Après plusieurs jours de pluie, le soleil est revenu ! Il est légèrement voilé mais peu importe : je suis trop impatient de tester les panneaux solaires reçus trois jours plus tôt! Je vais les comparer aux panneaux achetés en 2017 et 2018.
Même si ce test n’a pas de valeur scientifique, les observations m’ont paru suffisamment intéressantes pour être publiées.
Les panneaux en test
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panneau A puissance spécifiée : 50Wc nominal nombre de cellules : 4 x 4 = 16 fabricant des cellules : non spécifié classe de cellules : non spécifiée provenance : achat auprès d’un revendeur réputé sur internet prix pour 2 x 50Wc : 284 € en 2017 |
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panneau B puissance spécifiée : 100Wc nominal nombre de cellules : 5 x 6 = 30 fabricant des cellules : non spécifié classe de cellules : classe C (défauts visibles) provenance : achat sur un célèbre site de vente aux enchères prix : 135 € en 2018 |
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panneau C puissance spécifiée : 110Wc nominal nombre de cellules : 5 x 6 = 30 cellules : Sunpower™ Maxeon classe de cellules : classe A provenance : achat auprès d’un fabricant prix : 350 € (~395 USD) en 2019 |
Mesure de la puissance instantanée des panneaux
Ne disposant pas d’appareil de mesure de l’énergie donnée par le soleil, il ne m’était pas possible de mesurer le rendement réel de chaque panneau.
J’ai donc choisi de mesurer la puissance instantanée des panneaux avec des wattmètres, dans les conditions d’ensoleillement du moment. Et j’ai comparé 2 à 2 les panneaux reliés chacun à un régulateur de charge identique chargeant la même batterie.
Puissance mesurée avec les panneaux B et C
Puissance mesurée avec les panneaux A et C
Réserves relatives au protocole de test
Divers éléments pourraient impacter le résultat des mesures et leur analyse :
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- dates de fabrication différentes, dans un contexte de progression régulière du rendement des cellules;
- différence d’état de vétusté et d’usage des panneaux : panneau C totalement neuf, panneau B ayant parcouru plusieurs milliers de km (vibrations + chocs), panneau A de 2017 jamais utilisé et stocké;
- différence d’étalonnage des wattmètres non certifiés;
- mesures effectuées par soleil voilé (refaire le test dans d’autres conditions d’ensoleillement).
Toutefois, ces éléments ne sauraient remettre en cause fondamentalement les résultats obtenus.
Calculs et résultat
Le panneau C étant le plus puissant, je l’ai pris comme référence. J’ai calculé le rapport entre la puissance produite par le panneau A ou B et la puissance produite par le panneau C. Le tableau ci-dessus présente l’efficience relative des panneaux A et B en référence au panneau C qui a donc une efficience de 100%.
Poussant la réflexion plus loin, j’ai imaginé une augmentation de la surface de panneaux A ou B pour pour obtenir la même puissance que le panneau C. J’ai alors calculé le coût en panneaux A ou B correspondant, et la surface de panneau correspondante.
NB : j’ai pris en compte la différence du nombre de cellules (panneau A: 16 cellules, panneaux B et C: 30 cellules).
À l’observation de ce tableau, on peut émettre les remarques suivantes:
Puissance réelle :
- les panneaux A et B ont une puissance presque identique alors que le panneau A est 2 fois plus cher que le panneau B;
- la puissance du panneau C est presque double de celle des panneaux A et B.
Prix pour obtenir la même puissance réelle :
- à puissance égale, le panneau A est 71% plus cher que le panneau C;
- à puissance égale, le panneau B est 21% moins cher que le panneau C.
Surface pour obtenir la même puissance réelle :
- à puissance égale, les panneaux A et B occupent 90% de surface de plus que le panneau C (NB : tout cycliste solaire sait combien la place est limitée , sur un vélo ou une remorque).
Remarques personnelles
Des critères objectifs et subjectifs avaient guidé mes achats :
- en 2017, je découvrais totalement l’univers du panneau solaire, cela m’avait rassuré d’acheter à une grande enseigne reconnue, les nombreux échanges par téléphone et par courriel m’avaient donné confiance.
- en 2018, je souhaitais expérimenter un format de panneau peu répandu (6×5 = 30 cellules) et je n’avais trouvé sur le marché que ces panneaux à bas prix.
- en 2019, j’ai eu l’envie et l’opportunité d’investir dans un équipement de qualité, pour augmenter les performances de mon vélo.
Conclusions
- Un prix élevé n’est pas toujours une garantie de performance du matériel.
- Des panneaux de rendement moindre (50%) ont un impact fort sur le vélo solaire: autonomie 2 fois plus faible ou installer 2 fois plus de panneaux. Dans les deux cas, cela dégradera le confort pu la sécurité du cycliste.
- Une dépense plus élevée pour un matériel de qualité représente à terme une économie: le rapport qualité/prix est bien meilleur.
Sans compter les autres bénéfices : autonomie, maniabilité, performance…
Lors de mes premières recherches de panneaux, j’ai lu que le rendement de telle cellule en silicium monocristallin était de 15%, telle autre 20% et certaines 22% (en 2017). Aujourd’hui en 2019, les meilleures atteignent 25%.
Le cycliste solaire est donc tenté d’acquérir les cellules à “haut rendement”. Et pourquoi pas les meilleures du moment ?
Les panneaux photovoltaïques sont l’élément clé du vélo solaire : ils convertissent l’énergie du soleil en énergie électrique utilisable directement par le moteur et/ou pour la recharge de la batterie. Lorsqu’on se lance dans l’aventure de la construction d’un vélo solaire, on est un peu perdu devant la diversité des offres.
Les panneaux flexibles: c’est le type de panneaux le plus fréquemment utilisé pour les vélos solaires. Les raisons sont leur légèreté (de 3 à 5 kg pour 200Wc) et le bon rendement énergétique des cellules en silicium monocristallin qui les composent (ratio entre énergie électrique récupérée/ énergie solaire reçue).
Les panneaux rigides: ils sont robustes, à l’épreuve des intempéries comme la grêle; ils sont prévus a priori pour une installation sur bâtiment. Ils sont très lourds (15 à 18 kg pour 200Wc). Leurs cellules photovoltaïques sont souvent en silicium polycristallin au rendement énergétique moindre que le monocristallin. Pour ces raisons, ils sont rarement utilisés sur les vélos solaires .
Les caractéristiques électriques sont mentionnées par les constructeurs. Les principales sont la tension de service (Vmp en Volts) et le courant maximum en cas d’ensoleillement maximum (Imp en Ampères). Selon l’assemblage des cellules, en série et/ou en parallèle, des panneaux de même puissance peuvent avoir des tensions de service et courants maxi différents.
Le concepteur d’un vélo solaire est donc face à une équation avec de nombreux paramètres s’influençant les uns les autres:
Cellules au silicium monocristallin
Cellules au silicium polycristallin
cellules de “classe A”: elles sont de très bonne qualité, sans défaut visible et leurs caractéristiques électriques correspondent exactement aux spécifications définies par le fabricant. Les panneaux solaires construits avec cette classe de cellule sont donc les plus chers.
cellules de “classe B”: elles sont de bonne qualité qui présentent peu de défauts visible. Leur rendement est proche ou légèrement inférieur aux cellules de “classe A”.
cellules de “classe C”: elles présentent des défauts visibles qui affectent leur performance (ex: cellules ébréchées, fissurées…). Leur rendement est évidemment moins bon, ces cellules sont utilisées pour réaliser les panneaux économiques.
cellules de “classe D”: elles présentent des cassures ou sont incomplètes. Elles peuvent être retaillées puis réassemblées dans des panneaux de petite dimension, mais, le plus souvent, leur silicium est recyclé pour fabriquer de nouvelles cellules.