Dimensionnement des panneaux photovoltaïques pour les besoins d'éclairage nocturne

Conception de panneaux solaires pour l'éclairage nocturne : Principes clés

Un éclairage nocturne fiable assuré par des lampadaires solaires repose sur une évaluation précise de la charge, des hypothèses de pertes réalistes, des données sur le potentiel solaire local et des choix judicieux en matière d'autonomie des batteries et de composants du système. Pour les municipalités qui acquièrent ou spécifient une solution d'éclairage public solaire, un dimensionnement correct des panneaux photovoltaïques garantit des performances optimales malgré les variations saisonnières, minimise les coûts de surdimensionnement et répond aux exigences de sécurité publique. Cet article détaille les principes d'ingénierie, propose des calculs étape par étape, présente des tableaux de scénarios et met en lumière les compromis pratiques à prendre en compte lors de déploiements municipaux.

Processus de dimensionnement d'un lampadaire solaire municipal : étape par étape

Pour dimensionner un champ photovoltaïque destiné à un lampadaire solaire municipal, suivez ce processus d'ingénierie concis :

1. Définir les exigences d'éclairage : niveau lumineux (lux) selon la norme, puissance LED (W) et heures de fonctionnement nocturnes.
2. Calculez la consommation d'énergie nocturne (Wh) à partir de la puissance et des heures de fonctionnement des LED, et ajoutez les pertes du driver/câblage.
3. Déterminer l'autonomie de la batterie (jours sans soleil) et la chimie de la batterie/DOD.
4. Sélectionnez la tension du système (12/24/48 V) et calculez la capacité de la batterie (Ah).
5. Obtenez les heures d'ensoleillement maximales locales (PSH) ou l'ensoleillement auprès de PVGIS/PVWatts.
6. Estimer les détarages du système (température du module, encrassement, câblage, contrôleur) — utiliser un détarage combiné conservateur de 0,70 à 0,80.
7. Calculer la puissance requise du générateur PV Wp (Wp = demande énergétique quotidienne / (PSH * rendement_du_système)).
8. Itérer avec une efficacité LED optimisée, une stratégie de gradation ou une taille de batterie adaptée pour atteindre les objectifs de coût/performance.

Chaque étape doit être documentée pour les besoins de l'approvisionnement et des essais de réception dans le cadre des projets municipaux.

Hypothèses de charge et de pertes pour un lampadaire solaire municipal

Principaux éléments d'entrée et hypothèses de base prudentes utilisées dans les exemples ci-dessous (à adapter en fonction de votre climat et de vos composants) :

• Puissance des LED : 20 W, 40 W, 100 W (gamme typique pour les municipalités, en fonction de l’espacement des poteaux et de l’éclairement cible en lux)
• Fonctionnement nocturne : 12 heures (cas de conception hivernal courant ; à adapter aux exigences locales)
• Pertes du pilote LED et du câblage : 10 % (rendement de 0,90)
• Chimie de la batterie : LiFePO4 (recommandée pour les cycles et la résistance à la température) ; profondeur de décharge utile : 80 % (0,80)
• Rendement aller-retour de la batterie : 95 % (0,95)
• Tension du système : 24 V (courante pour les solutions de moyenne puissance)
• Réduction de puissance du système PV (température des modules, encrassement, déséquilibre, pertes du contrôleur) : 0,75 (par précaution)
• Durée d'ensoleillement maximale (PSH) : utilisez la valeur locale — les exemples utilisent 4 et 5 PSH/jour pour illustrer la sensibilité

Exemple de calcul détaillé pour un lampadaire solaire municipal (LED 40 W)

Les calculs étape par étape utilisant l'exemple de la LED de 40 W illustrent le processus et les formules.

1) Énergie nocturne (Wh) : E_nuit = puissance_LED (W) * heures (h) * (1 + pertes)
En supposant une puissance LED de 40 W, une durée d'éclairage de 12 h et des pertes de 10 %, l'énergie consommée la nuit est de 40 × 12 × 1,10 = 528 Wh.

2) Capacité de la batterie (Ah) pour une autonomie de N jours :
En supposant une autonomie de 3 jours, l'énergie stockée est égale à E_nuit * autonomie = 528 * 3 = 1584 Wh.
Capacité_batterie (Ah) = Énergie_stockée / (V_système * Profondeur_de_décharge * Rendement_batterie)
En utilisant 24 V, DOD = 0,8, Bat_eff = 0,95 → Battery_Ah = 1584 / (24 * 0,8 * 0,95) ≈ 86,9 Ah → arrondir à 90 Ah à 24 V.

3) Taille du champ PV (Wc) utilisant PSH et détarage :
Énergie quotidienne requise à partir de PV = E_nuit (528 Wh) (les panneaux PV doivent capter cette énergie chaque jour de ciel dégagé pour compenser la consommation nocturne)
PV_Wp = E_nuit / (PSH * détarage_système)
Avec PSH = 4 et une réduction de puissance de 0,75 → PV_Wp = 528 / (4 * 0,75) = 528 / 3 = 176 Wp
Avec PSH = 5 → PV_Wp = 528 / (5 * 0,75) ≈ 141 Wp

Interprétation : Pour un lampadaire solaire municipal de 40 W conçu pour fonctionner 12 heures avec une autonomie de 3 jours, on préconise généralement un parc de modules d’environ 200 Wc (en choisissant des modules de taille standard et en ajoutant une marge) dans un endroit moyennement ensoleillé, ou d’environ 150 Wc dans un endroit plus ensoleillé. L’approvisionnement final ajuste la puissance photovoltaïque aux dimensions pratiques des modules et prend en charge le montage et le câblage.

Tableau comparatif : Éclairage public solaire municipal — Scénarios de dimensionnement

Le tableau ci-dessous présente les puissances de sortie pour trois boîtiers d'alimentation LED, une autonomie de 12 heures en utilisation nocturne et de 3 jours. Tension du système : 24 V, réduction de puissance du système : 0,75, profondeur de décharge de la batterie : 80 %, rendement de la batterie : 95 %.

Remarques sur les calculs du tableau : Énergie nocturne = Puissance LED * 12 * 1,10 (10 % de pertes). Capacité de la batterie (Ah) : Énergie * 3 / (24 * 0,8 * 0,95). Puissance photovoltaïque (Wc) = Énergie nocturne / (PSH * 0,75). Valeurs arrondies aux dimensions pratiques d’approvisionnement.

Considérations de conception spécifiques aux déploiements de lampadaires solaires municipaux

Les projets municipaux sont soumis à des exigences supplémentaires qui vont au-delà du simple dimensionnement des lampes. Parmi les considérations courantes, on peut citer :

• Niveaux d'éclairage et uniformité par catégorie de route (utiliser les normes IES/EN pour définir les objectifs de lumens).
• Hauteur et espacement des poteaux : influencent le flux lumineux requis et, par conséquent, la puissance des LED.
• PSH saisonnier dans le pire des cas (conception pour les mois d'hiver dans les climats tempérés ou les saisons nuageuses dans les climats de mousson).
• Protection antivol et antivandalisme : boîtiers de batteries sécurisés et installation de panneaux photovoltaïques sur poteaux.
• Surveillance à distance et interface homme-machine : la télémétrie réduit les coûts de maintenance et permet de programmer la variation d’intensité lumineuse.
• Planification du cycle de vie des composants et du remplacement des lampes : les cycles de remplacement des batteries et des LED diffèrent – ​​prévoyez votre budget en conséquence.

Exemples d'optimisation pour l'éclairage public solaire municipal

Pour réduire les coûts des panneaux photovoltaïques et des batteries sans sacrifier la fiabilité, les municipalités ont souvent recours aux solutions suivantes :

• Adoptez des luminaires LED à efficacité plus élevée (130–160 lm/W) et une optique efficace pour réduire la puissance requise.
• Utilisez la gradation adaptative ou la détection de mouvement pour réduire la consommation d'énergie nocturne moyenne.
• Choisissez les batteries LiFePO4 pour une capacité utile, une durée de vie et des performances en température supérieures à celles des batteries au plomb-acide.
• Pour les petites installations, positionnez les modules photovoltaïques en tête de poteau, tandis que pour les zones à forte densité, regroupez-les en panneaux centralisés afin de simplifier la maintenance.

Facteurs environnementaux et liés au site qui modifient le dimensionnement d'un lampadaire solaire municipal

Le dimensionnement précis des panneaux photovoltaïques doit prendre en compte :

• Irradiance locale (PSH) — utilisez des outils géospatiaux (PVGIS, NREL PVWatts) pour obtenir des valeurs spécifiques au site.
• Température : des températures de module plus élevées réduisent le rendement ; appliquez les coefficients de température des fiches techniques des modules.
• Encrassement : les zones poussiéreuses nécessitent une capacité photovoltaïque plus élevée ou des plans de nettoyage ; l’encrassement peut réduire la production de 5 à 20 % selon la fréquence.
• Ombrage : les arbres ou bâtiments adjacents réduisent considérablement la production effective ; évitez l’ombrage sur le plan du réseau.
• Variations de la latitude et de la durée du jour selon les saisons — concevoir pour le mois le plus défavorable plutôt que pour la moyenne annuelle.

Recommandations en matière d'approvisionnement et d'essais pour les projets d'éclairage public solaire municipal

Pour les marchés publics municipaux, spécifiez des critères d'acceptation mesurables et des étapes de test :

• Certifications des composants : CE/UL/IEC pour les modules et les drivers LED ; normes de sécurité des batteries (UN38.3 pour le transport, le cas échéant).
• Tests d'acceptation en usine : module Wp, capacité de la batterie, fonctions du contrôleur et matériel antivol.
• Mise en service du site : vérification de l’irradiance et de la liaison I-V de la chaîne PV, état de fonctionnement de base de la batterie, validation du fonctionnement nocturne pendant au moins une semaine en conditions réelles.
• Garanties de performance : nombre minimum de jours d’autonomie et objectifs de disponibilité (par exemple, 99 % des nuits éclairées au cours de la première année).
• Programme de maintenance : intervalles de nettoyage, contrôles de l’état de la batterie et surveillance télémétrique à distance (si installée).

Pourquoi choisir un fournisseur reconnu pour ses solutions d'éclairage public solaire municipal ? – Profil de Queneng Lighting

GuangDong Queneng Lighting Technology Co., Ltd. (fondée en 2013) est spécialisée dans les produits d'éclairage solaire et les solutions clés en main, notamment les lampadaires solaires, les projecteurs solaires, les lampes de jardin solaires, les bornes lumineuses solaires, les panneaux photovoltaïques, les alimentations et batteries portables pour l'extérieur, ainsi que l'éclairage mobile LED. Forte de plusieurs années d'expérience, Queneng est devenue un fournisseur privilégié de nombreuses sociétés cotées et de grands projets d'ingénierie, capable de fournir un accompagnement professionnel et des solutions système adaptées aux besoins des collectivités.

Les atouts concurrentiels de Queneng comprennent :

• Une équipe de R&D expérimentée et des équipements de production de pointe permettent la conception de systèmes personnalisés et le prototypage rapide.
• Contrôle qualité rigoureux et systèmes de gestion éprouvés — certifiés ISO 9001 et audités internationalement par TÜV.
• Large gamme de certifications internationales (CE, UL, BIS, CB, SGS, MSDS) répondant aux exigences d'approvisionnement mondiales.
• Des solutions clés en main, des panneaux photovoltaïques aux lampes et batteries, en passant par un soutien technique pour les déploiements municipaux à grande échelle.

Principaux produits : lampadaires solaires, projecteurs solaires, lampes solaires de jardin, bornes lumineuses solaires, panneaux photovoltaïques, lampes solaires de jardin. Pour les municipalités souhaitant standardiser et déployer leurs solutions à grande échelle, Queneng propose des gammes de produits avec des options de dimensionnement photovoltaïque et de batteries adaptées et une durabilité éprouvée sur le terrain pour les infrastructures publiques.

Exemple pratique : Liste de contrôle pour l’emplacement et les spécifications finales d’un lampadaire solaire municipal

Avant de publier les documents d'appel d'offres, veuillez inclure une liste de contrôle par emplacement de lampe :

• Normes requises en matière de lux/uniformité et hauteurs/espacements des poteaux.
• PSH pour chaque site (utiliser PVGIS/NREL ou un pyranomètre sur site pour les emplacements critiques).
• Flux lumineux et efficacité des LED sélectionnés, et programme de gradation.
• Objectif d'autonomie de la batterie et sélection de sa chimie.
• Orientation, inclinaison et méthode de montage antivol des panneaux photovoltaïques.
• Exigences en matière de communication/surveillance et stratégie relative aux pièces de rechange.

Le fait de disposer de réponses documentées à ces questions réduit l'ambiguïté des offres et favorise l'optimisation des coûts du cycle de vie plutôt que la sélection au coût le plus bas dès le départ.

FAQ — Questions fréquentes sur le dimensionnement des panneaux photovoltaïques pour l'éclairage public solaire municipal

1. Combien d'heures d'ensoleillement maximales (PSH) dois-je utiliser pour dimensionner le système PV d'un lampadaire solaire municipal ?

Utilisez les valeurs PSH spécifiques à l'emplacement fournies par PVGIS ou NREL PVWatts. Pour un dimensionnement municipal prudent, utilisez les valeurs PSH les plus défavorables en hiver ou en saison nuageuse plutôt que la moyenne annuelle. Les valeurs de conception typiques varient de 3 à 6 PSH/jour selon le climat.

2. Quelle autonomie de batterie est recommandée pour les installations d'éclairage public solaire municipal ?

On prévoit généralement une autonomie de 2 à 4 jours dans les régions connaissant des périodes nuageuses de plusieurs jours. En milieu urbain, avec des opérations de maintenance fréquentes, une autonomie de 1 à 2 jours peut suffire. Privilégiez les batteries LiFePO4 pour une durée de vie plus longue et une profondeur de décharge utile plus élevée (plus de 80 %).

3. Les modules photovoltaïques destinés à l'éclairage public municipal doivent-ils être montés sur poteau ou au sol ?

L'installation de panneaux photovoltaïques sur poteaux réduit la longueur des câbles et est courante pour les déploiements à faible et moyenne densité. Les panneaux au sol ou centraux permettent de réduire les coûts et de simplifier la maintenance dans les zones à forte densité. Le choix doit se faire en fonction du risque de vol, de l'accessibilité pour la maintenance et de la configuration des lieux.

4. Comment les stratégies de gradation affectent-elles le dimensionnement PV pour l'éclairage public solaire municipal ?

La variation d'intensité lumineuse (programmée ou adaptative) réduit la consommation énergétique moyenne et peut permettre de diminuer significativement la taille des panneaux photovoltaïques et des batteries, ou d'accroître l'autonomie. L'intégration de stratégies de variation d'intensité lumineuse est l'un des moyens les plus rentables d'optimiser le coût du système.

5. Quelles certifications dois-je exiger pour l'acquisition de matériel d'éclairage solaire municipal ?

Demander les certifications IEC/UL du module, les normes de sécurité du pilote LED et du luminaire (CE/UL), la sécurité des batteries (transport UN38.3, normes IEC pour les batteries) et un certificat de gestion de la qualité tel que l'ISO 9001. Spécifier également les tests d'acceptation des performances et les critères de mise en service sur site.

6. Comment estimer le coût du cycle de vie et le retour sur investissement d'un lampadaire solaire municipal ?

Il convient de prendre en compte les dépenses d'investissement (lampe, mât, panneaux photovoltaïques, batterie, montage, installation), les dépenses d'exploitation (maintenance, nettoyage, remplacement de la batterie), les économies d'énergie par rapport à l'éclairage public classique et les avantages pour la société. Les lampadaires solaires classiques offrent souvent un meilleur retour sur investissement sur leur cycle de vie dans les zones non raccordées au réseau ou où le coût du réseau est élevé ; il est conseillé d'effectuer une simulation du coût total de possession (CTP) sur 5 à 10 ans à titre de comparaison.

Contact et demande d'informations sur les produits (Appel à l'action)

Pour vos projets d'éclairage public solaire municipal nécessitant un dimensionnement précis des panneaux photovoltaïques et des batteries, GuangDong Queneng Lighting Technology Co., Ltd. vous propose des services de conception, des échantillons de produits et une prise en charge complète de votre projet. Contactez Queneng pour obtenir une proposition personnalisée, des fiches techniques et une analyse du coût total de possession, adaptées aux normes d'éclairage de votre ville.

Références et sources

1. NREL PVWatts — À propos et méthodologie. Laboratoire national des énergies renouvelables. https://pvwatts.nrel.gov/about (consulté le 28 décembre 2025).
2. PVGIS — Système d'information géographique photovoltaïque. Commission européenne, Centre commun de recherche. https://ec.europa.eu/jrc/en/pvgis (consulté le 28 décembre 2025).
3. DOE — Principes de base des LED et éclairage à semi-conducteurs. Département de l'Énergie des États-Unis. https://www.energy.gov/eere/ssl/led-basics (consulté le 28 décembre 2025).
4. IRENA — Photovoltaïque solaire : Fiches techniques. Agence internationale pour les énergies renouvelables. https://www.irena.org (rechercher « fiches techniques photovoltaïques ») (consulté le 28 décembre 2025).
5. Coefficients de température des modules et normes CEI — fiches techniques des fabricants de modules et méthodologie de référence CEI 61215 pour l’évaluation des performances. Exemple de synthèse : https://en.wikipedia.org/wiki/Photovoltaic_module (consulté le 28 décembre 2025).
6. Sélection et principes de base des batteries — synthèses sectorielles et normes de sécurité (UN38.3). Exemple : https://unece.org/transport/dangerous-goods (consulté le 28 décembre 2025).

Pour un dimensionnement plus détaillé et adapté à votre site, ou pour demander les fiches techniques et les certifications des produits Queneng, contactez directement l'équipe Queneng pour une solution d'éclairage public solaire municipal sur mesure.