Vers l’autonomie énergétique : Mix de micro hydroélectricité et de photovoltaïque.

 

Çela peut paraitre très romantique et très en vogue aujourd’hui de produire sa propre énergie, tout comme produire sa propre nourriture et pourtant c’est une pratique ancienne et beaucoup y voient aujourd’hui -gouvernement inclus-  l’avenir vers lequel nous devons nous tourner. Si l’on doit se passer des énergies fossiles c’est tout naturel de produire au plus près du consommateur et d’inciter les citoyens à se réapproprier leur production énergétique.

En montagne toutes les matières était valorisées pour produire de l’énergie. Mais l’eau était et reste l’énergie renouvellable clef en Hautes Pyrénées.

L’eau grâce aux nombreux réseaux de canaux aujourd’hui abandonnés, permettait en plus d’irriguer, d’abreuver, de refroidir le lait dans les Leyté, de fournir la force motrice des scieries et moulins, de transporter  purin et fumier dilué via les canaux vers les prairies de vallée. L’eau sous forme de neige était également stockée dans des puits ou doline pour refroidir le lait là ou les sources étaient absentes.

Alors comment continuer à utiliser avec bon sens cet élément vital mais aussi fragile, qui bien utilisé est une énergie renouvelable ?

Comment sans générer aucun rejet négatif pour l’environnement être autonome électriquement avec les énergies renouvelables eau et soleil ?

Tout d’abord il faut savoir deux choses la première c’est qu’il est formellement interdit de capter l’eau d’un ruisseau ou d’une rivière pour quelque usage que ce soit. Si vous souhaiter procéder ainsi et obtenir un droit de captage  ce n’est pas impossible mais les démarches sont longues et complexes.  La deuxième chose à savoir c’est qu’il faut très peu d’eau pour fournir de l’énergie électrique, pour une turbine de type Pelton il faut essentiellement de la hauteur. Donc un simple réseau d’adduction d’eau potable peut être suffisant. Ôtons nous momentanément de l’esprit les grosses centrale Pelton hydroélectrique et même les pico centrale à basse chute de quelques dizaine de KW au fil de l’eau qui ponctuent les torrents, pour penser à l’échelle d’une production personnelle de l’ordre d’un quart de KW.

La source sur laquelle nous avons n droit de captage est alimentée par l’eau de ruissellement, abondante 11 mois par an , cette eau qui est utilisée n’est pas puisée dans la rivière, mais elle y va absolument inchangée et valorisée.

Le soleil nous fourni gracieusement ses photons pour alimenter notre installation d’appoint photovoltaïque.

Voilà deux ans aujourd’hui grâce à l’étude faite avec les élèves du lycée technique de Bagnères de Bigorre et leur enseignant que cette installation mixte de  photovoltaïque et hydroélectrique est en fonctionnement. Elle continue de faire ses preuves avec un entretient absolument minime.

L’eau turbinée est celle du réseau d’adduction d’eau potable de la maison, qui provient de la source en amont de la grange.  Il n’est prélevé aucun surplus d’eau sur la source captée que celui qui alimente déjà notre habitation. L’eau traverse le Leyté notre « réfrigérateur », alimente la turbine hydroélectrique avant d’être  restituée parfaitement propre au torrent. L’eau rempli donc trois fonctions essentielles. Deux  fonctions, comme le faisait les bergers  nous dont reprenons les techniques : nous alimenter en eau potable et  conserver nos aliments au frais en refroidissant un placard Leyté et une troisième elle nous fournie de l’énergie électrique avec zéro impact sur notre environnement tant en prélèvement qu’en restitution.

Voici une description simplifié de l’installation :

-2 panneaux solaires produisent 480W/h sous 24V pour maintenir les 2 batteries de 130A sous 24V en pleine charge pendant notre absence, l’arrêt de la turbine, ou en période d’étiage de la source.

-1 turbine hydroélectrique de modèle Pelton de marque PowerSpout qui fonctionne sous 50m de hauteur de chute via une conduite de 40mm de diamètre intérieur, avec un rendement maximum de 450W/h avec 2 l/sec et en moyenne de 225W/h avec 1l/sec.
l’installation fonctionne 24h/24H pendant notre présence.

L’installation électrique de la maison est classique, en 220V via un onduleur pur sinus Victron Phoenix 24V/1200W .

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Les pertes induites par l’onduleur, les câbles etc… sont minimes, mais sont à prendre en compte. Par ex l’onduleur qui peut fournir 1200W/h consomme, 5W/h à vide. Le site PowerSpout propose un calculateur très juste de la production estimée tenant compte des pertes via la conduite, les câbles etc…

Chaque système,  photovoltaïque et hydroélectrique, couplé au même parc de batterie, possède son propre régulateur :

Pour les 2 panneaux solaire un régulateur Steca solarix 2020 12/24V

Pour la turbine hydroélectrique un régulateur MorningStar TriStar solar controlller TS-45.

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Nous avons également équipé l’installation d’un indispensable contrôleur qui nous permet de suivre en direct la charge ou décharge de nos batteries, l’autonomie restante etc…

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Sauf lors de grosses sollicitations, les batteries sont en pleine charge et le surplus d’électricité produit est diverti par un contrôleur vers une résistance immergée qui nous permet de préchauffer un ballon d’eau chaude avant le chauffe eau à gaz.

Ces systèmes combinées de production électriques sont adaptés à des bergeries, refuges, cabanes de bergers ou maisons individuelles dès lors que l’eau turbinée est celle d’adduction en eau et que les droits de captages sont établis.

Les calculs de dimensionnement de l’installation, et l’installation du placard électrique  ont été conçus et réalisés grâce à l’aide précieuse d’étudiants du lycée technique de Bagnères de Bigorre et de leur professeur Eric Malmezac   dans le cadre de leur formation. Nous les en remercions chaleureusement.

Coût total de cette installation : 3500 euro.

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15 réflexions sur “Vers l’autonomie énergétique : Mix de micro hydroélectricité et de photovoltaïque.

  1. Bonjour,
    J’espère que vous avez trouvé les panneaux qu’il vous faut. Il est vrai qu’avec une production de seulement 0,50 Ah, ça ne permet pas de recharger la moindre batterie, heureusement que la turbine est là pour compenser. Si 300Wc de PV produit chez vous 0,50ah j’ai bien peur qu’en augmentant le nombre de panneaux cela reste toujours insuffisant.
    Pourquoi alors ne pas passer au groupe ? coupler à une batterie lfepo4 (qui se recharge a 100ah (recharge rapide)) ça serait peut-être la solution 😉
    Bon courage pour la suite et tenez-nous informer

    Amicalement
    Pierre

    1. Bonjour Pierre,
      nous avons remplacé nos deux panneaux polycristallins Solarworld(260wc au total pour
      être exact) par deux panneaux 480Wc (au total) Panasonic HIT mixte de monocristallins et d’amorphe. La mince couche d’amorphe contenu en surface de ces panneaux permet de profiter de la luminosité le monocristallin permet un très bon rendement en lumière directe. Nous avons multiplié notre production par 3 à ensoleillement égal.
      Concernant l’utilisation d’un groupe électrogène, nous en avons un de secours de 3000w, mais le but est de s’en passer. Les conditions de sècheresse actuelles sont exceptionnelles et je l’espère ne deviendrons pas la tendance…
      Bonne journée

      1. Bonjour,

        Heureux d’apprendre que vous avez reçu vos panneaux Panasonic, ça semble intéressant, je n’avais encore jamais vu ce modèle, il me fait penser a la technologie employer par Sharp. Sans indiscrétion, il coûte combien ? et peut-on le trouver en France ?

        Pourquoi avoir viré vos Poly ? Manque de place ? … concernant les panneaux, l’été n’est pas un problème puisqu’on est généralement en surproduction, c’est surtout l’hiver que le bat blesse. Alors je me demande pour ma future installation de 3kw, si je ne vais pas tout passer en Amorphe vu qu’on en trouve à 13,4% de rendement (voir le lien que je vous avais fait suivre).

        Bonne journée
        Pierre

      2. Bonjour Pierre
        on à choisi de supprimer nos deux polycristallins pour deux raisons, la première est esthétique car l’emprise au sol est importante et nous souhaitons produire de l’énergie mais en impactant le moins possible sur le paysage.
        La deuxième est technique, il est complexe de coupler des panneaux de tension et puissance différentes, il nous fallait remplacer le contrôleur, poser des diodes pour éviter que l’énergie d’un panneau ne se décharge dans l’autre et l’endommage irrémédiablement, il fallait aussi changer le diamètre des câbles qui sont enterrés bref un gros chantier. Nous avons opté sous les conseils avisé du patron de Solarcom pour ces deux panneaux HIT.
        le coût est de 1,42 euros/W HT. On peut trouver ces Panasonic HIT facilement en France.

  2. Bonjour et bonne année a vous deux. J’espère que vous n’êtes pas bloqué par la neige 😉

    Je reviens sur la discussion concernant les stations d’épurations. Le gros problème des phyto c’est que si ça marche très bien en été, en hiver, cela pose pas mal d’ennuis. En plus du fait que l’eau des bacs peut effectivement geler, la nature est en sommeil, et la filtration bactérienne est donc presque inefficace. J’ai participer à la construction d’un bassin d’épuration de 100m2 pour un hôtel écolo (des amis), mais après un an d’utilisation ils en sont revenus à la fosse toute eau. Je précise tout de même qu’ils mélangeaient eaux grises et eaux noires.
    Petite question : en cette saison vos 300w de panneaux photovoltaïque donnent-ils satisfaction ? combien arrivez-vous à en tirer (production).

    Bonne continuation
    Pierre

    1. Bonjour Pierre,
      malheureusement la neige se fait attendre 😉
      Il existe de différent système de phytoépuration, en montagne il ne faut pas installer de de phytoépuration en bac mais adopter des tranchées filtrantes dans lesquelles les eaux grises ne stagnent pas et donc ne gèlent pas.
      Le cas dommageable de vos amis Hotelier est sans doute du à deux points :
      – l’un utilisation de géoépuration par bac donc risque de stagnation des eaux vannes.
      – l’autre point, de gros volumes d’effluents ceci à causes des eaux noires ajoutées aux eaux grises. Les systèmes de traitement en phytoépuration des eaux noires sont plus lourds à gérer en raison de la matière à traiter et du volume énorme engendré par toutes les chasses d’eau tirées ;).

      En cas de phytoépuration préférer absolument le traitement : eaux grises/ toilettes sèches
      En montagne utiliser les tranchées filtrantes comme expliqué page 12 à 15 ici http://www.pierreetterre.org/wp-content/uploads/2016/02/guide-ANC-2016-version-web.pdf
      Concernant la production de nos panneaux photovoltaïques, actuellement elle est dérisoire , 0,50 Ah … nous n’avons pas de soleil direct. Nous allons d’ailleurs aujourd’hui nous renseigner et probablement ajouter 2 panneaux amorphes. Nous vous tiendrons informés
      bonne journée
      Fred

  3. Slt,
    Le sujet étant très intéressant, je me permets de me joindre à la discussion, car l’autonomie sur un site isoler est un point important. Sans ruisseau, il est vrai qu’à part les Panneaux solaires il n’existe pas grand-chose et l’éolienne défigure beaucoup trop le paysage sans avoir un bon rendement.

    Concernant le recyclage de l’eau, il existe des petites stations d’épuration (comme le disait Pierre dans son commentaire), j’en ai trouvé trois qui pourrait convenir à une grange isolée.
    Je suis pour la filtration en phyto-epuration, mais dans notre région c’est inutilisable en hiver.

    La première est un peu cher 4000 euros, mais très compacte et permet de recycler 94% de l’eau.
    nomad-o

    La seconde est un système de multi filtres coûtant dans les 500 dollars. Le gros avantage ce sont les filtres lavables et réutilisables, la petite taille est aussi un plus.

    La troisième est plus volumineuse, mais c’est aussi un bon choix, elle ne coûte que 800 euros

    1. Bonjour,
      merci de vous joindre à la discussion.
      Je rappelle pour n’induire personne en erreur que turbiner de l’eau d’un ruisseau ne peut se faire sans autorisation. Que la démarche est longue et contraignante.
      Je ne suis pas contre l’éolien, qui peut être discret. Si le site sur lequel l’habitat autonome est installée est venteux alors l’éolien est idéal. Il existe des éoliennes verticales à pales adaptée aux conditions de fort vent des éoliennes classiques…

      Les trois exemples d’épuration des eaux grises que vous citez ne sont malheureusement pas autonomes, elles fonctionnent pour certaines à l’électricité ou avec des filtres couteux voir des additifs de traitement.
      Je vous conseille d’aller visiter le site de l’association pierreetterre.org
      et de télécharger leur documentation sur l’assainissement écologique.
      Plusieurs techniques sont proposées phytoépuration, géoépuration… pour n’en citer que deux.

      En phytoépuration l’altitude n’est pas un problème, le froid hivernal non plus les bactéries n’arrêtent pas leur activité mais ralentissent tout au plus, les plantes des filtres ne dépérissement pas, tout comme les plantes des marécages d’altitude… Nombres de refuges utilise la phytoépuration à plus de 2000m d’altitude sous des conditions extrèmes. CF le refuge de Sarenne
      N’hésitez pas à compulser les articles sur le net et ne cédez pas au sirènes de la boite épuratrice bio tout en un 😉
      bonne journée

      1. Merci pour le lien « pierreetterre.org » je suis aller sur leur site et c’est effectivement intéressant, mais une question est restée sans réponse. Comment cela peut-il fonctionner l’hiver ! le froid fera geler l’eau des bacs et même si les plantes et bactéries survivent, les eaux grises qui arriveront par le dessus ne pourront être filtrer (plaque de glace) et déborderont de chaque coté des bacs… avez-vous une solution a ça ?
        Merci

      2. L’eau ne stagnant pas dans la bacs ou les tranchés elle ne peut geler, si l’eau stagne et affleure c’est qu’il y a un souci et que le filtre planté est colmaté par exemple. L’hiver on peut néanmoins couvrir les bacs en phytoépuration de paillage pour conserver la « chaleur » et aider les bactéries.

  4. Bonjour,
    Je viens de découvrir votre blog que nous trouvons très intéressant pas mal d’infos. Nous avons l’intention d’acheter une grange foraine et de la restaurer comme maison secondaire. Difficile de trouver et les offres sur « leboncoin » se font rares en ce moment.

    Concernant votre autonomie électrique, pourquoi ne pas avoir tout passer en photovoltaïque plus un groupe électrogène de 2000W utilisables pour le gros électroménager (lave-linge). J’ai réalisé quelque calcul et avec 3000W de PV plus 600Ah de batterie Gel on tient sans problème été comme hiver dans votre région (sans se priver d’un minimum de confort moderne).

    Pas si cher que ça les PV on en trouve en déstockage neuf sur « leboncoin » a 130 euros les 270W ! a ca il faut ajouté un bon régulateur MPPt victron et un convertisseur 220/2000W et le tour est jouer. J’avais pensé à la turbine, mais il faut un ruisseau avec pas mal de débit.
    Bonne continuation
    Pierre

    1. Bonjour Pierre,
      merci d’ouvrir la discussion sur l’autonomie énergétique. Nous y consacrerons un article entier très prochainement.
      je vais remettre la phrase de présentation qui ouvre notre site : « C’est aussi un laboratoire de vie en montagne, qui nous permet d’ébaucher et d’expérimenter une autonomie de vie à 1200 m d’altitude avec les ressources disponibles sur place dans le plus grand respect de l’environnement. C’est un véritable laboratoire pour les technologies utilisant le bois, le soleil, l’eau et les déchets. »

      Deux notions résument notre philosophie, Autonomie et Respect de l’environnement. L’Autonomie c’est ne pas allez chercher ailleurs des ressources que notre lieu de vie peut nous fournir ou produire après transformation eau = boisson, électricité; bois = bois de chauffage, bois de construction; déchets organiques = compost = potager = légumes…. la liste est encore longue et c’est une joie.
      Notre vallée montagnarde n’offre pas de pétrole, donc exit le groupe électrogène, mais offre du soleil 10 mois par an des eaux de ruissèlement et une source. Je suis comme vous pro photovoltaïque. Mais chez nous cela ne suffit pas, le soleil ne brille pas la nuit -disparait 1 mois par an- et une installation solaire de grande taille défigurerait le site naturel, car n’avons pas le droit ici de poser des panneaux sur le toit.
      Parce que nous avons une source par gravitation avec 5 bar de pression nous avons choisi en complément la petite hydroélectricité, qui fournie 24h/24h avec en moyenne de 0,5l à 1l5/seconde donc pas besoin de gros débit. PS : il est interdit sans autorisations de détourner les eaux d’un ruisseau.
      Il faut adapter son mode de production électrique au site dans lequel vous vivez. Si vous trouvez une grange exposé plein sud, en hauteur et que vous avez le droit de poser vos panneaux PV en toiture, vous produirez aisément électricité et eau chaude.

      A ceci nous ajoutons l’idée maintenant répandue « l’énergie la moins chère et la moins difficile à produire est celle que l’on ne consomme pas. » et ceci ne se fait plus au détriment du confort moderne. Ne surdimensionnez pas votre installation, mais procédez à l’inverse. Ne vous équipez pas d’un lave linge qui consomme 2000W mais choisissez la dernière génération qui pour 400w lave à l’eau froide avec bulles d’air. Equipez toutes vos lampes en Led (pas en ampoule basse consommation) vous diminuerez par 10 votre consommation. Bannissez le sèche linge, séchez près du poêle, en extérieur l’été. Si comme nous vous aimez regarder des films équipez vous d’un projecteur vidéo Led de 30W de consommation, d’ordinateurs portable etc… Les solutions sont nombreuses.
      Tout ceci vaut vraiment un nouvel article. Je vais m’y mettre !! Et si vous voulez expérimenter tous ces systèmes nous accueillons dès ce printemps au Hourc 🙂
      Bonne journée.

      1. Re,

        Très belle philosophie de vie que vous avez là, nous y adhérons complètement. Si nous sommes dans la région au printemps nous serions ravis de venir au Hourc afin d’en apprendre davantage, nous sommes loin d’avoir votre expérience.
        Je vous rassure tout de même, nous avons déjà un peu d’expérience du rationnement en électricité par le fourgon aménagé, et nous n’utiliserons que ce qui nous semble indispensable (bon, il y aura quelque écart de temps en temps)… 😉

        Effectivement l’utilisation de LED nous semble indispensable (de 2 à 7W), un frigo 220v A+++ consommant 50A/jour, deux laptops, un grand écran plat (TV) une cafetière électrique (je pourrais changer pour une manuelle, mais je n’aime pas trop), internet par satellite ou Wimax (qu’utilisez-vous) ? Le chauffe-eau sera au gaz, et le chauffage a pellet (dans ma maison principale fatiguer de me lever à 6 heures du mat pour charger le Godin). Utilisation de toilette sèche, et recyclage des eaux grises pour le potager (mini station d’épuration par filtration).

        Concernant les PV il est vrai que 3000W peut paraître énorme en été, et c’est vrai, mais en hiver les panneaux ne produiront plus que 15 à 20% donc un maxi de 600W !!! nous pensons faire l’installation au sol.
        Pour le lave-linge vous avez raison, un programme de lavage à l’eau froide peut être intéressant et ne consomme rien. Je déteste polluer, mais avoir un groupe est une sécurité au cas où, et de tout façon, au début pour les travaux il sera indispensable d’en avoir un pour l’utilisation d’outils électrique comme perceuse, disqueuse, rabot, bétonnière….
        Je suis impatient de lire votre prochain article 😉

        Bonne journée
        Pierre

    1. Bonjour Carole,
      merci d’être une fidèle lectrice du blog et de nous encourager !
      dès le mois de mai nous accueillons à la grange pour des week-end découvertes, indépendance énergétique, restauration de grange, permaculture, cueillette et cuisine sauvage … vous êtes les bienvenus et si vous passez dans le secteur entre temps n’hésitez pas à nous contacter et passez nous voir !
      bonne journée

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