Comment choisir ses panneaux solaires ?

panneau solaire flexibleLes 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.

Je vais donc partager ici plusieurs éléments susceptibles de vous guider et vous permettre d’effectuer un choix en pleine connaissance de cause.

Panneaux flexibles ou panneaux rigides ?

panneau solaire flexibleLes 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).
Le plus souvent, on ajoute une structure porteuse qui rigidifie les panneaux et les protège. En effet, chaque choc sur une cellule diminue localement son rendement. Avec des chocs multipliés, la puissance totale du panneau diminue de façon significative et définitive. C’est le point faible de la flexibilité.

panneau solaire rigideLes 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 .
Une exception cependant : Christophe Dugué, qui travaille chez un fabricant français, a construit lui-même un panneau rigide et léger, en monocristallin. Il l’a expérimenté durant le Sun Trip Tour 2017. Stéphane Bertrand a pu lui aussi bénéficier de ce prototype sur 12 000 km lors du Sun Trip 2018. Cet été, nul doute que nous reverrons ces panneaux extra-ordinaires puisque Christophe Dugué et son épouse participent au Sun Trip Tour 2019. Malheureusement, ces panneaux ne sont pas encore commercialisés.

Les caractéristiques électriques des panneaux

La puissance d’un panneau est proportionnelle au nombre de cellules photovoltaïques qui le composent. La cellule photovoltaïque est l’unité de base d’un panneau, elle produit une puissance électrique de l’ordre de 3 Watts sous une tension de 0,5 à 0,6 Volts.
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.

Daniele Gonano salon auto paris 2018 Le concepteur d’un vélo solaire est donc face à une équation avec de nombreux paramètres s’influençant les uns les autres:

  • choix de la surface de panneaux pour la puissance totale souhaitée,
  • choix des dimensions et de l’endroit où les installer selon le type de vélo,
  • installation en série ou en parallèle en fonction du régulateur solaire (tension et courant),
  • choix du type et du nombre de régulateurs (MPPT boost  ou non).

Les cellules photovoltaïques du panneau solaire

Deux principaux types de cellules peuvent composer les panneaux. Pour un vélo solaire, en raison du rendement plus élevé, c’est le silicium monocristallin qui est le plus approprié.

cellule au silicium monocristallin Cellules au silicium monocristallin
– très bon rendement, d’environ 200Wc/m²
– durée de vie de ~30 ans.
– coût plus élevé que le silicium polycristallin.
cellule photovoltaïque au silicium polycristallin Cellules au silicium polycristallin
– rendement d’environ 150Wc/m², donc inférieur au monocristallin,
– durée de vie de ~30 ans.
– coût plus économique que le silicium monocristallin.

Mais tout dépend des besoins de l’utilisateur : Barnabé Chaillot, rencontré pendant le prologue du Sun Trip 2018, a fait le choix le plus économique [en savoir plus…].

La qualité des cellules photovoltaïques

Le rendement d’un panneau dépend de la qualité des cellules photovoltaïques qui le compose mais peu de fabricants de panneaux mentionnent la “classe” des cellules utilisées. Elle impacte fortement le coût de construction du panneau, et par conséquent, son prix de vente. Pour notre usage,  trois niveaux de qualité de cellules sont disponibles:

cellule photovoltaïque de classe Acellules 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”.
cellule photovoltaïque de classe Ccellules 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.

Suite… Tout savoir sur le rendement des cellules photovoltaïques !