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Les systèmes nécessaires au fonctionnement des lampes solaires
Les projecteurs solaires utilisent quatre composants principaux pour convertir l’énergie solaire en électricité utilisable afin de s’alimenter eux-mêmes. Au début du processus, le panneau solaire capte la lumière du soleil et déclenche l’effet photovoltaïque afin de produire de l’électricité en courant continu (CC). Pour fabriquer des panneaux solaires commercialement exploitables, les entreprises utilisent des matériaux monocristallins dont le rendement en production d’électricité est compris entre 15 % et 22 %. Afin de convertir la lumière solaire en électricité utilisable, le panneau solaire doit transformer l’énergie lumineuse en énergie électrique.
Les étapes du processus de l'éclairage solaire
Une fois que le panneau solaire a collecté suffisamment d'électricité, il commence à l'acheminer vers la batterie. Afin d'éviter toute surcharge de la batterie et toute décharge trop profonde, un régulateur de charge est ajouté pour contrôler le flux électrique. Les technologies de batteries au lithium-ion et de batteries LiFePO4 offrent une durée de vie utile supérieure à dix ans, avec plus de 2 000 cycles de charge. La batterie permet aux luminaires de fonctionner pendant 12 heures sans être raccordés à un réseau électrique pour la recharge, ce qui signifie que les luminaires peuvent être utilisés en dehors des réseaux électriques.
Illumination
Dès que le soleil se couche, des capteurs de lumière, associés à des luminaires LED haute efficacité, sont automatiquement activés pour éclairer les zones concernées. Selon l’installation et la configuration, les luminaires LED peuvent produire entre 3 000 et 8 000 lumens. L’ensemble du processus, de son début à sa fin, est entièrement géré numériquement, ce qui permet d’éliminer le câblage et de réduire en moyenne de 70 % l’empreinte carbone par rapport aux luminaires filaires (Revue de l’énergie renouvelable, 2023).
Facteurs importants à prendre en compte lors de l’évaluation de la qualité des projecteurs solaires
Lumens, largeur du faisceau et impact global de l’éclairage
Le niveau d'éclairage et la zone de répartition de la lumière sont mesurés en lumens. Ainsi, plus le nombre de lumens est élevé, plus la surface éclairée est grande. Un projecteur solaire capable d'éclairer une allée ou le périmètre d'une propriété doit produire un minimum de 1000 lumens et peut atteindre jusqu'à 2000 lumens. Il convient de noter que l'angle du faisceau détermine la zone couverte. Un faisceau large, avec un angle de 120 degrés, permet d'éclairer une surface comprise entre 500 et 1000 pieds carrés, tandis qu'un faisceau plus étroit, avec un angle de 90 degrés, sera concentré sur une zone précise. Une allée typique, conçue pour accueillir au maximum deux véhicules, peut utiliser jusqu'à environ 1500 lumens, avec un faisceau d'un angle de 120 degrés. Grâce à un choix approprié de projecteur solaire, les zones sombres peuvent être éclairées tout en préservant l'énergie. Les projecteurs solaires à haut rendement lumineux (plus de lumens) peuvent fonctionner même en journée, y compris par temps nuageux. Cela s'explique par le fait que le panneau solaire est plus grand et que la batterie est plus puissante.
Capacité de la batterie, rendement du panneau et fiabilité par toutes les conditions météorologiques
La capacité de stockage d'énergie d'une batterie détermine la durée pendant laquelle celle-ci fonctionnera avant de nécessiter une recharge, exprimée en wattheures (Wh). Par exemple, une batterie typique de 36 Wh fonctionnera pendant 8 à 10 heures à une luminosité de 1 000 lumens. En ce qui concerne les panneaux solaires, les cellules monocristallines ont tendance à offrir de meilleures performances que les cellules polycristallines, notamment tôt le matin et tard le soir, lorsque la lumière est faible. Des essais montrent que, dans ces conditions, les panneaux monocristallins chargent les batteries environ 25 % plus rapidement que les panneaux polycristallins. La résistance aux intempéries est tout aussi importante. La plupart des panneaux solaires possèdent une classe de protection IP ; ainsi, par exemple, les panneaux dotés d’une protection IP65 ou supérieure sont conçus pour résister à la poussière et à la pluie sans problème. La plupart des panneaux sont conçus pour fonctionner dans une plage de températures allant de -20 °C à 50 °C. Pour garantir leur bon fonctionnement en hiver, choisissez des panneaux solaires conçus pour évacuer la neige, et associez-les à des batteries équipées de mécanismes de protection contre les basses températures.
Bonnes pratiques d'installation pour obtenir des performances optimales des projecteurs solaires
Exposition au soleil / Hauteur de montage des projecteurs solaires / Réglage du capteur de mouvement
Nous ne saurions trop insister sur l'importance d'une installation correcte dès la première tentative pour garantir des performances globales optimales. Les panneaux solaires doivent recevoir une lumière solaire directe pendant 6 à 8 heures chaque jour. Dans les régions situées au nord de l'équateur, les panneaux doivent être orientés vers le sud géographique. Afin d'optimiser leur rendement pendant les mois d'hiver, les panneaux peuvent faire l'objet d'un réglage saisonnier permettant de récupérer environ 25 % de la puissance perdue. Cela repose sur des recherches menées en 2022 par le NREL. Pour une couverture optimale de l'éclairage de sécurité, il est idéal de monter les projecteurs à une hauteur comprise entre 2,4 et 3 mètres (8 à 10 pieds). Des projecteurs installés à une hauteur inférieure à cette valeur empêcheront les personnes de déclencher les capteurs. À l'inverse, des projecteurs montés à plus de 3 mètres (10 pieds) permettront aux personnes de passer sous la zone de détection sans déclencher l'allumage des projecteurs.
Envisagez de vérifier les zones d'activation au crépuscule avant de procéder à une installation plus permanente. Vous souhaiterez peut-être ajuster le champ de vision pour couvrir 180 degrés afin de détecter les mouvements, et régler la sensibilité afin d'éviter des déclenchements constants dus à de petits animaux, comme les ratons laveurs. La durée des enregistrements de mouvement peut être réglée entre 30 et 90 secondes afin de préserver l'autonomie de la batterie, selon les besoins spécifiques de l'application. N'oubliez pas de vérifier l'étanchéité des joints lors du montage du matériel. Un joint endommagé peut laisser pénétrer de l'eau dans l'appareil, et des composants endommagés peuvent causer de sérieux problèmes à l'avenir.
Lors de l’évaluation des options d’éclairage extérieur, les projecteurs solaires et les systèmes filaires classiques fonctionnent dans des domaines fondamentalement différents en raison des différences de prix, de fiabilité et d’écologique. À première vue, les modèles solaires coûtent 20 à 50 % plus cher que leurs homologues filaires. Toutefois, les coûts liés à l’alimentation électrique des projecteurs doivent également être pris en compte sur la durée, ce qui confère une valeur accrue dans les zones où le raccordement au réseau électrique s’avère prohibitif sur le plan des coûts. Le processus d’installation diffère également dans une telle mesure que l’écart de coût d’installation est substantiel. Comme les systèmes solaires ne nécessitent pas de tranchées pour leur installation, des économies significatives sont réalisées sur les coûts commerciaux de tranchée, qui s’élèvent en moyenne à environ 740 000 $ selon l’Institut Ponemon 2023. Ainsi, tandis que les systèmes solaires peuvent être installés et mis en service en quelques heures avec très peu de travaux supplémentaires, les systèmes filaires exigent des délais d’exécution prolongés ainsi que des coûts additionnels dus à la nécessité de faire appel à des électriciens agréés, en plus de toutes les autres exigences liées aux autorisations et à la mise en place du câblage électrique.
La fiabilité d’un système d’éclairage peut dépendre de nombreux facteurs. Les solutions traditionnelles filaires peuvent être fiables en cas de pluie ou de neige, ce qui les rend adaptées aux zones de sécurité où les pannes constituent un problème. Les systèmes d’éclairage solaire nécessitent de la lumière solaire pour se recharger. Selon l’ensoleillement quotidien, un système solaire de bonne qualité peut fonctionner 8 à 12 heures lorsqu’il est entièrement chargé. En utilisant une source d’énergie renouvelable, les solutions solaires ne produisent aucune émission de carbone, ce qui en fait un choix adapté aux bâtiments verts.
Lors de l’examen des différentes options, le choix dépend de l’emplacement.
Commercial : Les solutions d’éclairage solaire conviennent bien aux clôtures, aux parkings et aux portails. Les solutions filaires sont préférables pour les grands entrepôts et les bâtiments commerciaux importants.
Résidentiel : Les solutions filaires sont plus adaptées aux entrées principales nécessitant un éclairage renforcé. Les solutions solaires conviennent bien à l’éclairage des jardins et des allées.
En ce qui concerne les options d’éclairage, la principale différence réside dans la capacité de contrôler l’éclairage et dans la possibilité d’obtenir une source de lumière constante.
Questions fréquemment posées
Les projecteurs solaires fonctionnent-ils par temps nuageux ?
Oui, les projecteurs solaires fonctionnent par temps nuageux, car ils sont équipés de batteries dans lesquelles ils stockent l’énergie collectée au soleil. Toutefois, leur rendement est fortement réduit par temps nuageux.
Combien de temps les batteries des projecteurs solaires durent-elles ?
Les batteries intégrées à ce type d’éclairage sont des batteries modernes au lithium-ion ou LiFePO4, pouvant durer plus de 10 ans et supporter plus de 2 000 cycles de charge.
Quelle est une hauteur adéquate pour le montage des projecteurs solaires ?
Une hauteur adéquate pour le montage des projecteurs solaires est de 2,4 à 3 mètres (8 à 10 pieds), car cette hauteur assure une couverture équilibrée et une détection de mouvement globalement efficace.
Les projecteurs filaires sont-ils supérieurs aux projecteurs solaires ?
Cela dépend de l'application. En général, les systèmes de projecteurs filaires sont plus fiables dans les situations nécessitant une grande quantité de lumière. Les entrepôts constituent un bon exemple d'application où les projecteurs filaires sont préférables aux projecteurs solaires. Les projecteurs solaires, en revanche, conviennent mieux aux emplacements n'ayant pas accès à l'électricité et, par conséquent, ne générant aucun coût énergétique.