Éclairage Public Solaire Photovoltaïque: guide pratique

1. Éclairage Public : Solaire Photovoltaïque - Définition

1.1 Principes Fondamentaux

Les principes fondamentaux de l'éclairage public solaire photovoltaïque reposent sur l'exploitation de l'énergie solaire. Ce système convertit la lumière solaire en électricité, qui est stockée dans des batteries. Ces batteries jouent un rôle crucial en alimentant, une fois la nuit venue, les luminaires d'éclairage public.

• Conversion efficiente de la lumière solaire en électricité.
• Stockage intelligent de l'électricité dans des batteries dédiées.
• Alimentation nocturne des luminaires, assurant ainsi un éclairage durable et autonome.

1.2 Impacts Environnementaux Positifs

L'empreinte carbone représente la quantité totale de gaz à effet de serre, principalement le dioxyde de carbone (CO2), émise directement ou indirectement par une personne, une organisation, un événement ou un produit. C'est une mesure essentielle pour évaluer l'impact environnemental d'une activité ou d'un processus sur le changement climatique.

Dans le contexte de l'éclairage public solaire photovoltaïque, la réduction de l'empreinte carbone signifie que ce système minimise les émissions de gaz à effet de serre en utilisant une source d'énergie renouvelable, le soleil, pour générer de l'électricité. En évitant la dépendance aux énergies fossiles, cette approche contribue positivement à la lutte contre le réchauffement climatique et à la création d'espaces publics plus durables et respectueux de l'environnement.

Avantages de la Réduction de l'Empreinte Carbone dans l'Éclairage Public Solaire :

• Minimisation des émissions de gaz à effet de serre.
• Utilisation durable de l'énergie solaire renouvelable.
• Conservation des ressources naturelles.
• Amélioration de la qualité de l'air et de l'environnement.
• Promotion d'un mode de vie respectueux du climat.

2. Éclairage Public : Composantes des unités de éclairage public solaire

2.1 Panneau Photovoltaïque

Le panneau photovoltaïque joue un rôle central en captant l'énergie solaire et en la convertissant en courant continu, un processus essentiel dans le système d'éclairage public solaire photovoltaïque.

Le principe de fonctionnement des panneaux photovoltaïques repose sur l'utilisation de semi-conducteurs, généralement composés de silicium. Ces semi-conducteurs sont dotés de propriétés spéciales qui leur permettent de réagir aux photons de la lumière solaire. Lorsque les photons frappent les cellules du panneau, ils libèrent des électrons dans le matériau semi-conducteur, générant ainsi un courant électrique.

Ce phénomène, connu sous le nom d'effet photovoltaïque, conduit à la création d'un courant continu. Ce courant est ensuite acheminé vers un circuit électrique où il est stocké dans des batteries pour être utilisé ultérieurement, notamment pendant les périodes où l'énergie solaire n'est pas disponible, comme la nuit.

En résumé, les panneaux photovoltaïques exploitent le potentiel des semi-conducteurs pour convertir l'énergie lumineuse solaire en électricité, offrant ainsi une source d'énergie renouvelable et durable pour l'éclairage public.

2.2 Batteries

Les batteries jouent un rôle essentiel dans le système d'éclairage:

• Elles stockent le courant continu généré par le panneau photovoltaïque.
• Ce stockage permet d'accumuler l'énergie solaire pendant la journée.
• L'énergie stockée est utilisée pour alimenter les luminaires pendant la nuit.

Dans les modèles les plus récents de luminaires LED solaires, les batteries sont modulaires et intégrées dans le bloc LED. Bien que cela soit plus ergonomique et diminue notre besoin en espace, cela offre quelques inconvénients que nous allons voir dans la section dédiée à cela.

2.3 Convertisseur de Courant

Vu que les luminaires fonctionnent avec un courant alternatif et non continu, le convertisseur de courant, composant 3, joue un rôle crucial dans le système d'éclairage public solaire. Ce composant intervient lorsque la nuit arrive, convertissant le courant continu stocké dans les batteries en courant alternatif.

Dans les modèles les plus récents de luminaires LED solaires, les convertisseurs de courant DC/AC sont modulaires et intégrés dans le bloc LED. Bien que cela soit plus ergonomique et diminue notre besoin en espace, cela offre quelques inconvénients que nous allons voir dans la section dédiée à cela.

2.4 Luminaire

Le luminaire est l'élément responsable de l'émission de lumière. Il utilise l'électricité fournie par le convertisseur de courant pour éclairer les espaces publics de manière écologique et durable.

2.5 Support

Le support est la structure sur laquelle le luminaire est fixé. Il assure la stabilité et l'orientation appropriée du luminaire pour maximiser l'efficacité de l'éclairage. Dans certains cas, le besoin de support n'est pas nécessaire, car le luminaire et le panneau peuvent être accrochés sur une façade.

2.6 équipements de Contrôle à Distance et d'Optimisation de la Consommation

Des équipements optionnels peuvent être ajoutés, incluant des éléments de contrôle à distance et d'optimisation de la consommation. Ces dispositifs, tels que les détecteurs de mouvement, permettent une gestion intelligente de l'éclairage en réduisant la consommation lorsque l'éclairage n'est pas nécessaire, contribuant ainsi à une utilisation plus efficace de l'énergie solaire.

3. Éclairage Public - Les Caractéristiques des Unités de éclairage public solaire

3.1 Panneau Photovoltaïque

• Efficacité de conversion : Mesure de la capacité du panneau à convertir la lumière solaire en électricité.
• Surface : Dimension du panneau, influençant la quantité d'énergie captée.
• Rendement en conditions variables : Capacité du panneau à fonctionner dans différentes conditions météorologiques.

Pour dimensionner le panneau photovoltaïque, il est essentiel de prendre en compte plusieurs paramètres. L'orientation de l'unité autonome d'éclairage public par rapport au soleil est cruciale, influant directement sur la quantité d'énergie captée. De plus, le niveau d'éclairement requis détermine la puissance du luminaire à installer.

En moyenne, un mètre carré de panneau solaire produit une énergie allant de 1000 kWh/an à 1500 kWh/an, selon l'ensoleillement de la zone géographique. Par exemple, un luminaire de 100 W nécessite environ 438 kWh pour fonctionner sur une année soit 1.2 kwh par jour.

Cependant, il est important de noter que les rendements du convertisseur impactent la capacité effective du panneau, diminuant l'énergie réellement disponible pour alimenter le luminaire.

3.2 Batteries

• Capacité de stockage : Quantité d'énergie que les batteries peuvent stocker.
• Cycles de charge et décharge : Nombre de fois que les batteries peuvent être chargées et déchargées.
• Efficacité de stockage : Mesure de la perte d'énergie lors du stockage dans les batteries.

Le choix du matériau utilisé dans la fabrication des batteries a un impact significatif sur leur durée de vie. Les batteries les plus répandues sont celles en plomb, mais leur durée de vie ne dépasse généralement pas 4 ans. En revanche, les batteries au nickel-cadmium peuvent atteindre jusqu'à 20 ans de durée de vie.

Par exemple, une batterie de 105 Ah et de 12 V peut stocker jusqu'à 1.27 kWh. Cependant, il est crucial de noter que cette capacité diminue au fil du temps. Il est donc essentiel de laisser une marge lors du dimensionnement des batteries pour garantir une performance optimale sur la durée de vie du système d'éclairage public solaire.

3.3 Convertisseur de Courant (Onduleur integré dans luminaire LED)

• Efficacité de conversion : Pourcentage d'énergie conservé lors de la conversion du courant continu en courant alternatif.
• Stabilité de sortie : Capacité du convertisseur à maintenir une tension de sortie stable.
• Fréquence de conversion : Nombre de cycles de conversion par unité de temps.

Aussi appelé onduleur, le convertisseur de courant joue un rôle central dans le système d'éclairage public solaire. Sa caractéristique la plus importante est son rendement, qui varie généralement entre 94% et 98%. Le rendement représente le pourcentage d'énergie conservé lors de la conversion du courant continu généré par les batteries en courant alternatif, assurant ainsi une utilisation optimale de l'énergie stockée.

Il est crucial que le convertisseur soit parfaitement étanche, répondant à la norme IP68, pour garantir sa protection contre les éléments extérieurs tels que l'eau et la poussière. Cette étanchéité assure la durabilité et la fiabilité du convertisseur dans des conditions environnementales variées.

3.4 Luminaire

• Intensité lumineuse : Mesure de la luminosité émise par le luminaire.
• Consommation énergétique : Quantité d'énergie utilisée par le luminaire pour produire de la lumière.
• Durée de vie : Temps pendant lequel le luminaire peut fonctionner efficacement.

En raison des limitations liées à l'énergie produite par un panneau solaire, il est fortement recommandé d'utiliser des luminaires . Les luminaires LED sont actuellement les moins énergivores sur le marché, offrant une solution efficace pour maximiser l'utilisation de l'énergie solaire disponible.

Les avantages des luminaires LED incluent une consommation énergétique réduite, une durée de vie plus longue, et une intensité lumineuse élevée. Ces caractéristiques en font un choix optimal pour les systèmes d'éclairage public solaire, garantissant une utilisation efficiente de l'énergie stockée pendant la nuit.

3.5 Support

• Matériel et Durabilité : Composition du support et sa capacité à résister aux conditions environnementales.
• Orientabilité : Possibilité d'ajuster l'orientation du luminaire pour maximiser l'exposition solaire.
• Installation : Facilité d'installation et de maintenance du support.

Le support est un élément critique du système d'éclairage public solaire, susceptible de causer des dommages importants en cas de chute. Les caractéristiques du support doivent être définies par une note de calcul prenant en compte la carte des vents de la zone. Si le site est exposé à des conditions maritimes, le support doit être traité avec une peinture thermolaquée ou fabriqué en aluminium plutôt qu'en acier, pour éviter la corrosion.

Aussi Si les supports sont destinés à accueillir des panneaux publicitaires, cette utilisation spécifique doit également être prise en compte dans la conception du support pour garantir sa stabilité et sa durabilité.

4. Coût de l'éclairage public solaire

4.1 Coût d'Acquisition

Le coût d'acquisition comprend tous les frais associés à l'installation initiale du système d'éclairage public solaire, tels que l'achat des panneaux solaires, des luminaires, des batteries, des convertisseurs, des supports, et les coûts liés à l'installation sur site. Il est essentiel d'évaluer soigneusement ces coûts pour déterminer le budget initial du projet.

Il est important de noter que les coûts d'acquisition peuvent être réduits si l'acheteur opte pour une solution intégrée, telle qu'une batterie et un onduleur déjà inclus dans le luminaire. Cependant, il faut garder à l'esprit que si l'une de ces composantes venait à connaître une défaillance, il pourrait être nécessaire de remplacer l'ensemble du luminaire. Le choix entre une solution intégrée et des composants séparés doit être fait en tenant compte des besoins spécifiques du projet et de la durabilité recherchée.

4.2 Coût de Maintenance

Le coût de maintenance englobe les dépenses liées à l'entretien régulier du système d'éclairage public solaire. Cela inclut les coûts de remplacement des composants défectueux, la vérification des connexions électriques, le nettoyage des panneaux solaires, et d'autres tâches nécessaires pour assurer le bon fonctionnement du système sur le long terme. Évaluer le coût de maintenance est crucial pour garantir la durabilité et l'efficacité continue du système.

5. Avantages et Inconvénients de l'éclairage public solaire

5.1 Avantages

• Énergie Renouvelable : Utilisation d'une source d'énergie propre et renouvelable.
• Autonomie : Systèmes indépendants du réseau électrique, adaptés pour éclairer les zones non raccordées au réseau basse tension.
• Économies d'Énergie : Réduction des coûts énergétiques grâce à l'utilisation de l'énergie solaire.
• Impact Environnemental Positif : Réduction de l'empreinte carbone et promotion de pratiques durables.

5.2 Inconvénients

• Coût Initial : Investissement initial parfois plus élevé que les systèmes d'éclairage traditionnels.
• Dépendance aux Conditions Climatiques : La performance peut être affectée par le manque d'ensoleillement.
• Entretien Nécessaire : Nécessite un entretien régulier pour assurer une performance optimale.
• Limitations de Puissance : Capacité limitée en comparaison avec des sources d'énergie traditionnelles.
• Nécessite beaucoup d'entretien près de la mer : Exposition aux conditions maritimes peut accélérer l'usure et nécessiter des interventions fréquentes.
• Présence d'oiseaux : Les zones proches de l'eau peuvent attirer des oiseaux, entraînant des besoins d'entretien supplémentaires.

6. Conclusion

L'éclairage public solaire photovoltaïque offre une solution innovante et durable pour répondre aux besoins d'éclairage dans les zones non raccordées au réseau basse tension. En utilisant une source d'énergie renouvelable, ces systèmes offrent une autonomie significative, réduisant la dépendance aux sources d'énergie traditionnelles.

Malgré quelques inconvénients tels que le coût initial et la nécessité d'entretien, les avantages environnementaux et économiques de l'éclairage public solaire en font une option attrayante. Le choix entre différentes technologies de luminaires et la conception adaptée aux conditions environnementales spécifiques sont cruciaux pour assurer la performance et la durabilité du système.

En conclusion, l'éclairage public solaire représente une avancée positive vers une utilisation plus efficace et respectueuse de l'énergie, contribuant ainsi à la création d'espaces publics durables et bien éclairés.