Victron

Phoenix Phoenix Phoenix Phoenix

12V  12V  24V  24V 

 

Energy Bull  Energy Bull  Fulmen Marine  Fulmen Marine  Fulmen Plaisance  Fulmen Plaisance  Victory  Victory 

 

Chargeurs Chargeurs Chargeurs Chargeurs

12V 12V 24V 24V

Victron  Victron  Victron  Victron 

 

Phoenix Combi 12/24V  Phoenix Combi 12/24V 

 

Généralités  Généralités  NEW 9300 Séries  NEW 9300 Séries  AMAZONE  AMAZONE 

 

La Lampe rechargeable  La Lampe rechargeable 

 

à à à à

Gaz  Gaz  Energie Solaire  Energie Solaire 

 

Visualiser le catalogue  Visualiser le catalogue 

 

Les Panneaux Solaires  Les Panneaux Solaires  Les Eoliennes  Les Eoliennes  Les Régulateurs  Les Régulateurs  Les Convertisseurs  Les Convertisseurs  Les Batteries solaires  Les Batteries solaires  Les Chargeurs  Les Chargeurs  Les Combis  Les Combis  Les Pompes  Les Pompes  Les Eclairages  Les Eclairages  Les Réfrigérateurs  Les Réfrigérateurs  Le Catalogue complet  Le Catalogue complet 

 

Camping Cars  Camping Cars  Habitation  Habitation  Bateaux  Bateaux  Malette Solaire  Malette Solaire  Clôture électrique  Clôture électrique  Pompage  Pompage 

 

Pourquoi ? 

Pourquoi ?  Comment ça marche ?  Comment ça marche ?  A quoi ça sert ?  A quoi ça sert ?  Calculer ses besoins  Calculer ses besoins 

 

Conditions Générales de Vente  Conditions Générales de Vente  Les Modes de Réglement  Les Modes de Réglement  Visiter la Boutique SOLARSUD  Visiter la Boutique SOLARSUD 

     N'oubliez pas de consulter nos conditions générales de vente

Notre site est protégé par Orphée ! www.solarsud.com   CATALOGUE  2005  *pour autres modèles ou commander, nous contacter

Code

 Désignation

Spécifications

Prix € TTC

 

PANNEAU SOLAIRE SILICIUM AMORPHE BIVERRE

PANFEE-5-12

 Mod. sil.amorphe biverre/cadre plastique 343mmx317mm -poids 1.5 kg                PROMO

 5W /12V

 69,00 €

PANFEE-7-12

 Mod.sil.amorphe biverre/cadre plastique 495mmx317mm - poids 2.1 kg

7W/12V

89.00 €

 

 

PANFEE-14-12

Mod.sil.amorphe biverre/cadre plastique 930mmx317mm - poids 4.1 kg

 

 

PANST10

 Mod. C.I.S. monoverre 387mmx328mm - poids 2.4 kg

 

 PANNEAU SOLAIRE POLYCRISTALLIN

14W/12V  

122.00 €  

10W/12V

119.00 €

 

 

PANMP1040 MODULE PHOTOVOLTAÏQUE PHOTOWATT caractéristiques 1007 x 462 x 24,5 - poids 5,5 kg       

42W/12V

PAS DISPO

 MODULE PHOTOVOLTAÏQUE verre/tedlar  PANMP1055 PHOTOWATT PW500 caractéristiques 1007 x 462 x 24,5 - poids 5,5 kg

55W/12V

389,00 €

 

PANNEAU SOLAIRE MONOCRISTALLIN

 

 

PANH245

MOD.MONOCRISTALLIN 523mmx324mmx34mm - poids 2 kg

20W/12V

149.00 €

PANH372

MOD.MONOCRISTALLIN                         PROMO 800mmx429mmx34mm - Poids 4 kg

42W/12V

298.00 €

PANJM55

MOD.MONOCRISTALLIN 1220mmx329mmx35mm - Poids 5,2 kg

50W/12V

360.00 €

PANSM55

MOD.MONOCRISTALLIN 1293mmx329mmx35mm - Poids 5,5 kg

55W/12V

379.00 €

 

 

 

PANNEAU SOLAIRE POLYCRISTALLIN SHARP

 

 

 

 

MODULE POLYCRISTALLIN monoverre PANNE-80E2E 1200x530x35 mm - Poids 8,5 kg           PROMO CARACTERISTIQUE

80W / 12 V

489,00 €

PANND-L3E6E MODULE POLYCRISTALLIN monoverre

123W / 12 V

752,00 €

1499x662x46mm - Poids 14 kg              PROMO CARACTERISTIQUE MODULE SHARP - monocristallin monoverre, PANNT-R5E3E cadre renforcé 175W - 24 V 1575x826 - poids 17 kg                          PROMO

175W/24V

Un panneau de 175 w fonctionnant pendant une durée de vie de 10 ans (donnée moyenne) avec une moyenne de 12 heures par jour de lumière produirait : 0.175 x 12 x 365 x 10 = 7665 KWh. soit l'équivalent de 7665 x 0.15 = 1150 € Prix Du KWh moyen bi-horaire (nuit:0.1€/KWh   jour:0.2€/KWh) ttc en Belgique : 0.15 € Ca ne vaut guère la peine pour 50 € de bénéfice si tout va bien ...

C) Batteries: Un peu de théorie: http://www.ni-cd.net/accusphp/accueil/baba/index.php

Prix des batteries: http://www.batteries-service.fr/

   Batterie B14G 12V 135Ah  101,15€        12V 180Ah  117,72€ 

 batterie B15G

        Batterie C13D 12V 105Ah   84,61€    12V 125Ah 98,40€ 

  Batterie D14G

 

  Batterie L5G

  Batterie L5D 12V 100Ah  91,64€           

1099,00 €

12V 100Ah  82,47€ 

 

  Batterie M16G 12V 220A  11,53€   

D) Onduleur 24vDC/230vAC: Des onduleurs: http://www.librelec.fr/connectis/14onduleur.htm

Exemple de convertisseurs: Chez:  www.gotronic.fr Convertisseur de tension 300W à sinusoïde pure Ce convertisseur présente un signal sinusoïdal vrai en sortie. Il est équipé d’une protection contre les court-circuits et d’une protection thermique. Débranchement automatique et alarme en cas de batterie faible. Sortie sur double prise secteur. Caractéristiques: Puissance: 300 W. Tension d’entrée: 12 Vcc (10 à 15 Vcc). Tension de sortie: 230 Vac. Dimensions: 205 x 242 x 80 mm. Poids: 2 kg.       CODE: 14360         PRIX: 169.00 € ttc

Convertisseurs de tension 600W

Convertisseurs 600 W adaptés pour des charges plus importantes que les modèles précédents. Appareils puissants, fiables et performants, présentant un signal de sortie correspondant à une sinusoïde modifiée. Refroidissement par ventilateur. Protection par fusible et mesure de température. Caractéristiques: Puissance: 600 W en continu. Tension d’entrée: 12 Vcc (PI612) ou 24 Vcc (PI624). Tension de sortie: 230 Vac / 50 Hz. Alarme pour batterie faible. Dimensions: 205 x 290 x 73 mm.Poids: 2.1 kg.   TYPE   U entrée   U sortie   CODE   Prix ttc     PI612 11-15 Vcc 230 Vac 14321 144.00 €   PI624   20-30 Vcc 230 Vac 14323 144.00 €

Convertisseur de tension 1000W Description identique aux modèles précédents. Puissance: 1000 W en continu. Tension d’entrée: 12 Vcc (11-15 Vcc) Tension de sortie: 230 Vac / 50 Hz. Alarme pour batterie faible. Dimensions: 242 x 393 x 80 mm. Poids: 3.2 kg.

CODE: 14325         PRIX: 295.00 € ttc

Convertisseur de tension 3000W Convertisseurs très puissants à signal de sortie sinusoïdal modifié. Caractéristiques: Puissance: 3000 W Tension d’entrée: 12 Vcc (P3012)                           24 Vcc (PI3024) Tension de sortie: 230 Vac. Dimensions: 480 x 205 x 170 mm. Poids: 10 kg.       TYPE  

U entrée  

U sortie  

CODE  

 Prix ttc  

  PI3012   PI3024  

12 Vcc (10-15V) 24 Vcc (20-30V)

230 Vac 230 Vac

14365 14366

930.00 € 930.00 €

E) Coffret électrique:  Conclusion: Le prix des panneaux solaires est important soit environ 1100 € pour 175 Watts et produirons pour 1150 € d'électricité pour une durée de vie dans des condition optimum. En réalité, le rendement diminue avec l'age des panneaux. Cette option n'est donc pas intéressante financièrement mais peut l'être écologiquement du moins dans notre cas. Pour alimenter une maison un onduleur ou convertisseur de 3000 Watts serait bien sans faire de folie et en gérant sa consommation électrique.

Retenons les options suivantes pour la simulation: - Eolienne avec des pales de 2 x 1m, soit les cotes x 2 = P à 36 km/h : 62 x 2² x 1.5 = 372 W                                                                                                        P à 72 km/h : 249 x 2² x 1.5 = 1494 W       = 1000€                                         Un  alternateur 24V /60A = 1440 W.           =  250 €                                         Un système de démultiplication à étudier. - Un convertisseur de 3000 W         = 930 €                                - 5 batteries de 12 V/180 Ah = 5 x 12 x 180 = 10,8 KWh = 589 € - Coffret électrique plus câbles = - Panneaux photovoltaïques de 175 W = 1100 €  ( voir calcul de rentabilité plus haut)

Affaire à suivre        

Retour page précédente