Combien de panneaux solaires pour faire fonctionner un climatiseur

À mesure que les températures augmentent en raison du changement climatique, les climatiseurs deviennent des appareils essentiels permettant à de nombreux propriétaires de rester au frais pendant les mois d'été. Cependant, faire fonctionner un climatiseur peut augmenter considérablement les factures d’électricité. L’énergie solaire constitue une source d’énergie alternative renouvelable et de plus en plus abordable. La détermination du nombre optimal de panneaux solaires nécessaires pour alimenter un climatiseur dépend de facteurs tels que l'efficacité énergétique de l'unité AC, la puissance des panneaux solaires et la consommation électrique du ménage.

Cet article vous donnera un avis global sur vos panneaux solaires et comment calculer le nombre de panneaux solaires nécessaires au fonctionnement de votre climatiseur.

L'aperçu du fonctionnement d'une unité AC avec l'énergie solaire

Lorsque vous envisagez d'associer votre unité de climatisation à des panneaux solaires, la clé est d'aligner la production d'énergie des panneaux avec la consommation électrique de votre climatiseur. Tout est question de watts ; il s'agit de l'unité de puissance fondamentale pour mesurer à la fois la puissance des panneaux solaires et la demande énergétique de votre climatiseur.

La capacité de refroidissement de votre climatiseur, qui est souvent exprimée en tonnes ou en BTU, se traduit par sa demande en watts. 

• Climatisation centrale

Les systèmes de climatisation centrale ont tendance à avoir la consommation d'énergie la plus élevée, soit en moyenne entre 3 000 et 5 000 watts par heure. Pour faire fonctionner efficacement une unité centrale de climatisation, il faudra installer au moins 3 kilowatts (kW) de puissance de panneau solaire. Étant donné que la plupart des panneaux solaires résidentiels génèrent environ 100 watts, 30 panneaux seraient nécessaires pour générer ces 3 kW de puissance. Pour compenser entièrement la consommation électrique du climatiseur, il faudrait encore plus d'énergie solaire – environ 30 panneaux ou 3 kW de capacité.

• Grande unité de fenêtre

Les unités AC à grande fenêtre consomment en moyenne 1 800 à 2 500 watts par heure. Pour alimenter l’une de ces unités, il faudrait une installation solaire d’au moins 2 kW. Étant donné que chaque panneau de 100 W fournit 0,1 kW, 20 panneaux ou 2 kW de production solaire permettraient à l'unité de fonctionner pendant les heures de pointe de refroidissement. Pour alimenter pleinement la maison, il faudrait une capacité solaire supplémentaire.

• Unité de fenêtre moyenne

 Les unités de fenêtre moyennes ont des demandes de puissance comprises entre 1 000 et 1 800 watts par heure. Pour faire fonctionner efficacement l’une de ces tailles de courant alternatif, il faudrait installer au moins 1 kW ou 10 panneaux d’une capacité de 100 W chacun. Ce panneau solaire pourrait répondre à une grande partie des besoins de refroidissement les après-midi ensoleillés.

• Petite unité de fenêtre

Les plus petits climatiseurs de fenêtre ne consomment que 500 à 1 000 watts par heure. Un demi-kW ou 5 panneaux pourraient alimenter une de ces unités compactes pendant les périodes de fort soleil. Pour une compensation dans toute la maison, davantage d’énergie solaire peut être nécessaire.

Sortie du panneau solaire

• Utilisation légère AC (500 W) : 2-3 panneaux solaires
• AC pour pièce moyenne (1 000-1 500 W) : 4 à 6 panneaux solaires
• Climatisation centrale à usage intensif (3 000 W) : 10 à 12 panneaux solaires

Remarque : Le nombre de panneaux suppose que chaque panneau produit environ 300 watts dans des conditions idéales.

Voici un tableau：

Déterminer les besoins en panneaux solaires

Chaque climatiseur utilise une quantité d’énergie différente. Pour exploiter efficacement l’énergie solaire pour votre climatisation, vous devrez effectuer des calculs précis. Ici, nous verrons comment évaluer les demandes d'énergie de votre climatiseur et trouver la bonne quantité d'énergie solaire pour répondre à ces besoins.

Calcul des besoins en alimentation CA

Votre climatiseur a des besoins électriques spécifiques, généralement évalués en watts (W) ou en kilowatts (kW). Vérifiez les spécifications du fabricant pour les chiffres exacts. Un aspect central à considérer est le tonnage de l'unité, qui est lié à la capacité de refroidissement. Une tonne de refroidissement équivaut à peu près à 12 000 BTU (British Thermal Units) par heure.

• Unité AC de 1 tonne : environ 3 500 W à 4 000 W pendant le fonctionnement
• Courant de surtension : puissance momentanément plus élevée lors du démarrage du compresseur

Calculez la consommation d'énergie en wattheures (Wh), en tenant compte des heures pendant lesquelles vous faites fonctionner le courant alternatif. Voici une formule de base :

Heures de fonctionnement x Watts (W) = Watt-heures (Wh)

Mettez en italique la marque ou le modèle spécifique de votre climatiseur pour obtenir des valeurs de puissance précises, si elles sont connues, c'est-à-dire : Marque Modèle XYZ.

Évaluation de la production des panneaux solaires

La puissance d'un panneau solaire est généralement évaluée en watts crête (Wc), ce qui indique la puissance potentielle maximale du panneau dans des conditions de test idéales. Cependant, l’énergie réelle produite dans les installations réelles est généralement inférieure en raison de divers facteurs environnementaux et situationnels.

1. Heures d'ensoleillement: Le nombre d’heures d’ensoleillement direct qu’un panneau reçoit chaque jour a un impact considérable sur le rendement. Les zones avec moins de jours nuageux et plus d’heures de clarté connaîtront des rendements énergétiques annuels plus élevés. Les panneaux situés dans des endroits partiellement ombragés ou montés à des angles sous-optimaux produisent moins de puissance.
2. Ombres: Même l’ombrage partiel d’un seul module solaire peut réduire considérablement la production globale du panneau. Les arbres, bâtiments ou autres obstacles qui projettent des ombres sur les panneaux à tout moment de la journée diminuent l'efficacité. Il est préférable de monter les panneaux dans un endroit ouvert et non ombragé.
3. Angle du panneau: L'angle de montage des panneaux solaires par rapport au soleil influence également les performances. Les panneaux orientés directement vers le sud (dans l'hémisphère nord) et inclinés selon un angle proche de la latitude du lieu fonctionnent mieux. Des angles plus raides ou moins profonds entraînent une moindre exposition aux rayons du soleil.
4. Température: Des températures ambiantes plus élevées peuvent légèrement diminuer les performances d'un panneau. Les panneaux plus froids fonctionnent à leur efficacité nominale maximale, tandis que les panneaux très chauds peuvent sous-performer de 10 à 151 TP3T par rapport à leur indice Wp. Une bonne ventilation aide à réguler les températures.
5. Saleté et usure: Au fil du temps, la poussière, le pollen, les fientes d’oiseaux et autres débris s’accumulant sur les panneaux réduisent la transmission du soleil. Un nettoyage régulier permet de maintenir une puissance proche de la puissance nominale. Les panneaux plus anciens perdent également progressivement leur efficacité en raison de la dégradation des matériaux.

Vous calculerez la puissance de sortie attendue en wattheures (Wh) avec la formule :

Puissance nominale du panneau solaire (W) x heures d'ensoleillement maximales = wattheures quotidiennes (Wh)

Cela vous donnera une idée de la quantité d’énergie qu’un panneau solaire peut générer en une journée.

Faire correspondre les panneaux solaires à la demande des unités AC

Avec les besoins électriques de votre unité AC et la puissance attendue d'un panneau solaire standard, vous pouvez déterminer le nombre de panneaux solaires requis. Divisez la consommation quotidienne en wattheures de votre unité AC par la production en wattheures attendue par panneau :

Total des watts-heures (Wh) ÷ Watt-heures quotidiennes des panneaux solaires (Wh) = Nombre de panneaux solaires

N'oubliez pas de prendre en compte des panneaux solaires supplémentaires pour tenir compte de ces journées moins qu'idéales. Voici une représentation simple :

Assurez-vous que votre configuration peut gérer le courant de pointe de démarrage, qui nécessite généralement plus de puissance qu'une utilisation continue. Pensez également à pérenniser votre système pour toute mise à niveau potentielle de votre unité de climatisation.

Prendre en compte l’efficacité et la capacité

Lorsque vous envisagez de faire fonctionner votre climatiseur à l'énergie solaire, il est crucial de comprendre l'efficacité de l'unité et la capacité de votre panneau solaire. Ces éléments ont un impact direct sur le nombre de panneaux solaires dont vous aurez besoin.

Comprendre les évaluations d'efficacité énergétique : EER et SEER

Les indices de rendement énergétique (EER) et de rendement énergétique saisonnier (SEER) de votre climatiseur sont essentiels pour déterminer l'efficacité énergétique de votre système. 

L'EER montre l'efficacité avec laquelle l'unité peut refroidir une zone par rapport à la quantité d'énergie qu'elle consomme. Les climatiseurs sont divisés en cinq niveaux EER, les niveaux plus élevés signifiant une plus grande efficacité. Par exemple, un EER de 3,6 est plus efficace qu’un EER de 2,8.

Le SEER étend l'EER en prenant en compte l'efficacité d'une unité sur toute une saison de refroidissement. Il calcule la puissance de refroidissement totale par rapport à l'apport d'énergie total sur une période d'utilisation typique. Un indice SEER plus élevé signifie que le climatiseur nécessite moins d’énergie pour alimenter le refroidissement à long terme.

Depuis le 1er janvier 2023, la nouvelle mesure d’efficacité standard est SEER2. SEER2 utilise la même méthodologie de calcul que SEER mais avec des protocoles de test mis à jour qui reflètent mieux les installations du monde réel. Cela tient compte des pressions statiques externes plus élevées subies par les climatiseurs. En conséquence, les notes SEER2 ont tendance à être inférieures d’environ 4,51 TP3T aux notes SEER équivalentes. Cependant, un système avec un indice SEER2 donné fournira une efficacité supérieure d'environ 4,71% par rapport à un système avec un indice SEER équivalent.

Des valeurs EER et SEER/SEER2 plus élevées indiquent un climatiseur qui nécessite moins d’énergie pour fonctionner. Cela peut entraîner une réduction des coûts énergétiques lors du fonctionnement de l'unité, en particulier pour les systèmes alimentés par l'énergie solaire.

• Les climatiseurs centraux ont généralement un SEER compris entre 13 et 21.
• Un climatiseur de fenêtre a souvent un indice EER compris entre 8 et 12.

Par exemple, une unité AC d'une tonne, ce qui équivaut à 12 000 BTU, peut nécessiter :

• 1,5 à 2 kilowatts (kW) s'il est très économe en énergie.
• Plus de puissance si le rendement est inférieur.

Facteurs affectant l'apport solaire

L’énergie que vous pouvez exploiter de vos panneaux solaires dépend de :

1. Efficacité des panneaux : des panneaux à efficacité plus élevée convertiront plus de lumière solaire en électricité.
2. Climat : l'ensoleillement moyen de votre emplacement, appelé heures d'ensoleillement maximales, affecte grandement la production solaire.
3. Besoin en alimentation CA : mesuré en BTU, cela déterminera le nombre de kilowatts dont votre courant alternatif a besoin.
4. Installation : Une installation correcte garantit une exposition maximale à la lumière du soleil et donc une efficacité maximale.

Pour calculer vos besoins solaires :

• Notez les besoins en kW de votre CA (vérifiez les spécifications de puissance CA).
• Multipliez ce chiffre par les heures d'utilisation pour obtenir la consommation d'énergie quotidienne en kilowattheures (kWh).
• Divisez par les heures d'ensoleillement maximales de votre emplacement pour trouver la capacité de panneaux solaires requise.

Solutions de sauvegarde : utilisation de panneaux solaires hors réseau 

Lorsque vous envisagez une climatisation alimentée par des panneaux solaires pour des scénarios hors réseau, vous devez vous assurer que le système peut gérer non seulement la production d'énergie, mais également un stockage d'énergie adéquat pour les périodes où la lumière du soleil est rare.

Construire un système hors réseau

Pour faire fonctionner un climatiseur hors réseau, vous avez besoin d'un panneau solaire suffisamment puissant pour répondre aux demandes énergétiques du climatiseur. Commencez par calculer la puissance totale consommée par votre climatiseur par heure, puis évaluez les heures d'ensoleillement moyennes dans votre région pour déterminer le nombre de panneaux solaires. En règle générale, un système hors réseau robuste comprend :

• Panneaux solaires : nombre requis en fonction des besoins en puissance de votre climatiseur.
• Contrôleur de charge : Pour réguler la charge de votre parc de batteries et le protéger de la surcharge.
• Onduleur : pour convertir l'alimentation CC de vos panneaux et de votre batterie en alimentation CA pour votre climatiseur.

Intégration de la batterie de secours pour le stockage d'énergie

Les banques de batteries sont essentielles pour un fonctionnement ininterrompu du secteur après le coucher du soleil ou par temps nuageux. La capacité de votre parc de batteries, exprimée en ampères-heures (Ah), doit être suffisamment grande pour alimenter votre climatiseur pendant la période requise. Voici ce qui compose un système de sauvegarde :

• Type de batterie : choisissez parmi des batteries au plomb, au lithium-ion ou à l'eau salée, en tenant compte du cycle de vie, de l'efficacité et du coût.
• Capacité : calculez l'énergie totale nécessaire (en kWh) pour les heures pendant lesquelles vous prévoyez de faire fonctionner votre courant alternatif hors réseau et dimensionnez votre parc de batteries en conséquence.
• Entretien : Des contrôles réguliers garantiront l’efficacité et la longévité de votre parc de batteries.

Systèmes reliés au réseau et solutions solaires AC autonomes

Lorsque vous envisagez des panneaux solaires pour alimenter votre climatiseur, vous avez deux choix principaux : les systèmes connectés au réseau et les systèmes autonomes ou hors réseau.

Les systèmes reliés au réseau sont connectés au réseau énergétique municipal. Cela signifie que pendant que vos panneaux solaires produisent de l'électricité pendant la journée, tout excédent peut être renvoyé au réseau, vous donnant souvent un crédit auprès de votre fournisseur de services publics. Lorsque vos panneaux solaires ne produisent pas suffisamment d'énergie, comme pendant la nuit ou par temps nuageux, vous pouvez puiser de l'énergie du réseau pour faire fonctionner votre climatiseur. Pour un climatiseur de camping-car standard d'une puissance nominale d'environ 1 500 watts, vous auriez besoin d'un nombre important de panneaux et éventuellement d'une connexion au réseau pour garantir un fonctionnement cohérent.

Les systèmes hors réseau, en revanche, nécessitent un stockage suffisant sur batterie pour collecter et économiser l’énergie solaire. Pour faire fonctionner entièrement votre climatiseur indépendamment du réseau, vous devrez calculer avec précision la consommation d'énergie de votre climatiseur, en tenant compte des wattheures ou des kilowatts qu'il utilise, et la faire correspondre à la puissance que vos panneaux solaires peuvent générer.

Voici une comparaison rapide :

Dans l'ensemble, les systèmes reliés au réseau offrent une intégration plus transparente avec l'infrastructure électrique existante, tandis que les systèmes autonomes offrent une indépendance énergétique mais nécessitent un investissement initial plus important et une gestion prudente de l'énergie.

Financer votre projet de climatisation solaire

Investir dans des panneaux solaires pour votre système de climatisation peut entraîner d’importantes économies d’énergie au fil du temps. Il est important de gérer judicieusement les aspects financiers pour maximiser ces avantages.

Trouver des subventions et des prêts

Votre voyage vers la climatisation à énergie solaire commence par la découverte de programmes d’aide financière qui peuvent vous aider à couvrir les coûts initiaux. Les subventions sont excellentes car elles ne nécessitent pas de remboursement, et il existe plusieurs programmes gouvernementaux et privés visant à promouvoir l'adoption de l'énergie solaire. Par exemple, le gouvernement fédéral offre parfois des crédits d'impôt pour les installations solaires, et votre État peut proposer des incitations supplémentaires.

Les prêts, en revanche, doivent être remboursés avec intérêts, mais ils vous permettent de démarrer votre projet immédiatement et de le rembourser au fil du temps. Les prêts solaires peuvent être obtenus auprès de diverses institutions financières, et certaines peuvent offrir des taux préférentiels pour les investissements économes en énergie.

Voici un bref format pour guider votre recherche :

• Subventions fédérales et crédits d'impôt : recherchez la base de données des incitations publiques pour les énergies renouvelables et l'efficacité (DSIRE).
• Programmes spécifiques à l'État : contactez le bureau de l'énergie de votre État pour des programmes sur mesure.
• Prêts à l'énergie solaire : comparez les offres des coopératives de crédit, des banques et des sociétés d'investissement vertes spécialisées.

Calcul du retour sur investissement pour les systèmes solaires AC

Le calcul du retour sur investissement (ROI) d'un système solaire AC implique d'évaluer l'équilibre entre votre coût d'installation et les économies que vous réaliserez au fil du temps. Tout d’abord, déterminez le coût total de votre système, puis estimez la consommation d’énergie que vous compenserez avec vos panneaux solaires. Ce calcul consiste à identifier votre consommation moyenne d’électricité pour le refroidissement et à comprendre la production de vos panneaux solaires.

Seuil de rentabilité : c'est à ce moment-là que votre épargne est égale au coût de l'investissement. Pour trouver ce point, divisez le coût total de votre installation de panneaux solaires par les économies annuelles sur votre facture énergétique.

Examinons quelques chiffres :

Exemple:

• Coût total : $10 000
• Économies annuelles : $1 200

Seuil de rentabilité (unités) = Coûts fixes / Marge de contribution par unité

En comprenant les mécanismes financiers disponibles pour les projets de systèmes solaires et les avantages à long terme qu'ils entraînent, vous vous positionnez pour une solution de refroidissement domestique écologique et rentable.

En résumé, dimensionner correctement un panneau solaire pour faire fonctionner un climatiseur implique de prendre en compte les besoins en énergie du climatiseur, l'emplacement et l'exposition au soleil des panneaux solaires, ainsi que les demandes supplémentaires en électricité. Avec une conception de système appropriée, l’énergie solaire peut fournir une puissance partielle ou même totale à un climatiseur, réduisant ainsi les coûts des services publics et la dépendance aux combustibles fossiles. À mesure que la technologie des panneaux solaires et du stockage d’énergie continue de progresser, les propriétaires auront une capacité encore plus grande à compenser les charges de refroidissement saisonnières élevées avec une énergie solaire propre et renouvelable. Une planification et une installation appropriées peuvent aider à maximiser les économies d’énergie potentielles d’un système de climatisation à énergie solaire.