Installer des panneaux solaires ne se résume pas à les fixer sur un toit, un camping-car ou au sol, puis à les relier simplement à une batterie. Les panneaux solaires, le contrôleur de charge (régulateur), la batterie, l’onduleur (ou convertisseur) et les dispositifs de protection doivent être correctement dimensionnés et compatibles entre eux. Dans le cas contraire, le système peut offrir des performances de charge réduites ou entraîner des dysfonctionnements.

Pour les personnes qui découvrent les systèmes photovoltaïques, un schéma installation panneau solaire pdf clair permet de mieux comprendre le cheminement du courant, les connexions entre les différents composants ainsi que le rôle de chacun. Dans ce guide, nous expliquons en détail la structure du système et son schéma de câblage, puis présentons les principales étapes de l’installation.

De quoi se compose un système d’installation de panneaux solaires ?

Un système solaire avec stockage comprend généralement des panneaux solaires, un contrôleur de charge (régulateur), une batterie, un onduleur (convertisseur) et les dispositifs de protection nécessaires. Selon la configuration, certains systèmes peuvent toutefois fonctionner sans batterie ou intégrer directement le contrôleur de charge et l’onduleur.

Pour un système avec stockage, le flux d’énergie peut être représenté de manière simplifiée ainsi : Panneaux solaires → Contrôleur de charge → Batterie → Onduleur → Appareils électriques

Les panneaux solaires convertissent l’énergie solaire en courant continu (DC). Le contrôleur de charge régule la tension et le courant de charge afin de gérer correctement la recharge de la batterie. La batterie stocke ensuite l’énergie électrique. Lorsque cela est nécessaire, l’onduleur convertit le courant continu (DC) en courant alternatif (AC) pour alimenter les appareils électriques fonctionnant sur secteur.

La puissance des panneaux solaires s’exprime généralement en W (watts) ou en kW (kilowatts), tandis que la capacité énergétique d’une batterie s’exprime en Wh (wattheures) ou en kWh (kilowattheures). Ces deux notions ne doivent pas être confondues : une puissance solaire plus élevée peut permettre de produire davantage d’électricité dans des conditions identiques, tandis qu’une batterie de plus grande capacité peut stocker davantage d’énergie.

1. Quels sont les différents types de panneaux solaires ?

Selon leur technologie, leur structure et leur mode d’utilisation, les panneaux solaires se déclinent en plusieurs catégories :

• Panneaux solaires monocristallins : Fabriqués à partir de cellules en silicium monocristallin, ils offrent généralement un rendement élevé. À surface égale, ils permettent d’installer davantage de puissance, ce qui les rend très courants pour les toitures résidentielles, les camping-cars et les installations photovoltaïques fixes.
• Panneaux solaires polycristallins : Fabriqués à partir de cellules en silicium polycristallin, ils présentent généralement un rendement légèrement inférieur à celui des panneaux monocristallins. Cette technologie, largement utilisée par le passé, est aujourd’hui moins courante dans les nouvelles installations.
• Panneaux solaires à couches minces : Fabriqués à partir de matériaux photovoltaïques déposés en couches minces, ils sont généralement légers et peuvent, selon leur technologie, offrir une certaine flexibilité. Leur rendement est toutefois souvent inférieur à celui des panneaux en silicium cristallin, ce qui peut nécessiter une surface plus importante pour obtenir une puissance équivalente.
• Panneaux solaires flexibles : Le terme « flexible » désigne principalement la structure du panneau plutôt qu’une technologie de cellule spécifique. Légers et adaptés à certaines surfaces courbes, ils sont notamment utilisés sur les camping-cars, les bateaux et d’autres installations spécifiques.
• Panneaux solaires pliables : Constitués de plusieurs modules reliés par une structure articulée, ils se déplient pour produire de l’électricité et se replient pour faciliter le transport et le stockage. Ils sont particulièrement adaptés au camping, aux activités de plein air et à l’utilisation avec une station d’énergie portable.

2. Quels sont les différents types de contrôleurs de charge ?

Le contrôleur de charge (ou régulateur) sert principalement à réguler la charge de la batterie à partir de l’énergie produite par les panneaux solaires. Les deux types les plus courants sont les modèles PWM et MPPT.

• Régulateurs de charge PWM : Ils utilisent la modulation de largeur d’impulsion (Pulse Width Modulation) pour contrôler la charge. Leur conception est relativement simple et leur coût généralement plus abordable. Ils conviennent aux petites installations, à condition que la tension des panneaux soit adaptée à celle du parc de batteries.
• Régulateurs de charge MPPT : Basés sur le suivi du point de puissance maximale (Maximum Power Point Tracking), ils ajustent le point de fonctionnement afin d’exploiter au mieux la puissance disponible des panneaux solaires. Ils peuvent également convertir une tension photovoltaïque plus élevée en une tension adaptée à la charge de la batterie. Par rapport au PWM, ils sont particulièrement adaptés aux systèmes où la tension des panneaux est sensiblement supérieure à celle de la batterie.

3. Quels sont les différents types de batteries ?

Les batteries des systèmes de stockage solaire servent principalement à stocker l’électricité produite par les panneaux photovoltaïques. Parmi les technologies les plus courantes, on distingue notamment les batteries au plomb et les batteries au lithium.

• Batteries au plomb : Technologie éprouvée et généralement plus abordable, elle comprend notamment les batteries AGM et gel. Plus lourdes que les batteries au lithium, elles sont généralement moins adaptées aux applications nécessitant des cycles de décharge profonde fréquents et une forte densité énergétique.
• Batteries au lithium : Plus légères et dotées d’une densité énergétique généralement supérieure, elles offrent une bonne durée de vie en cycles. Cette catégorie regroupe plusieurs chimies, dont le lithium-fer-phosphate (LiFePO4).
• Batteries LiFePO4 (lithium-fer-phosphate) : Il s’agit d’un type de batterie au lithium qui se distingue notamment par sa bonne stabilité thermique et sa longue durée de vie cyclique. Elles sont largement utilisées dans le stockage résidentiel, les camping-cars et les stations d’énergie portables. Lors du choix d’une batterie, il convient de vérifier sa capacité nominale, ses courants maximaux de charge et de décharge ainsi que son système de gestion de batterie (BMS).

4. Quels sont les différents types d’onduleurs ?

L’onduleur convertit le courant continu (DC) en courant alternatif (AC). Selon l’architecture et l’usage du système, différents types d’onduleurs peuvent être utilisés :

• Onduleurs réseau (On-Grid) : Utilisés dans les installations photovoltaïques raccordées au réseau public, ils convertissent le courant continu des panneaux en courant alternatif conforme aux exigences du réseau. En cas de coupure du réseau, ils cessent généralement leur fonctionnement en parallèle avec celui-ci afin de respecter les exigences de protection anti-îlotage.
• Onduleurs autonomes (Off-Grid) : Destinés aux systèmes indépendants du réseau public, ils fonctionnent généralement avec des batteries pour alimenter des appareils en courant alternatif. Ils conviennent notamment aux sites isolés, aux installations autonomes et à certains systèmes de secours.
• Onduleurs hybrides : Ils peuvent gérer plusieurs sources d’énergie, notamment les panneaux solaires, la batterie et le réseau. Selon leur configuration, certains permettent le stockage, le fonctionnement raccordé au réseau et l’alimentation de secours en cas de panne. Ils sont couramment utilisés dans les systèmes de stockage résidentiels.
• Micro-onduleurs : Installés généralement à proximité d’un panneau solaire ou d’un petit groupe de panneaux, ils convertissent directement le courant continu en courant alternatif. Ils permettent une gestion plus indépendante de la production de chaque module et peuvent être particulièrement adaptés à certaines configurations de toitures résidentielles.

5. Quels sont les dispositifs de protection dans un système solaire ?

En plus des principaux composants de production et de stockage, une installation photovoltaïque peut nécessiter différents dispositifs de protection, selon sa taille, sa configuration et son mode d’installation :

• Fusibles : Protègent les câbles et les équipements contre les surintensités et les courts-circuits en interrompant le circuit en cas de défaut.
• Disjoncteurs : Assurent la protection contre les surintensités et peuvent permettre le sectionnement du circuit selon leur type. Le modèle doit être adapté au côté courant continu (DC) ou courant alternatif (AC).
• Interrupteurs-sectionneurs DC : Permettent d’isoler le circuit en courant continu lors des opérations de maintenance ou d’entretien.
• Parafoudres (SPD) : Limitent les surtensions transitoires susceptibles d’endommager les équipements, notamment celles liées à la foudre.
• Mise à la terre et liaison équipotentielle : Pour les installations photovoltaïques fixes, ces dispositifs doivent être conçus et réalisés conformément aux normes et réglementations électriques locales.

Faut-il brancher les panneaux solaires en série ou en parallèle ?

C’est l’une des questions les plus fréquentes lors de l’installation d’un système solaire. Le choix dépend principalement des caractéristiques des panneaux et des plages de tension et de courant acceptées par les équipements en aval.

• Branchement en série : augmenter la tension

Lors d’un branchement en série, la borne positive d’un panneau est reliée à la borne négative du suivant. Les tensions s’additionnent, tandis que l’intensité reste globalement inchangée.

Exemple : deux panneaux ayant chacun une tension de fonctionnement d’environ 20 V peuvent fournir une tension totale d’environ 40 V lorsqu’ils sont montés en série.

Cette configuration convient notamment aux systèmes nécessitant une tension d’entrée plus élevée. Il faut toutefois vérifier la tension à vide (Voc) totale, notamment dans les conditions de température les plus défavorables, afin qu’elle ne dépasse jamais la tension d’entrée maximale du régulateur de charge ou de la station d’énergie.

• Branchement en parallèle : augmenter le courant

Lors d’un branchement en parallèle, les bornes positives sont reliées entre elles, tout comme les bornes négatives. La tension reste généralement similaire à celle d’un seul panneau, tandis que les courants s’additionnent.

Exemple : deux panneaux fournissant chacun environ 10 A peuvent fournir jusqu’à 20 A en parallèle.

Vérifiez toutefois que le courant d’entrée maximal des équipements est compatible et adaptez les câbles, connecteurs et dispositifs de protection en conséquence.

• Branchement mixte (série-parallèle)

Pour obtenir à la fois une tension et un courant plus élevés, plusieurs panneaux peuvent d’abord être montés en série pour former des chaînes (strings), puis ces chaînes peuvent être raccordées en parallèle.

Le choix du branchement ne dépend donc pas uniquement du nombre de panneaux. Il faut impérativement vérifier la tension maximale, le courant maximal et la puissance photovoltaïque admissible par le régulateur, l’onduleur ou la station d’énergie. Les caractéristiques des panneaux raccordés dans une même chaîne doivent également être compatibles.

Étapes détaillées pour l’installation de panneaux solaires

Avant de commencer, suivez un ordre logique : « planifier, fixer, câbler, puis tester ». Pour une installation fixe, notamment sur toiture, vérifiez au préalable la structure du support, les conditions d’installation et les paramètres électriques du système.

• Étape 1 : Déterminer l’emplacement d’installation des panneaux solaires

Observez l’ensoleillement à différents moments de la journée afin d’identifier les zones d’ombre.

Pour une installation sur toiture, privilégiez une surface bien exposée au soleil et évitez autant que possible les ombres projetées par les cheminées, les arbres, les murs ou les bâtiments voisins. Vérifiez également l’état et la capacité portante du toit, ainsi que la méthode de fixation, en tenant compte de l’étanchéité et de la résistance au vent.

Pour un camping-car, prenez en compte la surface disponible, les vibrations pendant les déplacements et la résistance au vent, avec un système de fixation adapté. Les panneaux solaires portables peuvent être déployés sans fixation permanente et orientés vers le soleil. Ils sont particulièrement adaptés au camping et aux utilisations temporaires.

• Étape 2 : Déterminer l’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires

L’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires influencent directement leur production d’électricité. Dans de nombreuses régions d’Europe, une orientation vers le sud et une inclinaison d’environ 30° à 40° permettent généralement d’obtenir une bonne production annuelle, mais l’angle optimal dépend notamment de la latitude, de l’orientation du toit et des contraintes de montage.

Pour une installation fixe, choisissez donc une inclinaison adaptée au site plutôt que de rechercher un angle universel. Pour les panneaux portables, l’inclinaison peut être ajustée au cours de la journée en fonction de la position du soleil.

Si l’angle optimal ne peut pas être atteint, privilégiez une installation stable et correctement orientée. La réduction de l’ombrage, le maintien des panneaux propres et une fixation solide sont également essentiels pour assurer une bonne production et une installation sûre.

• Étape 3 : Installer les supports et fixer les panneaux solaires

Une fois l’emplacement défini, installez les supports et les éléments de fixation adaptés à la surface de montage.

Lors de la fixation, veillez à respecter les points suivants :

• Ancrer solidement les supports à la surface de montage ;
• Répartir correctement les points de fixation et les charges ;
• Utiliser des boulons et éléments de fixation conformes aux spécifications du fabricant ;
• Préserver un espace de ventilation suffisant entre les panneaux et la surface de montage ;
• Éviter de pincer ou d’endommager les câbles avec les supports ou les bords des panneaux.

Pour les installations extérieures, protégez également les câbles contre l’eau stagnante, les frottements et les dommages mécaniques. Ils ne doivent pas rester immergés ni être soumis à des tensions excessives.

Pour un camping-car ou une autre application mobile, fixez soigneusement les câbles afin d’éviter qu’ils ne se desserrent, ne frottent ou ne subissent de traction pendant les déplacements.

• Étape 4 : Déterminer le mode de raccordement des panneaux solaires

Une fois les panneaux fixés, ne les raccordez pas immédiatement aux équipements en aval. Déterminez d’abord s’il convient d’opter pour un branchement en série, en parallèle ou mixte, en fonction des caractéristiques des panneaux et des limites d’entrée des équipements.

En cas de branchement en série, la tension de fonctionnement totale peut être estimée ainsi :

Tension totale ≈ Tension de fonctionnement d’un panneau × Nombre de panneaux

Vérifiez également que la tension à vide (Voc) totale ne dépasse pas la tension d’entrée maximale du régulateur de charge ou de la station d’énergie, notamment dans les conditions de température les plus défavorables.

En cas de branchement en parallèle, dans des conditions similaires, le courant total peut être estimé ainsi :

Courant total ≈ Courant de fonctionnement d’un panneau × Nombre de panneaux montés en parallèle

Vérifiez alors le courant d’entrée maximal et la puissance photovoltaïque maximale admis par l’équipement. La section des câbles et les dispositifs de protection doivent également être adaptés au courant du système.

• Étape 5 : Vérifier la tension et la polarité des panneaux solaires

Avant de raccorder les équipements en aval, vérifiez les bornes positive et négative de chaque groupe de panneaux solaires.

À l’aide d’un multimètre adapté, mesurez la tension et comparez-la aux caractéristiques indiquées sur la plaque signalétique des panneaux.

Vérifiez notamment les points suivants :

• La polarité des bornes positive et négative est-elle correcte ?
• La tension mesurée se situe-t-elle dans la plage d’entrée autorisée par l’équipement ?
• En cas de branchement en série, la tension à vide totale (Voc) reste-t-elle inférieure à la tension d’entrée maximale admissible ?
• En cas de branchement en parallèle, le courant maximal calculé reste-t-il inférieur au courant d’entrée maximal autorisé ?

En cas d’anomalie importante, ne poursuivez pas le raccordement. Vérifiez d’abord les panneaux, les connecteurs et le câblage afin d’identifier l’origine du problème.

• Étape 6 : Raccorder le contrôleur de charge ou la station d’énergie

Si l’installation utilise un contrôleur de charge indépendant, respectez l’ordre de raccordement indiqué dans sa notice. Les méthodes de câblage et les protections pouvant varier selon les modèles, ne reproduisez pas directement le branchement d’un autre système.

Si les panneaux solaires sont raccordés directement à une station d’énergie équipée d’une entrée solaire, vérifiez notamment :

• La puissance d’entrée solaire maximale ;
• La tension d’entrée maximale ;
• Le courant d’entrée maximal ;
• Le type de connecteur compatible.

Exemple : Si la puissance totale théorique des panneaux dépasse la puissance d’entrée solaire maximale de la station d’énergie, la puissance effectivement reçue par celle-ci reste limitée par sa capacité d’entrée maximale.

• Étape 7 : Raccorder la batterie et l’onduleur

Pour les systèmes équipés d’une batterie indépendante, vérifiez d’abord que sa tension est compatible avec le contrôleur de charge et l’onduleur, et que les caractéristiques de charge et de décharge sont adaptées.

Si une sortie en courant alternatif (AC) est nécessaire, raccordez un onduleur adapté. Pour le dimensionner, calculez d’abord la puissance totale des appareils susceptibles de fonctionner simultanément.

Exemple :

• Réfrigérateur : environ 150 W
• Éclairage : environ 40 W
• Ordinateur portable : environ 60 W

La puissance continue nécessaire est d’environ :

150 W + 40 W + 60 W = 250 W

Cependant, les appareils équipés d’un moteur, comme les réfrigérateurs, peuvent nécessiter une puissance de démarrage nettement supérieure à leur puissance nominale. L’onduleur doit donc être choisi en tenant compte à la fois de la puissance continue et de la puissance de démarrage requise.

• Étape 8 : Mettre sous tension et observer le fonctionnement réel

Lors de la première mise en service, ne branchez pas immédiatement plusieurs appareils électriques. Commencez par vérifier la puissance d’entrée solaire et l’état de charge de la batterie, puis connectez progressivement les appareils.

Par temps clair, observez la puissance d’entrée solaire à différents moments de la journée. Si elle reste nettement inférieure aux prévisions, vérifiez notamment l’ombrage, l’inclinaison des panneaux, leur mode de raccordement et l’état des câbles.

Pour les installations complexes sur toiture, raccordées au réseau ou nécessitant une intervention sur le tableau électrique, faites appel à un professionnel qualifié conformément aux normes et réglementations locales.

Comment choisir le panneau solaire adapté à ses besoins ?

Lors du choix d’un panneau solaire, comparez notamment les paramètres suivants :

Pour le camping, les voyages en camping-car ou l’utilisation mobile en extérieur, privilégiez un panneau combinant puissance, portabilité et résistance aux conditions extérieures. Le panneau solaire portable bifacial AFERIY AF-SA400 400 W utilise des cellules monocristallines bifaciales de type N, avec une puissance nominale de 400 W, une puissance de crête jusqu’à 500 W dans des conditions idéales et un rendement allant jusqu’à 25 %. Sa conception pliable, sa surface en ETFE et son indice de protection IP67 facilitent son utilisation en extérieur.

Pour une installation fixe sur un toit, un balcon ou dans un jardin, un panneau rigide peut être plus adapté. Le panneau solaire rigide AFERIY AF-SG120 120 W offre un rendement allant jusqu’à 23 %, une tension de fonctionnement (Vmp) de 18,9 V et une tension à vide (Voc) de 21,6 V. Son indice de protection IP68, son verre trempé et son cadre en alliage d’aluminium sont adaptés à une utilisation extérieure durable.

Le choix dépend principalement du type d’installation, de l’espace disponible, de la puissance recherchée et de la compatibilité électrique avec les équipements utilisés.

Questions fréquentes

Voici les réponses aux questions fréquentes sur le schéma d’installation de panneaux solaires en PDF.

1. Comment calculer la puissance nécessaire des panneaux solaires ?

Calculez d’abord la consommation quotidienne : Énergie quotidienne (Wh) = Puissance (W) × Temps d’utilisation (h)

Par exemple, un réfrigérateur de 100 W utilisé 8 heures, un éclairage de 20 W pendant 5 heures et un ordinateur de 60 W pendant 4 heures consomment environ 1 140 Wh par jour.

Avec 4 heures d’ensoleillement efficace, il faut théoriquement : 1 140 ÷ 4 ≈ 285 W

Prévoyez toutefois une marge pour tenir compte des conditions météorologiques, de l’ombrage et des pertes du système.

2. Pourquoi la recharge est-elle très lente ?

Vérifiez l’ensoleillement, l’ombrage et la propreté des panneaux, le branchement, la tension et le courant, ainsi que les limites d’entrée solaire de l’équipement. Contrôlez également les câbles et les connecteurs.

Pour évaluer les performances, privilégiez les mesures effectuées par temps clair à différents moments de la journée.

3. Pourquoi le système solaire ne peut-il pas alimenter certains appareils ?

L’onduleur peut être insuffisamment puissant si la puissance totale des appareils dépasse sa puissance nominale. Une capacité de batterie trop faible peut également limiter l’autonomie.

Il est donc important d’adapter la puissance solaire, la capacité de stockage et la puissance de sortie aux besoins.

4. Quand faut-il faire appel à un professionnel ?

Pour les panneaux solaires portables et les raccordements simples, suivez les instructions du fabricant.

Pour une installation sur toiture, un raccordement au réseau, une intervention sur le tableau électrique ou un système complexe de forte puissance, faites appel à un professionnel qualifié conformément aux normes et réglementations locales.

Conclusion

L’installation de panneaux solaires ne consiste pas simplement à relier les panneaux entre eux. Il faut vérifier la compatibilité des panneaux, du contrôleur, de la batterie, de l’onduleur et des dispositifs de protection. Avant l’installation, définissez vos besoins, dimensionnez les panneaux et le stockage, puis choisissez le raccordement en série, en parallèle ou mixte. Enfin, effectuez les raccordements et les vérifications nécessaires avant la mise en service.