parallax background

Puissance et énergie dans les systèmes d’énergie solaire

Tesla Powerwall
Powerwall: la batterie domestique de Tesla au Québec, une revue complète
14 avril 2020
Installation de panneaux solaires
Revue des types de batteries
22 avril 2020

Puissance et énergie dans les systèmes d’énergie solaire

Les concepts de puissance et d’énergie sont souvent très abstraits pour le commun des mortels. Cela s’explique probablement par le fait qu’ils s’appliquent à quelque chose d’impalpable et d’invisible, soit l’électricité.

Ces concepts sont néanmoins importants à comprendre lorsqu’on désire avoir recours à un système d’énergie solaire pour subvenir à nos besoins énergétiques puisqu’ils nous permettent de mieux choisir les différentes composantes du dit système et ainsi d’optimiser son efficacité.

Les sections qui suivent ont comme but de vous permettre de différencier ces deux concepts et d’être en mesure de les lier aux différentes composantes d’un système d’énergie solaire standard.

Puissance vs Énergie

En électricité, la puissancecorrespond à la quantité d’énergie qu’un appareil peut transformer à un moment précis alors que l’énergie est le produit de la puissance par le temps d’utilisation. La puissance est donc un débit d’énergie, l’énergie étant une puissance en action. Cela fait en sorte que plus un appareil est puissant, plus il consomme de l’énergie lors de son utilisation. La figure ci-dessous montre l’évolution de la puissance (en bleu) et de l’énergie (en rouge) au cours d’une journée.

Pour faire un parallèle, il suffit de s’imaginer un robinet qui remplit un verre d’eau. Le débit à lequel l’eau est envoyée dans le verre est l’équivalent de la puissance alors que la quantité d’eau contenue dans le verre est l’équivalent de l’énergie. Plus le débit du robinet est élevé (ou puissant), plus il y a de l’eau dans le verre (l’eau représentant l’énergie consommée par le robinet).

Dans le domaine des énergies renouvelables, la puissance est exprimée en watts et l’énergie est mesurée en wattheures. La durée d’utilisation quant à elle est toujours convertie en heures équivalentes.

À titre d’exemple, une cuisinière de 5000 watts de puissance utilisée 30 minutes consomme 2500 wattheures d’énergie (30 minutes = 0.5 heure // 5000 watts * 0.5 heure = 2500 wattheures).

Quel est le lien entre ces concepts et le fonctionnement d’un panneau solaire photovoltaïque?

Un panneau solaire photovoltaïque est un appareil électronique qui récupère l’énergie dans le rayonnement solaire et la transforme en énergie électrique. Ce phénomène est connu sous le nom de l’effet photovoltaïque et a été découvert par le physicien français Alexandre-Emond Becquerel en 1839.

La quantité d’énergie qu’un panneau solaire peut transformer à un moment précis équivaut à sa puissance. Ainsi, plus un panneau solaire a une puissance élevée, plus grande est la quantité d’énergie qu’il pourra produire. Le choix de panneaux solaire à forte puissance est donc suggéré pour ceux qui consomment beaucoup d’énergie.

La quantité d’énergie qu’un panneau produit dépend de sa puissance et de sa durée d’exposition au rayonnement solaire.

Quel est le lien entre ces concepts et le fonctionnement d’un onduleur?

Un onduleur est un appareil électronique qui convertit le courant continu produit par les panneaux solaires en courant alternatif. Autrement dit, c’est un convertisseur de courant à faible tension (12, 24, ou 48 Volts) en un courant à haute tension (120 Volts). Cette conversion est nécessaire étant donné que la presque totalité de nos appareils électroniques nécessite un courant alternatif pour leur fonctionnement.

La puissance d’un onduleur témoigne de la quantité de courant continu qu’il peut transformer en courant alternatif. Ainsi, plus un onduleur est puissant, plus grande est la quantité d’électricité qu’il pourra convertir lors de son fonctionnement. Il est donc important de bien dimensionner l’onduleur dans un système d’énergie solaire afin qu’il puisse être en mesure de convertir l’ensemble de l’énergie produite par les panneaux solaires.

La quantité d’énergie qu’un onduleur convertit dépend de sa puissance et de la durée de son utilisation.

Quel est le lien entre ces concepts et le fonctionnement d’une batterie?

Une batterie a comme fonction de stocker de l’énergie pour une utilisation ultérieure. Sa capacité de stockage dépend des caractéristiques intrinsèques des matériaux qu’elle contient et des conditions de son entreposage.

L’effet de Peukert nous permet d’établir un lien entre la capacité d’une batterie et le concept de puissance. Cet effet démontre que la capacité d’une batterie diminue de manière exponentielle lorsque l’intensité de son courant de décharge augmente. La figure ci-dessous montre cette diminution. Chacune des courbes représente un ampérage bien précis, la courbe bleu foncé étant celle ayant la plus grande intensité de décharge.

Sachant que l’intensité du courant de décharge induite augmente plus la puissance d’un appareil est élevée, la capacité d’une batterie dépend donc de la puissance des appareils qu’elle alimente. Autrement dit, si vous ne voulez pas trop rapidement drainer l’énergie contenue dans votre batterie, il faudra faire attention à la puissance et à la quantité d’appareils que vous décidez de faire fonctionner en même temps. Dans la même logique que pour le choix des panneaux solaires, le choix de batteries à grande capacité est suggéré pour ceux qui consomment beaucoup d’énergie et qui possèdent plusieurs appareils électroniques à forte puissance.

Conclusion

En résumé, la puissance est la quantité d’énergie qu’un appareil électrique peut transformer à un moment précis alors que l’énergie est le produit de la puissance par le temps d’utilisation. Plus un appareil est puissant, plus grande est la quantité d’énergie qu’il consomme lors de son fonctionnement. L’acquisition d’équipement solaire à forte puissance est donc suggérée pour ceux qui consomment beaucoup d’énergie, quoique l’acquisition d’un plus grand nombre d’équipement à plus faible puissance pourrait aussi faire l’affaire. N’hésitez pas à nous contacter pour démarrer le processus d’installation d’un système solaire clés en main. Il nous fera un plaisir de vous aider à atteindre l’autosuffisance énergétique.