Construire un panneau solaire à 5€ pour recharger une batterie USB

Ce petit guide pour apprendre à construire un panneau solaire vise une approche didactique et amusante et propose de recharger une batterie USB portable classique. Détail important, il ne vous coûtera que 5€ de materiel et ne demande pas de grosses compétences techniques.

Beaucoup de fantasmes autour du solaire, pas mal d’idées reçues notamment en terme de coût. Pourtant, construire un panneau solaire n’est pas forcément synonyme de dépense pharaonique et c’est une excellente approche pour expliquer ou comprendre leur fonctionnement.


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Dans ce petit guide, on va donc construire un panneau solaire compact mais suffisant pour recharger une batterie USB. Une de ces batteries qui permettent ensuite d’alimenter un smartphone, une camera sportive ou une lampe led. L’intérêt de ce genre de montage très simple est donc de pouvoir recharger une batterie le jour pour l’utiliser la nuit en rechargeant vos appareils ou en proposant une petite lumière pour lire.

Pré requis matériel.

Pour construire un panneau solaire, il ne vous faut que 3 éléments : Deux petits panneaux solaires basiques et un régulateur de tension qui assurera un courant stable en sortie pour alimenter votre batterie. C’est tout. Il y en a pour quelques euros en ligne.

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On commence par une paire de panneaux solaires, j’ai choisi des solutions hyper abordables de 11.5 x 8.5 cm en 12 volts et 1.5 watts.

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Chaque panneau coûte entre 1.75 et 1.85€ suivant la conversion euro-dollars en ligne sur AliExpress sans frais de port. Vous pouvez choisir d’autres formats ou d’autres modèles, mais prenez en au moins deux. Il existe également des panneaux solaires chez Amazon par exemple, mais leur prix s’envole rapidement bien plus haut.

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Le régulateur de tension coûte entre 0.55 et 0.65€ sur AliExpress. Un seul suffit pour le montage, pas de frais de port.

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A noter que si vous  avez un adaptateur allume cigare vers USB qui traine, celui-ci peut faire l’affaire. Il suffira de le démonter proprement et de souder les fils en provenance des panneaux dessus.

C’est tout. si je fait les comptes on en a pour 60 cents de régulateur et 3.6€ de panneaux solaires soit 4.2€ en tout de matériel. Il va falloir ajouter un peu de fil de soudure, un peu de fil électrique et du ruban adhésif solide type duck tape. J’arrondis donc à 5€ au total en terme de fourniture.

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Il sera possible d’améliorer le montage avec d’autres options et je vous conseille fortement d’utiliser de la gaine thermo-rétractable pour améliorer la solution en terme de résistance à l’humidité.

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Mais ce n’est pas indispensable et du ruban adhésif d’électricien peu amplement faire l’affaire. Cela dit un pack de gaine thermo-rétractable coûte environ 3€ sans frais de port sur AliExpress, alors si vous voulez une finition sympa, n’hésitez pas.

Le montage, 8 soudures max.

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Le fer à souder est chaud, le fil de soudure est à portée de main, retournez vos panneaux solaire de manière a faire apparaître leurs bornes plus et moins. Placez les l’un à côté de l’autre avec un petit peu d’espace entre les deux.

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Posez un morceau de Duck Tape pour les assembler SANS recouvrir les bornes + et – des panneaux. L’espace entre les deux panneaux doit permettre un fois l’adhésif en place de les plier l’un sur l’autre.
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Il est temps de souder les bornes. si vous faites le montage avec des enfants, c’est le bon moment de rappeler les règles de sécurité autour du fer à souder. Ce truc est chaud, ce n’est pas un jouet, attention à la manipulation de l’objet… etc.

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On commence donc par mettre une pointe de soudure sur chaque borne, pour préparer le terrain. On positionne la pointe du fer sur la borne nue, on pousse ensuite un peu de fil de soudure et on laisse une perle se durcir sur sa surface.

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Une fois les quatre bornes ainsi préparées, on peut passer à la suite.

tensions

On va monter les deux panneaux en parrallèle et non pas en série, cela parce qu’il nous faut un courant plus important que ce que peut délivrer un seul panneau. En gros, dans une lampe torche, une télécommande ou dans n’importe quel appareil classique, on glisse les piles les unes à la suite des autres comme dans le schéma ci-dessus, la borne positive de la première pile est en contact avec la borne négative de la seconde, et ainsi de suite. Cela a pour effet d’additionner les capacités des piles et ainsi deux LR6 de 1.5 volt ont potentiellement la capacité de délivrer 3 volts.

Montage en parallèle

Plus rarement on glisse des piles en parallèle, les bornes + et moins sont associées pour augmenter la capacité de celles-ci en courant. C’est assez rarement utilisé parce que les piles se déchargent de manière différentes et qu’il peut arriver que la première pile finisse par se décharger dans la seconde et cela les détériore rapidement. Mais comme nous utilisons des panneaux solaires et qu’a priori il n’est pas question de décharger rapidement le soleil, on va mettre les panneaux en parallèle afin d’augmenter les capacités que nous fournirait un seul panneau. Ce qui nous intéresse ici ce n’est pas d’avoir 12 volts en série pour arriver à 24 volts mais de booster l’intensité disponible.

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Avec les 12 volts en 1.5 watts théoriques de nos panneaux on a du 125 mAh1 ce qui n’est pas beaucoup. En montant les deux panneaux en parallèle on double la mise et on obtient donc toujours 12 volts mais maintenant 250 mAh ce qui est encore très faible mais suffisant pour le convertisseur.

Il est bien sur possible de trouver des panneaux plus efficaces avec un meilleur rendement comme il est possible d’augmenter le nombre de panneaux. On peut par exemple monter quatre panneaux en parallèle pour passer à 500 mAh ce qui aura une incidence sur la vitesse de rechargement de votre batterie. Il est également possible de monter l’ensemble en parallèle ET en série ce qui permettra d’améliorer voltage et ampérage mais c’est une autre histoire.

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Après avoir dénudé et étamé les connecteurs, on va les connecter de manière à relier les bornes en parallèle.

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C’est à dire que les PLUS des deux panneaux sont associés ensemble et les MOINS des deux panneaux sont associés de l’autre côté de manière à ne former plus qu’une borne PLUS et une borne MOINS.

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Avant d’aller plus loin, vous pouvez poser du Duck Tape sur les soudures et recouvrir l’ensemble de la partie arrière de votre panneau.

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On va pouvoir relier l’ensemble au convertisseur. On en est à 4 soudures. Si vous avez opté pour la gaine thermo-rétractable, glissez en un morceau sur votre fil PLUS et soudez le câble qui rejoindra le convertisseur en déterminant sa longueur par rapport à votre usage.  

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Par exemple, si vous voulez positionner les deux panneaux sur le dessus d’un sac à dos pour vos ballades pendant qu’il rechargera votre batterie, un fil de 50 à 60 cm suffit. Si vous voulez poser votre panneau sur le toit de votre tente et laisser la batterie en charge à l’abri de la pluie à l’intérieur, prévoyez plutôt deux à trois mètres de câble. Soudez ensuite les deux POSITIF des panneaux avec le fil POSITIF qui reliera le convertisseur.Construire un panneau solaire à 5€ - 042

Idem pour les deux fils négatifs des panneaux vers le fil qui ira sur le MOINS du convertisseur. Prenez ensuite le temps de positionner les gaines thermo-rétractables par dessus les soudures et faites les se rétracter en les plaçant au dessus du fer à souder ou sous la flamme d’un briquet.

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Vous pouvez en mettre une seconde plus large sur les deux soudures pour assurer une bonne protection contre l’humidité. On en est à 6 soudures.

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Enfin, à l’autre bout du câble, enfilez deux gaines thermo-rétractables, une fine pour laisser passer le fil, une moyenne faisant la moitié de la largeur du convertisseur.

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Prévoyez en une troisième assez large pour laisser passer le convertisseur dedans. Mais gardez là de côté, hors du fil. Dénudez et étamez finement les deux extrémités du fil pour pouvoir les glisser dans les petits trous du convertisseur. Faites glisser les gaines vers le bas.

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Suivant les convertisseurs, vous allez avoir une indication de polarité de ces deux bornes, mais souvent ce n’est malheureusement pas indiqué. Pas de panique ce n’est pas très grave.  On va tenter l’opération suivante : Placez le fil positif en provenance des panneaux sur la borne droite du convertisseur lorsque vous placez celui ci avec le port USB sur le haut, comme sur la photo ci-dessus. Placez le fil négatif sur l’autre borne. Ne soudez rien pour le moment, on va tout de suite voir si cela fonctionne.

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Si tout est correctement placé et que vous glissez votre panneau au soleil, une petite led rouge devrait s’illuminer sur le convertisseur. Cela veut dire que la polarité est correcte.

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Pour en avoir le coeur net, vous pouvez placer un appareil derrière le port USB du convertisseur : Une lampe LED par exemple ou une batterie via un câble USB vers MicroUSB. Avec suffisamment de soleil, vous devriez voir les appareils signaler qu’ils sont alimentés.

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Si tout est parfait dans les polarités, on termine les soudures. Vérifiez que vos éventuelles gaines thermo-rétractables sont en place, posez votre fer chaud sur les bornes préparées en métal du convertisseur d’où dépassent vos fils et posez un peu de fil de soudure.

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Deux soudures de plus on est à 8 soudures, c’est fini de ce côté mais ne rangez pas votre fer pour autant.

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Prenez la plus grosse de vos gaines thermo-rétractables et faites glisser le convertisseur dedans de manière à ne laisser affleurer que la sortie USB à l’autre bout.

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Avec le dos d’un stylo par exemple, vous pouvez appuyer lentement dessus.

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Une fois bien en place vous pouvez commencer à le fixer avec une source de chaleur du côté de la prise USB mais pas du côté fil.

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Avant de répéter l’opération côté fil, glissez d’abord la gaine de taille moyenne dans la grosse gaine du convertisseur et ensuite la gaine la plus fine dans celle de taille moyenne. De telle sorte que l’ensemble des gaines se rétractent les une sur les autres et forment un bon rempart contre l’humidité.
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Vous pouvez maintenant rétracter les gaines les une sur les autres avec la chaleur de votre fer à souder ou avec un briquet.

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J’ai un peu sur-évalué la capacité à se rétracter de la plus grosse gaine mais en, choisissant mieux vos gaines intermédiaires, vous devriez avoir un meilleur résultat.

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Votre chargeur solaire est prêt, suivant l’ensoleillement, il délivrera une intensité suffisante pour recharger une batterie classique plus ou moins rapidement. A titre d’exemple, j’ai pu recharger une batterie Xiaomi 10400 mAh à raison d’une LED témoin de recharge toutes les 2H50 en orientant au mieux le panneau de manière à ce qu’il ne soit jamais à l’ombre. C’est suffisant pour un ratio de recharge de smartphone la nuit depuis la batterie et de remise à flot de la batterie le jour depuis le panneau solaire fixé sous un panneau de toit orienté Sud, posé sur le rebord d’une fenêtre ou sur le toit d’une petite tente.

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Ce n’est pas rapide, ce n’est pas énorme, mais on peut largement améliorer ce rendement en augmentant le nombre de panneaux pour augmenter l’intensité et arriver à 500 mAh.

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Evidemment, pour utiliser ce panneau en extérieur il faudra le rendre étanche. Ce n’est pas un gros souci et cela peut même s’improviser assez facilement. Un sac de congélation transparent autour des panneaux avec un bon morceau de Duck Tape et on a une solution suffisamment étanche pour passer la nuit dehors et résister à la rosée.

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Il est bien sur possible de bricoler des choses plus efficaces comme un petit boitier imprimé en 3D sur lequel on posera une “vitre” en acrylique transparent avec un peu de joint silicone. Si vous comptez garder le montage plusieurs semaines ou plusieurs mois en l’état, il vaut mieux lui trouver un cocon adapté.

Le jour parfait pour faire un tuto sur l’énergie solaire…

Voilà, c’est tout, ce n’est pas sorcier, ce n’est pas très cher et assez facile à réaliser. J’aurais adoré vous faire une petite vidéo montrant l’objet en marche mais… la Météo en a décidé autrement. Aujourd’hui le temps était à la pluie et le rendement du panneau exécrable.

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Impossible de recharger quoi que ce soit, le convertisseur ne délivrait qu’un maigre courant qui ne permettait pas de prendre en compte les capacités de la solution. Je tenterai une nouvelle vidéo in-situ plus tard en posant mon panneau sur ma tente dans quelques jours.

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Le panneau Aukey ici à 45.99€ mais que l’on a trouvé régulièrement à moins de 30€ en promo

Bien entendu, il existe des tonnes de panneaux solaires commercialisés à différents niveaux de prix qui rendront le même service avec probablement un meilleur rendement. Il sont évidemment bien plus chers mais sont construit de manière à être étanches et pratiques à transporter. Pour moi, leur plus gros défauts est leur poids qui est souvent énorme et leur encombrement assez important. Pas vraiment pratique si vous vous baladez avec, en randonnée par exemple. Le souci c’est que si on compte laisser son panneau commercial sur sa tente quand on part en balade le risque de se le faire subtiliser est important. Notre petit panneau ne paye pas de mine et n’attirera pas le regard de la même manière.

Et puis, quand on se met à construire un panneau solaire, il y a l’intérêt pédagogique. C’est pratique et cela permet d’appréhender ces histoires de tensions et d’intensité, juste survolées ici mais qui peuvent facilement devenir une leçon plus aboutie en développant les exemples de montages en parallèle ou en série.

Notes :

  1. Pour connaitre la capacité en milliampères de nos panneaux, on divise les watts par les volts et on obtient donc 1.5W / 12 V = 0.125 A.
63 commentaires sur ce sujet.
  • 3 septembre 2017 - 16 h 15 min

    Ça veut dire qu’ on peut brancher du 12v directement?

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  • 3 septembre 2017 - 16 h 20 min

    @Benoit: oui, du 12V du 5V ou autre, c’est un câble c’est tout. Il n’y à pas d’électronique.

    Répondre
  • 3 septembre 2017 - 19 h 18 min

    @Gerald: le probleme c’est que mon electriseur est en 9v, je ne comprends pas pourquoi ils disent que ce câble converti en 12v…

    Répondre
  • 3 septembre 2017 - 19 h 26 min

    @benoit: C’est un câble donc pas d’électronique !!!! il ne converti pas en 12V mais ce câble peut être utilisé en 12V par exemple avec une batterie. Si 5V coté fils alors 5V coté croco, si 9V coté fils alors 9V coté croco.
    Je suis un électronicien de 57 ans d’expérience. J’ai travaillé dans le commerce et maintenant ils y en a qui ont perdu des neurones. Un câble ne converti rien mais à une perte suivant sa longueur et sa résistance voilà!!.

    Répondre
  • 3 septembre 2017 - 19 h 51 min

    @benoit: Noté sur la page centrales 9 Volts avec puissance de sortie réglable ça voudrait dire qu’il y a un boîtier électronique avec mais qui n’est pas sur la photo. (Mauvaise explication de leurs parts) il faut donc leurs demander des explications.

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  • 10 septembre 2017 - 10 h 39 min

    Bonjour à tous et bon dimanche, J’ai donné un lien pour un panneau 10W 5V SunPower dans cet article. J’en ai commander 2 (délais environ 10 jours) mais problème avec la régulation 5V, l’électronique fonctionne mal, elle clignote (production/pas de production) aussi j’ai retiré le boîtier soudé un fil (~5m) aux sorties du panneau et branché sur le convertisseur ajustable qui est décrit sur mon blog et ici pas de problème donc c’est bien la régulation 5V du panneau qui est responsable.
    (j’ai commandé 2 électroniques 5V 2A avec boîtier et USB, affaire à suivre)

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  • 11 septembre 2017 - 9 h 25 min

    merci pour l’info et surtout pour tes conseils, j’ai mis mon installation en fonctionnement depuis vendredi soir et ça marche nickel.

    Répondre
  • 11 septembre 2017 - 9 h 30 min

    @Gerald: Bonjour Benoit, j’en suis bien content pour toi et bonne semaine ainsi qu’à tous et toutes.

    Répondre
  • 12 septembre 2017 - 16 h 32 min
  • 12 septembre 2017 - 16 h 59 min

    @BENOIT: Bonjour Benoit, https://www.francebatt.fr/home/301-kit-solaire-complet-330-watts-jour.html 330W en 6 panneaux donc 55W par panneaux.
    convertisseur 1000 W / 2000 en crête = onduleur.
    Je n’achète pas à moins d’avoir 10H de soleil par jours et surtout l’hiver.
    C’est moins que mon système solaire 470W et je viens de commander un MPPT de 50A pour ne pas avoir de problème en Février (sortie hiver pour le photovoltaïque car ce sont les mois de novembre, décembre et début janvier les plus difficiles). Je suis à 429,60 Wh de production à cette heure temps nuages, pluie et un peu de soleil.

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  • b
    13 septembre 2017 - 16 h 26 min

    @Gerald: ok si je veux mettre 6 panneau de 250w pour atteindre 1500 watts, que me faut il exactement comme matériel pour de l’autoconsommation avec stockage du surplus sur batterie ?
    quelle est la différence entre onduleur, micro onduleur et regulateur de charge mppt ?

    Répondre
  • 13 septembre 2017 - 17 h 25 min

    @BENOIT: Bonjour, Benoit, j’ai deux ami qui ont une installation photovoltaïque, A10 ~ 1kW avec des 45W depuis 10 ans 900Ah de batteries mais des C100, manque de production l’hiver.
    A44 720Wp avec 4x180Wp Mono (mauvais choix) 4 batteries de 110Ah depuis un peu plus d’un an mais ses batteries sont mortes, ne recharge plus.
    “quelle est la différence entre onduleur, micro onduleur et régulateur de charge mppt”
    onduleur, micro onduleur c’est pour convertir la tension continue 12, 24 ou 48V en tension alternative 220V.
    régulateur de charge mppt appareil électronique pour charger la, les batteries, MPPT si la tension des panneaux est supérieure à la tension de la batterie alors la différence seras converti en courant exemple j’ai des panneaux en 24V et ma batterie en 12V donc 1A sous 30V deviendras 2A sous 12V, augmente bien la production.
    1500W en 24V soit environ 62,5A donc le choix du MPPT seras de 80A et pour les batteries AGM 125A sous 24V soit 150Watts pour le soir ou plus.
    il est possible de rajouter des batteries par après.

    Répondre
  • 20 septembre 2017 - 22 h 31 min

    Donc dans l’idée, avec cette histoire de MPPT dans le circuit… pour charger une batterie type moto par exemple…:
    Avec une belle illustration, c’est mieux ! C’est bien ca le concept alors ?!!
    https://framapic.org/bUlXFiDMcE1B/2L1RbSOoioWt.jpg

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