Les panneaux solaires autonomes
Les panneaux solaires autonomes sont un moyen efficace d’amener de l’électricité là où il n’y en a pas. Pour autant, la mise en œuvre est loin d’être évidente. En hiver, l’ensoleillement est faible alors que les consommations électriques sont importantes. En été, c’est exactement l’inverse. Conseils Thermiques vous propose un guide pour mieux comprendre le fonctionnement des panneaux solaires autonomes et mesurer la complexité d’une telle installation.
- Une fausse bonne idée ?
- Fonctionnement
- Sobriété énergétique
- Puissance des panneaux
- Groupe électrogène
- Batterie
- Dimensionnement
- Prix
- Avantages et inconvénients
Les panneaux solaires autonomes, une fausse bonne idée ?
Devenir autonome en électricité est souvent une attente forte des utilisateurs qui envisagent l’installation de panneaux solaires photovoltaïques. Cette solution est pourtant très peu pertinente dans le cas où le réseau est disponible. Voici quelques éléments pour déconstruire cette « fausse bonne idée » de départ :
Non rentable : Une installation de panneaux solaires autonomes met en œuvre un dispositif complexe (parc de batteries, groupe électrogène) ce qui en fait une solution coûteuse. Le prix d’un « kWh autonome » peut atteindre 2€ quand un « kWh réseau » coûte autour de 25 centimes.
Des panneaux solaires autonomes pour les sites isolés (Photo : Tinyhousecitizens)
Solution individuelle : Il faut prendre en considération que le surplus d’énergie ne peut pas être partagé. Si la production est supérieure à la consommation et que les batteries sont chargées, la production s’arrête. L’installation photovoltaïque n’est donc pas exploitée au mieux.
Sites isolés : Les panneaux solaires autonomes sont donc réservés aux sites isolés, c’est-à-dire les endroits coupés du réseau. On peut citer des habitats comme les mobil-homes, les camping-cars, les bateaux, les tiny houses ou les chalets en montagne. On retrouve aussi des panneaux solaires autonomes sur des équipements dont l’accès au réseau est difficile ou coûteux : panneaux de circulation, lampadaires, volets roulants…
En bref, il faut retenir qu’une maison individuelle se tournera beaucoup plus facilement vers une solution en autoconsommation, à la fois moins chère et plus écologique. L’idée est alors de réduire sa facture tout en profitant des avantages du réseau.
Fonctionnement des panneaux solaires autonomes
Le principe général est très simple. La journée, la production d’électricité assure les consommations et le chargement de la batterie. Si cette production n’est pas suffisante, la batterie est sollicitée. Elle peut tenir plusieurs jours sans apport solaire selon son dimensionnement. La nuit, c’est elle qui assure le fonctionnement des appareils électriques. Une installation de panneaux solaires autonomes se compose des éléments suivants :
Panneaux solaires photovoltaïques : Ils produisent de l’électricité en délivrant un courant continu.
Régulateur : Il pilote l’installation. Par exemple, il peut diriger une part de la production d’électricité vers les consommations et une autre part vers le chargement de la batterie. Il s’assure de délivrer un courant « propre » pour le rechargement de la batterie et la protège en cas de décharge trop profonde. Le régulateur peut aussi optimiser la production des panneaux solaires s’il est muni d’un MPPT (recherche du point de puissance maximale).
Des panneaux solaires autonomes sur une Tiny House (Photo : Comtemporist)
Batterie : Elle stocke le surplus d’énergie pour le restituer plus tard. Attention, toute l’énergie stockée n’est pas restituée car la batterie à un rendement. Un rendement de 90% signifie que si on stocke 1 000 W, la batterie ne restituera que 900 W. Il y a donc intérêt à consommer l’électricité en temps réel autant que possible. La profondeur de décharge ne doit pas excéder 50 à 80% de la capacité de la batterie selon sa technologie.
Convertisseur ou Onduleur (optionnel) : Cet onduleur permet de transformer le courant continu des panneaux (12, 24 ou 48 V) en courant alternatif utilisable par des appareils électriques traditionnels (230 V). Cet élément a aussi un rendement (pertes sous forme de chaleur). Il sera indispensable si vous avez beaucoup d’appareils.
Groupe électrogène (optionnel) : Il vient en secours de la batterie quand la production photovoltaïque n’a pas été suffisante (trop de jours sans soleil par exemple). On l’utilise aussi pour alimenter les appareils très énergivores (une meuleuse pour bricoler par exemple). Sur un camping car, le moteur du véhicule peut jouer ce rôle.
Panneaux solaires autonomes et sobriété énergétique
Le prérequis avant d’envisager des panneaux solaires autonomes est de transformer ses comportements car le kWh le moins cher est celui que l’on ne consomme pas. Voici quelques pistes.
Réduire ses consommations d’électricité : On peut citer les exemples suivants :
- Plus les écrans sont petits, moins ils sont énergivores : 50 W pour une TV Led 32 pouces par exemple, 5 W pour une charge de Smartphone.
- Un éclairage LED s’impose face aux autres technologies : 7 W contre plutôt 20 W pour une ampoule basse consommation.
- Un ordinateur portable sera bien moins énergivore qu’un fixe : 7 W pour un ultraportable, 25 W pour un portable, plutôt 100 W pour un fixe avec son écran.
Il faut rechercher les appareils qui offrent le meilleur rapport service/énergie consommée.
Trouver des alternatives aux appareils énergivores : Soyons clairs, des panneaux solaires autonomes seront adaptés pour délivrer une faible puissance pendant longtemps. En revanche, ils ne seront pas capables de fournir une grosse quantité d’électricité (ou pour un prix prohibitif). Très concrètement, cela signifie qu’il faut éviter le plus possible les appareils électriques qui consomment plus de 500 W. C’est notamment le cas de tous les appareils qui chauffent ou produisent du froid. Voici quelques exemples :
| Appareil | Puissance | Alternatives |
| Chauffe-eau | 2 400 W | Chauffe-eau au gaz Panneaux solaires thermiques |
| Radiateurs électriques | 1 000 W | Poêle à bois Cuisinière à bois Poêle à granulés sans électricité |
| Climatiseur mobile | 2 000 W | Rafraichisseur d’air (65 W) |
| Plaques électriques | 3 000 W | Cuisinière à bois Cuisson gaz |
| Bouilloire | 2 800 W | Cuisson gaz |
| Aspirateur | 1 300 W | Balai Aspirateur Robot (6 W) |
Cela suppose donc de faire des concessions : se passer de quelques appareils de confort comme un sèche-cheveux ou un fer à repasser par exemple (1 000 W chacun). La nécessité d’un micro-onde devra également être questionnée.
Une installation photovoltaïque autonome nécessite des compromis
Pour la machine à laver et le lave-vaisselle, on peut connecter l’arrivée d’eau sur l’eau chaude sanitaire de façon à ce que la phase de chauffage de l’eau (2 000 W) ne se fasse pas avec l’électricité. Les panneaux photovoltaïques pourront couvrir sans problème le fonctionnement de ses appareils en régime établi.
Optimisations : Ces optimisations sont contraignantes et on perçoit déjà qu’une installation solaire autonome est loin d’être anodine. Elles sont pourtant indispensables car elles permettent de réduire la puissance de toute l’installation (panneaux, onduleur et batteries) et donc son coût.
Autonomie rime avec sobriété (Photo : tiny house bretagne)
Aussi, cela rend les besoins en été et en hiver plus homogènes. Par exemple, une lampe LED de 5 W allumée 2 heures par jour en été (soit 10 Wh) ou 8 heures par jour en hiver (soit 40 Wh) représente une différence de consommation de 30 Wh. Cela reste facilement gérable. Avec une ampoule basse consommation, cela ferait plutôt 120 Wh. Mis bout à bout, les optimisations sont loin d’être négligeables.
En bref, on retiendra que la sobriété énergétique est une condition sine qua non à une installation de panneaux solaires autonomes cohérente et abordable.
Puissance des panneaux solaires autonomes
Maintenant que le « ménage » est fait. Il faut désormais faire un diagnostic précis des consommations restantes pour dimensionner au mieux la puissance des panneaux solaires autonomes.
Le wattmètre est un outil précieux pour faire un bon état des lieux des consommations.
Bilan des appareils : Pour cela, il faut dresser une liste des appareils et de leur consommation journalière. L’usage d’un Watt-mètre qui coûte une vingtaine d’euros sera indispensable. Voici un exemple pour une petite installation :
| Appareil | Puiss. | Durée hiver | Qté | Conso. |
| Lampes Led | 7 W | 8h | 3 | 168 Wh |
| Chargeur tél. | 5 W | 4h | 2 | 40 Wh |
| TV Led | 50 W | 3h | 1 | 150 Wh |
| Box TV | 5 W | 3h | 1 | 15 Wh |
| Ultra portable | 7W | 3h | 1 | 21 Wh |
| Total | 394 Wh/jour | |||
Dimensionnement : Le besoin ici est 394 Wh/jour en hiver soit 12.2 kWh/ mois. En utilisant un logiciel comme autocalsol, on constate qu’un panneau de 330 Wc suffirait à couvrir ce faible besoin toute l’année :
Inclinaison des panneaux : A noter qu’une installation avec un angle autour de 50° favorise la production en hiver (car le soleil est plus bas) et est intéressante si le logement est occupé toute l’année.
Pour ces faibles besoins, on peut donc envisager de fonctionner au solaire toute l’année car le coût ne sera pas très important.
Panneaux solaires autonomes et groupe électrogène
Mais dès que l’installation se complexifie, l’arbitrage technico-économique penchera probablement en faveur d’un groupe électrogène.
Bilan des appareils : Reprenons notre exemple en ajoutant quelques appareils énergivores.
| Appareil | Puiss. | Durée hiver | Qté | Conso. |
| Lampes Led | 7 W | 8h | 3 | 168 Wh |
| Chargeur tél. | 5 W | 4h | 2 | 40 Wh |
| TV Led | 50 W | 3h | 1 | 150 Wh |
| Box TV | 5 W | 3h | 1 | 15 Wh |
| Ultra portable | 7 W | 3h | 1 | 21 Wh |
| Réfrigérateur | 75 W | 8h (par cycle) | 1 | 600 Wh |
| Congélateur | 75 W | 8h (par cycle) | 1 | 600 Wh |
| Micro-onde | 1 000 W | 0.5h | 1 | 500 Wh |
| Aspirateur | 1 000 W | 0.5h | 1 | 500 Wh |
| Total | 2594 Wh/jour | |||
Dimensionnement des panneaux : Le besoin ici est 2594 Wh/jour en hiver soit 80.4 kWh/ mois. Selon autocalsol, il faudrait une puissance de 2 kWc pour couvrir ce besoin toute l’année :
Recours à un groupe électrogène : Mais cette puissance risque de coûter cher et est surdimensionnée pour 9 mois de l’année. En envisageant une installation de seulement 1 kWc, le besoin sera couvert 8 mois de l’année et l’appoint pourra être fait par un groupe électrogène qui sera certainement plus rentable.
| 2 kWc | 1 kWc | |
| Panneaux solaires | 6 000€ | 3 000€ |
| Groupe électrogène | 0 | 1 000€ |
| Consommation | 0 | 15€/an* |
| Total | 6 000€ | 4 000€ + 15€/an |
*100 kWh pour novembre, décembre et janvier
Utilité du groupe électrogène : En plus de constituer un choix technico-économique intéressant, le groupe électrogène se révèle indispensable en pratique.
Il permet :
- De faire fonctionner des appareils très puissants (meuleuse, bétonnière…)
- D’apporter une solution de secours si jamais l’installation photovoltaïque tombe en panne
Panneaux solaires autonomes et batteries de stockage
Pour être véritablement autonome, l’énergie produite doit être stockée dans des batteries qui fourniront de l’électricité la nuit ou les jours sans soleil.
Technologie : On distingue deux principaux types de batterie : celles au plomb et celles au lithium. Les batteries au plomb seront moins durables avec une profondeur de décharge plus faible, mais elles sont aussi moins chères. Les batteries au lithium offrent au final un prix au kWh plus intéressant à condition d’avoir un usage sur la durée.
Un contrôleur de l’état de charge des batteries est un indicateur bien pratique (+ 150 €).
Tension de la batterie (12, 24 ou 48 V) : La tension de la batterie dépend de la puissance cumulée des appareils électriques et des câbles mis en œuvre (composition et longueur). On peut avoir en tête les repères suivants :
| Puissance cumulée des appareils | Tension du parc |
| < 500 W | 12 V |
| Entre 500 et 2000 W | 24 V |
| > 2 000 W | 48 V |
Capacité de la batterie : Le dimensionnement d’une batterie n’est pas aisé car de nombreux paramètres entrent en jeu. Voici un exemple pour une toute petite installation avec un besoin journalier de 173 Wh (2 leds, 2 chargeurs, 1 ultra portable):
| Grandeur | Unité | Description | Exemple pour notre installation |
| E | Ah | Besoin quotidien en électricité | 173 Wh ou 14.4 Ah (batterie de 12 V) |
| J | Jour | Nombre de jours d’autonomie sans soleil | 5 jours d’autonomie souhaités |
| D | % | Décharge maximale de la batterie | 50% pour une batterie plomb |
| T | % | Température de fonctionnement | Efficacité réduite à 90% à 0° en hiver |
Pour calculer notre capacité pour 120 heures (5 jours), on utilise la formule suivante :
C120 = (E*J) / (D*T) = (14.4*5) / (0.5*0.9) = 160.1 Ah
Comme la capacité des batteries est plutôt donnée pour 10 h (C10), on applique un coefficient correcteur de 1.28 pour passer de C120 à C10. En pratique, cela signifie que l’on peut récupérer plus d’énergie en déchargeant lentement la batterie. Cela nous donne donc une capacité C10 d’au moins 125 Ah soit un budget autour de 250€.
Dimensionner une installation solaire autonome, une tâche très complexe
Vous l’aurez compris, dimensionner une installation solaire autonome est très complexe et d’autant que les appareils électriques sont nombreux. C'est un métier à part entière car il faut notamment :
Réaliser un diagnostic fin des consommations : En prenant en compte les consommations usuelles comme déjà évoqué. Mais aussi des données moins visibles comme le courant de démarrage ou le rendement (cosinus Phi) de certains appareils :
Cette perceuse a une puissance de démarrage de 479 W contre 175 W en fonctionnement normal.
Son rendement est de 85 %.
Gérer l’asymétrie entre la production et la consommation : Les panneaux produisent environ 3 fois plus d’énergie en été qu’en hiver. Et à l’inverse, les consommations ont tendance à être supérieures en hiver.
Assurer la compatibilité et la sécurité de l’installation : Tous les éléments de l’installation électrique doivent être compatibles entre eux. A titre d’exemple, la tension du régulateur doit impérativement être supérieure à celle des panneaux au risque d’être endommagé de façon irréversible.
Faire un arbitrage technico-économique : Le dimensionnement des panneaux s’effectue pour environ 90% du besoin, les 10% restants étant couverts par un groupe électrogène pour des raisons économiques. Il faut aussi considérer que les batteries sont coûteuses et on pourra envisager d’augmenter le nombre de panneaux (moins chers) plutôt que la capacité des batteries.
Une aide par un professionnel s’avérera donc probablement indispensable pour faire des choix cohérents et durables. Si vous avez un projet d’une installation autonome, n’hésitez pas à contacter des artisans pour étudier la faisabilité du projet.
Pour cela, Conseils Thermiques s'associe à plusieurs partenaires afin de vous mettre en relation avec des artisans locaux certifiés RGE. Vous pourrez ainsi étudier plusieurs propositions techniques et commerciales gratuitement et sans engagement.
Je souhaite rencontrer des entreprises >A noter également que la plupart des sites marchands proposent des « kits autonomes » clés en main déjà dimensionnés pour un usage « type ». Voici par exemple un tutoriel qui décrit l’installation par soi-même de panneaux solaires autonomes :
Prix d’une installation solaire autonome
Comme déjà évoqué, l’installation de panneaux solaires autonomes n’est pas rentable par rapport à une installation raccordée au réseau. Elle permet avant tout d’amener de l’électricité là où il n’y en a pas.
Les panneaux solaires autonomes amènent de l’électricité là où il n’y en a pas (Photo : boatgoalcoast)
Si vous réalisez la pose vous-même, il vous en coûtera entre 3 et 4€ par Wc. Comptez plutôt entre 0.8 et 1.5€ par Wc pour une installation en autoconsommation raccordée au réseau sans batterie.
Avantages et inconvénients des panneaux solaires autonomes
| Avantages | Inconvénients |
| Pertinents pour les sites isolés : camping cars… | Non pertinents à proximité du réseau |
| Obligation de sobriété | Non rentables |
| Kits à poser soi-même accessibles | Durée de vie des batteries (plomb) |
| - | Dimensionnement très complexe |
Conclusion : Des panneaux solaires efficaces mais pas pour tout le monde
Les panneaux solaires autonomes s’adressent donc à un public sensibilisé aux économies d’énergie. Ils constituent une solution fonctionnelle pour apporter de l’électricité aux sites isolés. En revanche, ce n’est pas une solution viable pour rendre autonome une maison déjà raccordée au réseau. Le dimensionnement d’une telle installation reste très complexe et nécessitera l’avis d’un professionnel. A noter que les sites marchands proposent désormais des kits autonomes « clés en main » qui facilitent les démarches.
Pour aller plus loin, consultez nos articles dédiés à l’autoconsommation solaire et à son optimisation.
Aucun robot n'a été maltraité pendant l'écriture de cet article. C’est bel et bien l’œuvre de deux humains passionnés ! Pour leur payer un café, vous pouvez faire un don à l’association. Merci ❤ 
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#4 - Xavier (admin) - 21 Mars 2022
Bonjour castor 83,
Si la production n'a pas de débouché, l'onduleur coupe tout simplement la production.
A bientôt
#3 - castor 83 - 18 Mars 2022
Bonjour,
une question basique : si le courant produit par un panneau n'est pas consommé ni injecté dans le réseau cela peut-il endommagé le panneau ( par ex surchauffe etc) ou est-il simplement perdu.
Merci .
#2 - Xavier (admin) - 02 Février 2021
Bonjour christal,
Si vous ne comptez pas raccorder votre terrain au réseau, vous n'avez pas vraiment le choix d'avoir une installation de panneaux solaires avec batterie.
Si vous n'utilisez l'électricité que pour un usage spécifique (pas pour le chauffage), vous devriez pouvoir créer une installation avec un coût correct.
Pour l'eau chaude, il faudra probablement être sur une solution au gaz et la machine devra se raccorder dessus pour l'eau chaude (produire de la chaleur avec de l'électricité est très énergivore).
A bientôt,
#1 - christal - 02 Février 2021
bonjour je veut acheter un terrain aucun réseau eau et Electricité , pour une yourte de 53 M2, plus chauffage granuler, juste pour l Electricité machine a laver , petit congélateur , ordi portable es que sa seras rentable pour moi les panneau photovoltaïque?