Un système électrique autonome pour résidence

Après 30 ans d'efforts des fabricants pour réduire les coûts et augmenter l'efficacité des équipements, il est aujourd'hui possible de vivre confortablement avec un système de production domestique d'électricité totalement autonome.

La combinaison des systèmes solaires photovoltaïque et d'éoliennes permet d'obtenir partout l'autosuffisance énergétique à un coût relativement abordable.

Description du système

Un système autonome peut être relié uniquement à une éolienne ou à une combinaison solaire/éolienne. L'éolienne produit des kilowatts à un coût de deux à trois fois inférieur au coût des kilowatts produits par l'énergie solaire photovoltaïque. Toutefois, dans certains lieux moins venteux, le solaire peut être une nécessité comme complément.

Il permet de régulariser le courant produit avant de l'accumuler dans les batteries. Le régulateur peut être combiné pour le solaire et l'éolien (voir illustration) mais les plus performants sont généralement spécifique au solaire ou à l'éolien.

Les batteries. Les batteries produisent une électricité en courant continu de 12 volts. Ce courant peut-être utilisé directement par des lumières, des pompes à eau ou des équipements fonctionnant sur le 12 volts conçus généralement pour les bateaux ou le caravaning.



L'ondulateur. L'ondulateur transforme le courant continu en courant alternatif de 110 volts.

Ce courant peut ensuite être utilisé pour tous les appareils électroménagers standard. De manière générale, ces appareils sont beaucoup moins coûteux à l'achat mais sont plus énergivores.


Par contre, cette situation change lentement au Canada. Il est de plus en plus possible de trouver des appareils fonctionnant sur le 110 volts et économes en électricité.

Des afficheurs muraux sont aussi essentiels pour comprendre les apports énergétiques respectifs des sources solaires ou éoliennes, l'impact de l'utilisation de chaque appareil et pour vérifier le bon fonctionnement des équipements comme les batteries. Les afficheurs indiquent la vitesse du vent, le voltage des batteries, la puissance fournie, etc.

Les panneaux de distribution. Deux panneaux de distribution avec disjoncteurs doivent être utilisés lorsqu'on fonctionne avec deux circuits à voltages différents, un panneau pour le 12 volts et un second pour le 110 volts.


Voici un exemple de salle de contrôle d'énergie solaire et éolienne.

Choix du système: solaire, éolien ou génératrice ?

L'énergie éolienne. L'énergie éolienne devrait être considérée comme la source d'électricité principale d'une maison autonome. C'est le mode de production le plus économique et le plus important. Il faut toutefois que le site dispose de suffisamment de vent pour les besoins de la maison et surtout que le vent y soit régulier. De manière générale, il est bon d'étudier divers sites avec un anémomètre durant quelques mois avant de décider de l'implantation de l'éolienne.

L'énergie solaire. La production d'électricité par cellules photovoltaïques coûte de deux à trois fois plus cher que l'électricité produite par éolienne. De plus, en hiver, ce système ne fonctionne que 3 à 4 heures par jour alors que l'énergie éolienne est disponible la nuit comme le jour. Par contre, l'électricité solaire doit généralement être combinée à un système éolien, comme système secondaire pour les jours où le vent est trop faible.

Une génératrice?Les génératrices à essence sont des appareils conçus comme système de sécurité en cas de panne des services publics. Ce sont des appareils bruyants et polluants qui ne devraient pas être utilisés pour la production d'électricité de manière courante.
Les génératrices au propane ou au mazout peuvent être utilisées de manière continue mais elles demeurent généralement plus coûteuses à opérer que les éoliennes et elles sont certainement plus bruyantes et plus polluantes tout en étant moins autonomes. Toutefois, elles peuvent s'avérer un ajout intéressant pour répondre à des besoins occasionnels nécessitant plus de puissance.

Combien ça coûte?

L'évaluation des coûts est très complexe. Elle dépend beaucoup du nombre d'équipements branchés, de la présence de panneaux photovoltaïques, de la hauteur de la tour sur laquelle est installée l'éolienne et de son mode d'ancrage. Voici quelques exemples.

Pour 5 000$. Pour une installation minimale avec éolienne seulement, fournissant un maximum de 1,4 kilowatt/heure et capable de faire fonctionner sur 12 volts une pompe à eau, quelques lumières, une télévision et un petit frigo, il faut prévoir un coût de 5 000$.

Pour 10 000$. Une installation assurant un maximum de 1,4 kilowatt/heure par le biais d'un système combiné solaire / éolien et munie d'autres équipements coûtera environ 10 000$ car les panneaux solaires ajoutent 2 000$ et l'ondulateur (transformateur) passe de 300 à 2 000$.

Pour 25 000$. Finalement, un système éolien pouvant fournir les besoins courants d'une maison de 1 200 pi.ca. équipée d'appareils à très haute efficacité énergétique coûtera environ 25 000$.

De manière plus détaillée voici un exemple d'installation et les coûts relatifs à chaque équipement pour une petite installation d'environ 10 000$:
Éolienne: 400 watts de puissance, peut produire environ 660kWhr par année avec un vent moyen de 22 km/h. Coût: 1 500$
Panneaux photovoltaïques: puissance 75 watts chacun X 4 unités = 300 watts. Coût total: 2 500$
Batteries de 6 volts: 8 unités d'une capacité de 225 ampères/heure chacune. Permet une autonomie d'environ 3 jours pour une petite maison. Coût: 1 000$.
Onduleur: 2 000$
Distribution: disjoncteurs, câbles contrôleurs, tableau de distribution. Coût: 2 500$
Reste ensuite les coûts d'installation qui sont très variables.

La tour: 1 500 ou 20 000$ ? Pour avoir un vent optimal, l'éolienne doit être positionnée à au moins 6 mètres ( 20 pi ) au-dessus de tout point situé dans un rayon de 35 mètres ( 120 pi ). Dans un champs, la tour de l'éolienne est peu coûteuse car elle est peu élevée, s'installe facilement et elle peut être stabilisée par des câbles d'acier sous forme de haubans.

Sur le sommet d'une montagne boisée, la situation est beaucoup plus complexe. La tour doit être plus élevée que le sommet des arbres et elle doit résister à la chute potentielle d'un arbre. Dans ce cas, la tour doit généralement être autoportante et coulée dans une base de béton. Le coût pour une tour de 35 mètres de hauteur ( 120 pi ) monte rapidement à 20 000$ pour les matériaux et la main d'oeuvre rendant l'opération beaucoup moins intéressante.

Un problème d'évaluation et de service

L'industrie de l'autonomie énergétique est actuellement naissante au Québec. Il existe à peine une vingtaine d'entreprises offrant des services d'évaluation énergétique pour maisons autonomes et très peu d'entre elles ont une expérience suffisante pour faire un calcul réaliste des besoins et une installation conforme. Installer les pales d'une éolienne à l'envers peut être corrigé mais une sous-évaluation des besoins énergétiques est plus dramatique. En effet, après avoir investi 25 000$ certains propriétaires se retrouvent avec des systèmes incapables de subvenir à leurs besoins et doivent se tourner vers l'achat d'une génératrice pour subvenir à 50% de leurs besoins. L'électricité fournie par une génératrice est très coûteuse et ne devrait servir qu'occasionnelement.

Avec service? De même, après avoir acheter des équipements européens fonctionnant sur le 12 volts, très peu de vendeurs de systèmes savent réparer ou entretenir un produit.

Réduire ses besoins. Dans tous les cas, il faut d'abord réduire les besoins énergétiques de la maison de manière drastique et utiliser toutes les formes d'énergies disponibles pour les appareils les plus énergivores.