Le solaire peut alimenter un petit système de culture en classe, et il constitue au passage une bonne leçon. Mais la réponse honnête, pour la plupart des écoles, c'est qu'une prise murale ordinaire, épaulée par une batterie modeste, revient moins cher, reste plus simple et se montre tout aussi fiable. Le solaire prend tout son sens quand vous voulez que le système continue de fonctionner tout seul pendant le délestage, ou quand le but même du montage est d'enseigner les énergies renouvelables. Ce guide passe en revue les charges, le dimensionnement, la sécurité et l'arbitrage financier pour vous aider à choisir la bonne voie.

Déterminez ce que votre système consomme réellement

Avant de dimensionner le moindre panneau, additionnez les charges. Un petit montage hydroponique de classe en compte trois : une pompe à eau qui fait circuler la solution nutritive, une pompe à air qui l'oxygène (tous les systèmes n'en ont pas) et une lampe de culture. Les pompes sont minuscules, quelques watts chacune en général. La lampe est presque toujours la charge principale, et c'est elle qui détermine tout votre budget énergétique.

Convertissez chaque charge en wattheures par jour en multipliant sa puissance par ses heures de fonctionnement. Une pompe de 5 W tournant en continu consomme environ 120 Wh par jour. Une lampe LED de 30 W allumée 14 heures consomme environ 420 Wh. En additionnant, un système à un seul plateau approche le demi-kilowattheure par jour. C'est ce chiffre, et non la taille du panneau, qui constitue votre véritable objet de conception.

Dimensionnez pour l'hiver, pas pour l'été

La production solaire dépend des heures d'ensoleillement maximal, et au Cap elles sont au plus bas en hiver, précisément quand les journées courtes et couvertes vous incitent à allonger l'éclairage. Si vous dimensionnez le champ de panneaux pour un lumineux après-midi de février, il sera insuffisant en juin. Dimensionnez plutôt pour le mois le plus défavorable.

Procédez dans cet ordre :

1. Totalisez vos wattheures quotidiens à partir des charges ci-dessus.
2. Divisez par un nombre réaliste d'heures d'ensoleillement maximal en hiver (comptez trois à quatre, pas les cinq ou six de l'été) pour obtenir la puissance du panneau, puis ajoutez environ 30 % pour les pertes de câblage, de régulateur de charge et de batterie.
3. Dimensionnez la batterie pour tenir la lampe et la pompe toute une nuit plus une journée maussade, et ne prévoyez pas de la vider complètement. Les batteries au plomb et AGM n'aiment pas descendre sous la moitié de leur charge environ ; le lithium peut aller plus loin.
4. Arrondissez chaque valeur à la hausse. Un panneau et une batterie surdimensionnés coûtent un peu plus cher, mais vous évitent un système à l'arrêt pendant la semaine la plus sombre de l'année.

La batterie, c'est surtout une affaire de délestage

Pour la plupart des salles de classe, la vraie valeur d'une batterie n'est pas l'autonomie complète hors réseau. C'est de passer un créneau de délestage, en général deux heures, pour que la pompe continue d'apporter eau et oxygène aux racines. Un système à recirculation immobilisé deux heures représente un risque plus grand que la lampe éteinte pendant la même durée. Les plantes supportent bien mieux un court passage sans lumière que les racines ne supportent une eau stagnante.

Cela change toute la logique du montage. Vous n'avez pas nécessairement besoin de produire toute votre électricité. Il vous faut assez d'énergie stockée pour maintenir la pompe en vie quand le réseau tombe. Une petite batterie sur un chargeur secteur, ou un onduleur bon marché, fait l'affaire pour une fraction du prix d'une installation solaire complète.

Les bases de la sécurité

L'eau et l'électricité cohabitent ici, alors gardez un câblage sans surprise et en basse tension. Quelques règles suffisent dans la plupart des cas :

• Faites fonctionner le système en 5 V ou 12 V dès que possible, et tenez les prises secteur, les fiches et les rallonges bien à l'écart du réservoir.
• Placez un fusible près de la batterie, et intercalez toujours un vrai régulateur de charge entre le panneau solaire et la batterie.
• Utilisez des batteries scellées AGM ou LiFePO4 en classe, jamais du plomb ouvert, qui peut dégager des gaz et répandre de l'acide.
• Prévoyez une boucle d'égouttement sur chaque câble pour que l'eau s'écoule au lieu de remonter vers un connecteur, et rangez les fils pour que personne ne trébuche.
• Laissez un adulte s'occuper de tout câblage vers le panneau et la batterie ; les élèves peuvent monter la partie basse tension avec les capteurs et la pompe.

Quand le secteur plus un onduleur est l'achat le plus malin

Si votre salle dispose déjà d'une prise murale près de la table de culture, faites les comptes avant d'acheter le moindre panneau. L'ensemble du système consomme à peu près autant qu'une ampoule : un petit onduleur ou une batterie 12 V sur chargeur de maintien le fera tenir pendant une coupure classique pour bien moins cher qu'une installation solaire. Attendez-vous à ce que le panneau, le régulateur de charge et la batterie d'un montage solaire complet coûtent plus que le système de culture qu'ils alimentent.

Le tout-solaire s'impose dans trois cas : il n'y a pas de prise commode, vous voulez un montage portable à emporter dehors ou dans une autre salle, ou l'enseignement de l'énergie solaire est lui-même l'objectif. Si aucun de ces cas ne s'applique, le secteur associé à une petite réserve sur batterie est en général l'achat raisonnable, et vous pourrez toujours ajouter plus tard un panneau de démonstration pour illustrer le principe.

Faites du système électrique la leçon elle-même

Quelle que soit la voie choisie, l'électricité est une occasion pédagogique trop belle pour la cacher dans une prise. Câblez la pompe et la lampe via une carte et laissez les élèves consigner ce qui se passe : tension du panneau, niveau de la batterie, état de la pompe et température de l'eau. Une carte comme le sheenbot∞ peut commander la pompe sur minuterie, lire un capteur de niveau et enregistrer les valeurs, si bien que l'énergie cesse d'être abstraite et devient un graphique dont la classe peut débattre.

Une étagère de culture se transforme alors en tout un trimestre de travail interdisciplinaire : mesurer des wattheures en mathématiques, la biologie végétale en sciences, et le code qui relie le tout. Si vous voulez voir le dispositif fonctionner avant de vous engager, réservez un cours d'essai gratuit dans notre académie du Cap, et les cartes, capteurs et pompes sont dans la boutique.

En bref

Additionnez d'abord les charges de votre pompe et de votre lampe, dimensionnez tout solaire pour l'hiver plutôt que pour l'été, et rappelez-vous qu'une batterie sert avant tout à survivre au délestage. Pour une salle équipée d'une prise murale, le secteur plus un petit onduleur revient généralement moins cher et plus simple que le tout-solaire. Gardez l'installation complète pour les cas où l'indépendance énergétique, la portabilité ou l'enseignement du solaire lui-même sont le véritable objectif.

Questions fréquentes

Un seul panneau solaire peut-il alimenter à la fois la lampe et la pompe ?

Souvent oui pour un système à un plateau, à condition d'ajouter aussi une batterie. Le panneau charge la batterie pendant la journée, et la batterie alimente la lampe et la pompe, y compris la nuit et par temps couvert. Un panneau seul, sans batterie, s'arrête dès qu'un nuage passe : la batterie n'est donc pas optionnelle.

Les plantes vont-elles mourir pendant le délestage ?

Pas à cause d'une coupure de deux heures. Une brève extinction de la lampe ne pose pas de problème. Le risque principal, c'est l'arrêt de la pompe dans un système à recirculation : si vous ne sécurisez qu'une seule chose, sécurisez la pompe.