Panneaux solaires, comment optimiser leurs rendement et conserver un bateau exploitable ?

Bonjour à Tous,

Les panneaux solaires, surtout à fort rendements, sont très sensibles :
- aux ombres (même très partielles, ex antenne VHF -50% du panneau),
- à leurs non perpendicularité par rapport aux rayons du soleil (ex quelques °, -30%),

Afin d'autoriser une autonomie suffisante, à bord d'un voilier, les panneaux solaires nécessitent :
une "surface relativement importante", (fonction du bilan d'énergie (ça fait peur), et du programme de navigation envisagé).

Une surface qui devrait être le plus perpendiculaire possible, par rapport aux rayons du soleil.

Une surface qui doit être hors de portée des ombres, des pas, et des coups et en plus,

laisser le pont exploitable et accessible, pour les manœuvres.

Cette surface est impossible à trouver, autrement que sur un portique de poupe.

Sur un portique de poupe, il n'est pas envisageable d'orienter (manuellement au automatiquement) des panneaux solaires, d'une "surface relativement importante", avec un système à 2 axes classique, tel que :
1) Azimut (angle horizontal) et
2) Elévation (angle vertical),
comme les petites antennes de poursuite de satellite (DVB-S ou SatCom).

Néanmoins, il peut est envisageable de disposer d'un système à 2 axes horizontaux en quadrature, tel que :
1) Tangage (+et-) perpendiculaire à l'axe du bateau ou parallèle à un portique de poupe,
2) Roulis+Gite (+et-) parallèle à l'axe du bateau.

Quelques portiques de poupes, disposent d'un système à 1 axe, tel que
(1) Tangage, qui pour des raisons pratiques, n'ont souvent pas un basculement symétrique, par rapport à l'horizontal.

Quelques supports d'antenne radar intègrent un système à 1 axe, tel que
(2) Roulis+Gite, système pendulaire).

Voir image jointe 1 et 2

Précautions à prendre,
Le système complet doit :
Ne pas être trop lourd (on est loin du centre de gravité souhaité)
Ne pas être trop compliqué.
Ne pas créer ses propres ombres
Par exemple, dans l'image, lorsque les axes couplés, sont orienté à plus de 30°, des ombres apparaissent sur les panneaux voisins.
Cet angle peut être augmenté si les panneaux sont plus espacés,
mais au détriment du ratio Energie par Jour / Encombrement disponible.

Voir images jointes 3

Contrairement au radar, l'automatisation ne peut être obtenue par simple méthode pendulaire (le soleil se déplace sur l'horizon).

L'automatisation (facultative) peut être complétée, aux moyen de :
2 vérins à moteurs pas à pas,
1 unité de commande de type ARDUINO,
1 capteur d'ensoleillement (4 capteurs de lumière en quadrature),

De nombreux algorithmes à 2 axes Azimut / Élévation, existent.
La partie commande de poursuite et de puissance est directement transposable pour 2 axes Tangage / Roulis+Gite.
La partie détermination du (re)calage initial, est compliquée par l'instabilité intrinsèque du cap et de l'assiette du bateau, mais peut être grandement simplifiées et fiabilisées par la récupération de ces informations, du systèmes de navigations.

Un système de lissage / glissant des données, devrait réduire le travail des 2 actionneurs, à la seule compensation
du déplacement du soleil et du changements durables de routes et de l'attitude, du bateau.

Un mode dégradé de type "Travaux, Hivernage ou Tempête", devrait repositionner tous les Axes à 0°, et mettra le système hors service.

Avez-vous déjà rencontré un tel système d'orientation de panneaux solaires ?

Existe-t-il des solutions, autres que de perdre 60% de l'énergie disponible
(si les panneaux étaient au calme, dans un jardin bien orientés)

Cordialement

L'équipage
08 avr. 2020
08 avr. 2020
1

Pas tout lu, mais si tu veux des panneaux orientables dans tous les sens, il te faut les monter sur boule... Les miens étaient montés ainsi et étaient orientables dans tous les sens... Si je trouve une photo, je te la mets.

08 avr. 2020
0

Salut menhir, effectivement c'est mieux et plus simple avec les boules mais où les trouves-tu ?

08 avr. 2020
0

Vu sur un bateau, un système avec une rotule de stick et 4 'haubans' réglable. Des dires du proprio, c'était inspiré des truc et astuces de ministe.
Après... c'est pas automatique

08 avr. 2020
0

Pas besoin d'automatisme, un point fixe sur rotule ou embase de mât de windsurf en caoutchouc avec des haubans, je trouve ça génial !

08 avr. 202008 avr. 2020
0

Super intéressant, j'ai tout lu.
Novice, je ne connais pas de tel système. Je pensais que tu proposais un DIY.
Quelques petites questions au passage, à propos du système automatisé :

"1 capteur d'ensoleillement (4 capteurs de lumière en quadrature) : "
si tu peux expliquer très succinctement le principe ?

"Un système de lissage / glissant des données :"
quelle est la stratégie pour dissocier les mouvements du soleil de eux du bateau ? tu appliques une sorte de filtre passe-bas ?

Question bête :
le système ne consomme-t-il pas plus d'énergie que ce qu'il permet de gagner ? ou un ratio médiocre ?

Adepte du "keep it light, keep it simple", comment évaluerais-tu le ration gain énergétique / emmerdes potentielles ?

08 avr. 2020
0

On aperçoit les panneaux orientés sur une des photos de mon profil mais malheureusement, pas de photos du dispositif. Il s'agit de monter l'ensemble sur une boule de résine bloqué par un système s'inspirant de ce qu'on trouve pour bloquer les roues de vélo (système à vis avec bloqueur). Mais là on est dans le fabrication ad-hoc. C'est une relation d'Hendaye à l'époque qui m'avait fabriqué ce système.

08 avr. 2020
2

un voilier qui navigue ça bouge sans arrêt ,ton système de poursuite automatique va te bouffer tout le courant que tes panneaux vont générer ,et si tu mets une base de temps il ne seront jamais bien orientés et produiront encore moins .
les orienter manuellement soit sur une rotule ou sur une barre est la solution la plus simple et la plus efficace ,de toutes façons en mer ,comme on ne navigue plus on n'a rien a faire ,ça occupe .
alain

08 avr. 202016 juin 2020
0

Salut,

Optimisation du rendement et solidité vont vite clasher en compromis. J'en vois des panneaux sur rotule sur "mat" tels des héoliennes, des fois. Question prise en vent je ne suis pas convaincu quand je vois ça.

Optimisation et réalisme de la vie au mouillage vont vite chasher aussi. Avec le bateau qui tourne dans tous les sens au mouillage, c'est une histoire de fou que d'essayer de l'optimiser manuellement tout le long de la journée. Il faudrait l'automatiser.

ma solution est une configuration fixe moyennée optimale, par tout orientation par rapport au soleil, et par tout moment de la journée. Un compromis donc. 100% de l'install n'est jamais 100% orientée dans la bonne direction du soleil. Mais c'est de loin la config la plus idéale que j'ai pu trouver.

Ca donne:
- 2 flexibles horizontaux sur le bimini.
- 2 rigides à - 30° sur chaque balcon arrière.

Me concernant, voici des photos. Orienté solidité.

  • j'ai fait rajouter un étage à chaque balcon arrière.

  • Les liaison pivots des cotés long des panneaux sont des NOA. noa.se[...]ebshop/ Elles sont faites pour serrer et garder un angle. Donc il faut gratter le polymère à l'intérieur à la DREMEL pour qu'elles restent coulissantes et bien tournantes même serrées à bloc

  • les 4 cotés longs sont renforcés, doublés par un autre profil alu à l'intérieur. (je voulais rajouter des profils alu en vertical mais je les ai oublié sur un ponton ...)

  • Les autres liaisons pivots sont là pour tenir le trépied. C'est de la ferrure que l'on trouve chez tous les ships. Coté panneaux il faut bien ajouter du scotch mousse pour se prémunir de électrolyse alu/inox. Coté balcon des Colliers Colsons de chaque coté pour pas que ça parte sur les cotés. Ces liaisons pivotent parfaitement pour permettre n'importe quel angle de panneau.

  • les trépieds. J'avais d'abord reconverti deux épuisettes Décathlon. Deux vis en moins et hop on a des supers trépieds télescopiques. Perdus dans l'eau par un jour de gros clapot et vent. Remplacés par des manches à balai. Ca flotte et ça coûte rien. ET tu en trouves partout dans le monde si besoin.

  • les fils rouge et noir qui pendent, c'est un dépannage de connexion MP4 qui avait pris l'eau avant hier. Deuxième fois que dépanne ces cables. La première fois, je les avait passé bien proprement ç l'intérieur du tube inox du bimini pour faire joli. Joli mais pas solide. Ca a frotté et ça c'est corrodé contre un des trous. Comme quoi hein. La deuxième fois j'ai mis proprement les fils le long du bimini sur la coté extérieure du bateau avec du Colson. Plus solide. Invisible derrière le panneau rigide et visible sur 40cm en partie haute de bimini.

  • deux flexibles sur le bimini. Je ne recommande absolument pas. Ca marche très mal. Si j'avais su, j'aurai fait comme le plus malin de tout ceux que j'ai vu à Pasito Blanco. 2 rigides carré sur les arceaux dubimini en remplacement de la toile. Et des tubes renforts en INOX sur l'avant et l'arrière sur le tableau arrière. Ca c'est malin.

08 avr. 2020
0

il vaut peut-être mieux des panneaux légèrement moins performants en puissance crête, mais plus tolérants sur l'ombre. cela se voit sur les essais.
cellules montées en // et pas en série me semble-t-il avoir lu.

08 avr. 2020
0

( la chambre à air et le scotch jaune n'ont rien à voir dans l'install, c'est pour la ligne de traîne que je ramène au winch ^_^ hihihi )

08 avr. 202016 juin 2020
5

Mouais ... belle mastu...tion intellectuelle, pour ma part je n'ai jamais vu de tel montage et pourtant ici aux Antilles il y en a des PS sur les bateaux.
Quant à tes PS "à fort rendements très sensibles" il vaut mieux les oublier (si tu n'exagères pas un peu) car -50% pour l'ombre d'une antenne VHF je n'y crois pas.

Les miens (2 TrinaSolar de 190w avec un rendement de 17%) ne sont pas de la toute dernière génération néanmoins avec une puissance théorique de 380w j'arrive à en "extraire" 446w (mon record actuel) et 2 kw en une journée. Ils sont montés sur un portique avec une orientation 1 axe horizontal et perpendiculaire au bateau
Ce montage avec 1 seul axe suffit largement dans les zones d'alizés les bateaux étant orientés (au mouillage) le plus souvent est-ouest comme la course du soleil.
Pas de moteur ou autre asservissement sophistiqué juste orientés manuellement et cela suffit très largement, en tout cas pour moi.

Ton truc est un exercice d'école mais dans la pratique je n'y crois pas.

08 avr. 2020
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quand je descend à Madère, tribord amure mes panneaux sont ombrés quapar le spi ou le code 5.

09 avr. 202016 juin 2020
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J'avais des supports unifix (2 de 50w, mais existe aussi pour 100w) sur mon voilier. Ils ont pris jusque 60noeuds de vent, ça bouge mais ça ne pli pas. Je les ai utilisé 2 ans et 20 000mn avant de revendre le bateau. Ils étaient encore parfait.
C'est orientable dans tous les sens super en nav et au mouillage.

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