Culture et communication en Provence

Réalisation :
J’ai fait une installation solaire autonome simple pour alimenter quelques spots de 3 watts ; à l’usage je m’a perçois qu’il est bon de savoir à tout moment quel est le niveau de charge des batteries car cela permet d’adapter la consommation. Il y a bien dans le régulateur un système qui coupe l’alimentation lorsque la batterie est déchargée mais c’est désagréable d’avoir son électricité coupée au moment où on ne s’y attend pas !

Différents voltmètres

On peut utiliser un voltmètre digital qui se trouvera pour une dizaine d’euros le problème est que ce voltmètre ne s’alimente pas en général en 12 volts et si on le laisse fonctionner sur ses piles elles vont être rapidement usées.
Un voltmètre classique à cadran peut très bien convenir mais il n’est pas facile à lire car la partie intéressante va se trouver entre 11, 5 volts (batterie complètement déchargée) et 13, 5 volts (batterie entièrement chargée.)

Il est donc intéressant de pouvoir dilater l’échelle et d’avoir un voltmètre qui parte non pas de 0 mais de 10 volts par exemple. C’est très simple : il suffit d’ajouter un composant en série qui va soustraire dix volts. Le plus classique c’est la diode zéner. Mais il y en a un autre qui joint l’utile et l’agréable c’est la diode Led. En pratique on constate qu’en mettant en série quatre diodes Led blanches on soustrait 10 volts (attention les tensions des Led sont différentes selon leur couleur, les rouges sont à 2 volts par exemple). Donc non seulement on va avoir un dispositif qui soustrait dix volts mais qui va utiliser la tension soustraite pour faire de la lumière qu’on peut placer derrière l’appareil pour faire un « rétro-éclairage » !

Le montage

Dans mon montage j’ai utilisé un galvanomètre de 5 mA en série avec 4 diodes Led blanches et une résistance de 820 ohms. Le but de la résistance est de faire que l’aiguille arrive en butée du galvanomètre pour une tension de 14 volts. (cette résistance se calcule d’ailleurs : 14 volts moins 10 volts qui sont soustraits par les Led = 4 volts, divisés par 5 mA = 800 ohms) C’est une application de la loi d’ohm, U=R.I d’où R= U/I.
Il s’en suit que si on utilise un galvanomètre de 10 mA par exemple la résistance sera deux fois plus faible. Si on veut vraiment bien régler la butée sur 14 volts on peut utiliser une résistance ajustable de 1000 ohms.
Cet ensemble peut se trouver dans le commerce pour une dizaine d’euros environ, ou sinon on peut me contacter pour plus de renseignements.

Tension et niveau de charge

Le voltmètre une fois monté permet de mesurer non seulement la tension de la batterie, mais aussi son niveau de charge. A 13,5 volts la batterie est complètement chargée. Il faut éviter de descendre en dessous de 12,3 volts pour une batterie de type « auto » car cela correspond à 60 pour cent de la charge et ces batteries sont très affectées dans leur cycle de charge si on descend en-dessous de 50 pour cent de décharge. A 12 volts la batterie est déchargée à 70 pour cent et il ne faudrait pas descendre en-dessous de cette valeur même pour les batteries dites à « décharge profonde ». Encore pire pour une batterie auto car si on la fait descendre régulièrement à ce niveau de décharge elle ne fera pas plus de 150 cycles donc en gros sa durée de vie se ramènera à un an !

Ce graphique montre bien qu’on n’a pas intérêt à décharger trop profondément les batteries, en particulier les batteries auto.

Choix d’ampoules ou spots

Si on veut faire fonctionner une ampoule pour éclairer une pièce, disons par exemple une ampoule à basse consommation de 10 ou 15 watts (il en existe des modèles qui marchent sous 12 volts)
http://shop.ebay.fr/whats_up_sun/m.html ?_nkw=&_armrs=1&_from=&_ipg=&_trksid=p4340
J’ai déjà essayé chez ce vendeur les lampes à tube CFL (pour la couleur prendre plutôt warm white qui est plus agréable.) Je n’ai pas essayé les tubes dits 10 watts à 180 leds mais ils sont moins lumineux car si on lit la notice on voit qu’ils ne consomment que 6 watts et sont donnés pour équivalent des ampoules à incandescence de 35 watts.
On trouve aussi su r ce site des spots de 3 watts qui fonctionnent bien : « 12V 3W Lux LED Wide Spot Light MR16 12 Volt 25W Halogen » Attention ce lien peut ne pas fonctionner très longtemps on peut relancer une recherche sur Ebay à partir du titre.
http://cgi.ebay.fr/12V-3W-Lux-LED-Wide-Spot-Light-MR16-12-Volt-25W-Halogen_W0QQitemZ250548397483QQcmdZViewItemQQptZLH_DefaultDomain_0 ?hash=item3a55d925ab
Toutefois les spots 3 watts rayonnent un peu de haute fréquence car ils ont un convertisseur à découpage intégré pour adapter la tension des Led au 12 volts. Si on veut des spots sans rayonnement mieux vaut prendre ceux à 38 led qui n’ont pas de convertisseur électronique.
“12 Volt LED Down Spot Light MR16 DC 12V 6400k Marine RV”
Les meilleurs spots 3 wattts que j’ai trouvés à un prix intéressant sont vendus de temps en temps par Lidl, ils sont de marque Livarno Lux, ils sont donnés pour 180 lumen et sont environ 20 % plus lumineux que ceux vendus sur Ebay dans les magasins étrangers. Ils existent en 12 v et 220 v pour un prix de 7 Euros environ en 2012. Ceci dit en achetant des Led 10w et en les alimentant en 3w on obtient un rendement encore meilleur. Voir mon article "spot à led" sur ce site.

Calcul de la capacité de la batterie nécessaire

Prenons l’exemple d’un besoin de lumière de 5 heures par jour. Une ampoule de 12 watts sous 12 volts consommera 1 ampère. Branchée pendant 5 heures elle consommera 5 ampères-heure.
Il semble intéressant de prévoir pour la batterie une capacité de stockage correspondant à 7 fois la consommation quotidienne. (en cas de mauvais temps durant jusqu’à une semaine).
Donc il faut un stockage de 7 x 5 = 35 ampères-heure. Si on considère qu’on ne doit pas décharger la batterie à plus de 50 pour cent il faut choisir une batterie de 70 ampères-heure. Dans ce type d’utilisation la batterie peut durer jusqu’à 3 ans. (théoriquement 1200 cycles ou 1200 jours) Cela se calcule par l’équivalence de nos cycles de décharge à 5 ampère-heure soit environ le dixième de la capacité par rapport à la capacité donnée sur le graphique de 400 recharges à 30 pour cent de la capacité.
Si on utilise une batterie pour installations solaires la durée de vie pourrait monter au double.
Pour une bonne durée de la batterie il faudrait prévoir au moins une fois par mois une recharge complète de la batterie sinon lorsqu’elle ne travaille pas à pleine charge (mois d’hiver) il se crée peu à peu un différentiel de tension entre les éléments ce qui peut aboutir après de nombreux cycles où la charge n’est pas complète à ce que certains soient moins chargés que d’autres et on peut en arriver au point où tout en ayant une tension qui ne descende pas en dessous de 12 volts on ait certains éléments au-dessus de cette tension et d’autres en dessous ce qui fait que certains des éléments de la batterie vont se dégrader prématurément.
Sur les batteries voir aussi cet article détaillé. http://sd-1.archive-host.com/membres/up/63581889557179584/Batteries.pdf

En ce qui concerne l’alimentation dans le cas qui nous préoccupe elle peut être assurée par un panneau solaire de 20 watts qui donnera en pratique dans des conditions moyennes une dizaine de watts par heure d’ensoleillement.
Note : si vous ne maîtrisez pas l’électronique pensez à faire vérifier votre montage par une personne compétente avant branchement, les batteries pouvant produire de très forts courants d’où risque de brûlures en cas de court-circuit. Jean-Louis Ramel