Comment être autonome en énergie

1. L’énergie solaire en fixe

L’électricité est aujourd’hui indispensable à notre vie moderne et un nombre croissant d’usagers souhaite consommer cette énergie de manière raisonnée . L’intérêt pour les solutions alternatives s’explique de diverses manières :

• Prise de conscience environnementale face au réchauffement climatique,
• Coût croissant de l’énergie,
• Choix d’un mode de vie nomade,
• L’envie de vivre plus près de la nature
• Habitations en milieu hors réseau ERDF (chalets, cabanes, tiny house),
• Simple refus d’une dépendance énergétique …

Quelle que soit notre situation, étudiant, salarié retraité, mobile ou sédentaire, en vacances, au travail ou à notre domicile, nous sommes tous, tôt ou tard, confrontés à une problématique liée à l’énergie électrique. C’est ainsi que nous avons tous de bonnes raisons de vouloir produire notre propre électricité !

Avec l’augmentation des coûts des énergies fossiles, de plus en plus d’usagers investissent dans des installations plus ou moins complexes de panneaux solaires et de systèmes de production et de stockage d’énergie électrique.

Il faut néanmoins souligner que ces installations fixes ne deviennent intéressantes qu’à partir du moment où elles sont amorties. Pour un investissement d’environ 10K€, il faudra compter une dizaine d’années.

Enfin si vous souhaitez réinjecter, dans votre propre installation, une partie de l’énergie produite non utilisée, sachez que vos équipements et raccordements doivent répondre aux normes de sécurité françaises et faire l’objet d’une déclaration auprès d’Enedis.

2. L’énergie solaire en mode nomade

Nos modes de vie au quotidien ont aussi énormément évolué. Avec le besoin d’un retour à l’essentiel et l’envie de profiter pleinement de la Nature, le touriste est devenu nomade. Bondissant d’un point à un autre du pays ou du globe, il ne veut pas forcément se priver d’éléments de confort qui agrémenteront ses déplacements et ses étapes.

L’Homme nomade est un Homme libre; libre de bouger, de s’arrêter où bon lui semble, d’avoir de la lumière, de l’eau chaude, de pouvoir téléphoner, de se servir d’une tablette ou d’un ordinateur portable, enfin libéré de la contrainte des câbles et prises.

On imagine aisément les mille et une utilisations possibles de l’énergie solaire :

• Bureau nomade, (ordinateurs, tablettes),
• Bivouacs hors réseaux (camping, camping-car, vanlife),
• Se rapprocher de la Nature (pique-nique, pêche),
• Alimenter des équipements professionnels ou de loisirs (photo, vidéo, drones, prise de son outdoor, éclairages, sorties découverte Nature),
• Alimenter des petits équipements et objets connectés (montres, smartphones).

NB : Avec les risques d’incendies liés à l’usage de barbecues et feux de bois (souvent interdits l’été) , l’énergie électrique est plus adaptée pour la cuisine !

3. Rappels sur les unités

Avant de poursuivre cet article, arrêtons-nous un instant sur les unités que nous rencontrons dès qu’il s’agit de courant électrique : notions d’intensité, de tension, de watt et de watt/heure. Afin de s’y retrouver voici quelques définitions, en rappelant que celles-ci seront nécessairement simples, l’objectif n’étant pas de proposer un cours d’électricité.

3.1 – La charge électrique (symbole C – Coulomb)

Lorsque l’on insère une lampe dans un circuit alimenté par une batterie, cette lampe s’allume parce qu’elle est traversée par une quantité de charges électriques déplacées par les électrons. Les électrons chargés négativement circulent du pôle (-) vers le pôle (+) de la batterie. Cette quantité d’électricité exprimée en Coulomb (C) se déplace durant un temps t exprimé en secondes (S).

3.2 – L’intensité (symbole A – Ampère)

Le débit d’électrons définit ainsi l’intensité  :

I = Q / t

Dans le Système International (SI), l’ampère est l’unité de mesure de l’intensité d’un courant électrique, c’est-à-dire la quantité d’électrons qui circulent dans un conducteur en 1 seconde. On utilise aussi le milliampère (symbole mA) qui correspond à 10-³ A.

1 mA = 10-³ A = 1/10³ A = 1/1000 A = 0.001 A

Exemples

Circuit 1 : Q= 25C      t=4S       I=25/4 = 6.25A
Circuit 2 : Q= 20C      t=2S       I=20/2 = 10A
Circuit 3 : Q= 12C      t=3S       I=12/3 = 4A

Le circuit 2 est donc traversé par le plus fort courant.

On mesure une intensité à l’aide d’un multimètre raccordé en série dans un circuit électrique.

Contrairement au sens réel des électrons qui se déplacent du pôle (-) vers le pôle (+), le sens conventionnel du courant va du pôle (+) vers le pôle (-)

3.3 – La tension (symbole V – Volt)

La tension d’un circuit électrique constitue une pression exercée par une source d’alimentation qui pousse les électrons chargés négativement dans un conducteur pour accomplir un travail comme faire fonctionner un moteur électrique ou allumer une ampoule. La tension s’exprime en volt (V) ou millivolt (mV).

On mesure une tension à l’aide d’un multimètre raccordé en parallèle dans un circuit électrique, c’est à dire branché aux bornes d’une pile ou d’une lampe par exemple.

3.31 – Notion de courant continu

Un courant continu (DC pour Direct Current) est un courant électrique dont le flux d’électrons circule toujours dans le même sens, du pôle négatif (-) vers le pôle positif (+). Le sens conventionnel du courant (I) va du pôle positif (+) vers le pôle négatif (-). C’est le cas des piles ou des batteries d’accumulateurs dont la tension sera exprimée en Volt DC.

3.32 – Notion de courant alternatif

Un courant alternatif (AC pour Alternative Current) est un courant électrique qui change deux fois de sens par période. Il transporte la même quantité d’électricité alternativement dans un sens puis dans l’autre. C’est ce type de courant qui est distribué dans nos maisons (220 V AC).

3.4 – Le Watt (symbole W)

Le watt est une unité de puissance. Il correspond à l’énergie consommée par un appareil à chaque seconde.

On calcule la puissance en watts d’un appareil, en effectuant le produit de la tension en volts (V) par l’intensité en ampères (A).

Exemple pour un courant de 12 V et une intensité de 500 mA (= 0.5 A)

P = U x I = 12 x 0.5 = 6 W

3.5 – Le kilowatt-heure (symbole kWh)

Le kilowattheure se rapporte à la consommation d’un appareil fonctionnant durant 1 heure.

Exemples

1 chauffage d’une puissance de 1000 W (1 kW) consomme 1 kWh
1 ampoule de 100 W (0.1 kW) consomme 0.1 kWh
1 appareil de 100 W (0.1 kW) fonctionnant 24h/jour et pendant 365 jours consomme : 0.1 x 24 x 365 = 876 kWh

3.6 – L’ampère-heure (symbole Ah)

L’ampère-heure correspond à la quantité d’électricité qui traverse en 1 heure un conducteur parcouru par un courant d’une intensité de 1 ampère.

La capacité d’une batterie est exprimée en ampère-heure (Ah) ou milliampère-heure (mAh). Elle indique la quantité de courant que peut fournir une batterie au fil des heures.

Exemple

Si une batterie de 8.8 Ah est déchargée avec un courant constant de 0.8A, la batterie sera entièrement déchargée au bout de 11 heures.

4. Le montage des batteries

4.1 – Montage en série

Dans le montage le plus simple de 2 batteries, il suffit de raccorder le pôle positif (+) d’une batterie au pôle négatif (-) de la seconde et de connecter un cordon d’alimentation aux deux autres pôles.

Dans l’exemple ci-dessous de deux batteries identiques de 12 Volt – 10Ah, le montage en série permet de doubler la tension tout en conservant la même intensité. De la même manière, en suivant le même montage, avec 2 batteries de 6 Volt 100Ah on obtiendrait 12 Volt – 100Ah.

4.2 – Les montages en parallèle

Dans cet exemple , les 2 pôles (+) sont connectés ensemble et on fait de même pour les pôles (-). La tension de 12 Volt aux bornes (+) et (-) ne change pas, mais l’intensité est doublée.

Pour ce montage à 4 batteries, on raccorde les 4 pôles (+) ensemble et on fait de même pour les 4 pôles (-). Ce type de montage permet de conserver la tension et de multiplier l’intensité par 4.

4.3 – Le montage mixte

Ce montage mixte permet de doubler la tension et l’intensité. Avec nos 4 batteries de 6 Volt – 200Ah, on passe à 12 Volt – 400Ah

Résumé

L’association de batteries en série permet d’augmenter la tension sans modifier l’intensité.
L’association de batteries en parallèle permet d’augmenter l’intensité sans modifier la tension.
L’association mixte de batteries permet d’augmenter la tension et l’intensité.

4.4 – Recommandations

Quel que soit le type de montage, il faut utiliser des batteries de la même marque, possédant des caractéristiques techniques identiques (tension, capacité) et du même âge.

Le câblage entre les batteries doit être soigné avec des câbles adaptés aux fortes intensités.

Il faudra s’assurer que le pôle positif de votre ligne d’alimentation soit raccordé à la première batterie de la banque et le pôle négatif à la dernière batterie afin que l’énergie ne soit pas toute consommée par première batterie.

Enfin il est nécessaire de faire un contrôle régulier des batteries et de pratiquer une charge individuelle chaque année.

5. Les connecteurs USB et les normes

5.1 Les prises USB

 

5.2 USB 3.0

La norme USB 3.0 est une technologie qui date des années 2008. Théoriquement, le débit est de 5 Gbit/s, mais dans les faits, la vitesse ne s’élève qu’à 4 Gbit/s. La quantité de courant électrique que peut libérer l’USB 3.0 est de 4.5 watts (5V – 900mA). Les câbles de connexion USB 3.0 sont au nombre de 9, soit 5 de plus que la version précédente. Les données sont transmises très rapidement avec l’USB 3.0.

• • USB 1.0           5V          0.5 A            25 W
  • USB 2.0           5V          0.5 A            25 W
  • USB 3.0           5V          0.5/0.9 A      45 W

5.3 USB – Type C

L’USB Type-C n’est pas une nouvelle norme du protocole USB. Il s’agit simplement d’un nouveau connecteur qui peut accueillir le protocole USB (2.0 , 3.0 , 3.1)  mais aussi d’autres protocoles.

La prise USB-C est symétrique. Un câble peut être inséré dans les deux sens, éliminant ainsi les  confusions rencontrées avec les ports USB précédents et la mettant à égalité avec la prise Lightning d’Apple. En outre, l’USB-C est aussi étroitement lié à plusieurs nouvelles technologies puissantes, y compris l’USB4, le Thunderbolt 4, et l’USB Power Delivery.

• • USB 3.1 Type C : Puissance 7,5 W  (5 V à 1,5A)
    
  • USB 3.1 Type C : Puissance 15 W ( 5 V à 3 A).
  • USB 3.1 Type C : PD* : jusqu’à 100 W (5/20 V à 0.5/0.9/1.5/3/5 A).
  • USB 3.1 Type C : PD* et  Extended Power Range : jusqu’à 240 W (48 V à 5 A)

* PD = Power Delivery

6. Un chargeur et une petite batterie

6.1 Le chargeur rapide

Les piles classiques AA ou AAA sont remplacées progressivement par des accus rechargeables. Nous avons autour de nous une multitude d’objets connectés qui utilisent des batteries rechargeables : des tablettes, des ordinateurs portables, des notebooks, des smartphones, des montres, des casques, des éclairages.

Les anciens petits blocs secteur qui remplissaient nos tiroirs, au point de nécessiter un étiquetage pour s’y retrouver, se transforment aujourd’hui en alimentations intelligentes qui adaptent tension et intensité pour assurer une recharge optimale des équipements.

 

6.2  Avec une petite batterie

Ne vous y trompez pas ! Ce petit chargeur, que vous utiliserez en tout lieu et en tout temps, est extrêmement performant jusqu’à la recharge d’un ordinateur portable.

Equipé d’une petite batterie, il vous rendra bien des services en déplacement. Autre avantage, l’ensemble reste léger et peu encombrant dans un petit sac à dos.

7. Une offre d’électricité pour la mobilité et le secours

Qu’il s’agisse de secourir votre installation suite à une panne électrique ou de disposer d’une alimentation en courant continu ou alternatif, en tout lieu ou à toute heure, les industriels proposent aujourd’hui un large éventail de solutions techniques pour satisfaire vos besoins.

Une installation complète permettant de produire une partie de l’électricité consommée par une famille constitue un kit (ou groupe électrogène solaire) qui comprend :

Un panneau solaire constitué de cellules de silicium qui produit un courant continu en recevant les rayons du soleil
Une batterie pour stocker l’énergie produite
Un onduleur qui transforme le courant continu en courant alternatif.

8. Les Stations d’Energie Portables

Les Stations d’Energie Portables (Portable Power Station) sont dotées de batteries d’une dizaine de kilogrammes, voire plus et d’un onduleur intégré. On peut les recharger à partir de multiples sources (secteur, panneau solaire, batterie de véhicule).

Ainsi, ces kits pourront être utilisés en fixe ou sur un lieu distant, après transport par véhicule. Vous pourrez ainsi alimenter vos matériels à partir de multiples prises 220 V AC ou 12 V DC.

Si vous optez pour l’option panneaux solaires de 100 W ou plus, vous disposerez alors d’un groupe électrogène solaire totalement autonome.

9. Avantages et inconvénients des kits solaires

9.1 Les Plus

Produire simplement de l’électricité solaire
Branchements entre équipements facilité par des cordons fournis
Accéder à l’énergie quel que soit le lieu ou l’heure (jour=solaire et nuit=batterie+onduleur)
Sentiment de liberté et d’autonomie
Electricité solaire gratuite

9.2 Les Moins

Prix des kits solaires élevés
Le nombre d’équipements alimentés est fonction de la puissance du kit calculée en Wh
Fonctionnement du panneau solaire dépendant de la météo

Les photographes et les preneurs de sons ont finalement les mêmes soucis : les batteries et la gestion de la mémoire.

10. Le preneur de son nomade

J’ai écrit plusieurs articles sur les matériels d’enregistrement avec quelques trucs et astuces pour faire face aux petits problèmes qui surviennent toujours au mauvais moment. On pourrait se déplacer avec un atelier complet dans un véhicule bien aménagé pour finalement constater que nos batteries sont HS ou que l’on a oublié sa carte mémoire.

Pour un petit enregistreur type MixPre 6 de Sound Devices, quelques fournitures et outils seront toujours appréciés sur le terrain :

• 2 ou 3 cartes SD de 32 Go
• 1 disque SSD externe de 2 To (+ ordi portable)
• 1 adaptateur MX-4AA (pour 4 piles ou accus)
• 1 jeu de piles alcalines AA et AAA (MixPre et micros)
• 4 batteries AA NiMH  2850 mA
• 1 adaptateur MX-LMount pour 2 batteries DV Li-ion
• 2 batteries SWIT DV Li-ion – 7.2 V – 6600 mA – 47.52 W
• 2 batteries PowerExtra DV Li-ion – 7.4 V – 8800 mA – 65.12 W

 

11. Le photographe nomade

Le photographe professionnel, pour peu qu’il ait des photos ou des vidéos à réaliser dans des lieux isolés privés d’énergie, sera « sauvé » par une petite station lui fournissant 1 ou 2 prises 220V AC et quelques prises 12V DC (jack, allume-cigare) et USB A et USB C.

Il pourra ainsi recharger les batteries de ses boitiers, de ses drones, des caméras, des microphones ou disposer d’un éclairage professionnel rapidement mis en service. Enfin notons que l’usage sur site d’un ordinateur portable permettra la sauvegarde régulière du travail.

Article publié le : 08/05/2023
Dernière modification : 26/08/2023
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