Chaque hiver, un importateur du sud du Chili nous pose la même question, formulée un peu différemment : le panneau est enseveli pendant trois jours, la nuit est à -5 °C, la lumière sera-t-elle encore allumée à six heures du matin ?
La réponse honnête est que la température est le plus petit des quatre facteurs qui décident. Le froid n'est pas ce qui casse un lampadaire solaire. La neige sur le panneau, un panneau mal orienté, une inclinaison trop faible et un chargeur qui ignore le thermomètre sont ce qui le casse — et trois de ces quatre points se règlent le jour de l'installation, des mois avant la première neige.
Notre site le plus froid mis en service est à Lonquimay, dans la région chilienne de l'Araucanie, où l'installation s'est déroulée entre -3 °C et -5 °C. Les luminaires sont allumés chaque nuit depuis.
Peu de choses à -5 °C sont spectaculaires. C'est un ensemble de petits décalages, et un seul est dangereux.
| Pièce | À -5 °C | Ce que cela signifie pour l'acheteur |
|---|---|---|
| Panneau solaire | Une cellule froide est légèrement plus efficace : le rendement monte un peu par temps clair | Le froid n'est pas le problème du panneau ; la couverture neigeuse l'est |
| Batterie LiFePO4 | La décharge continue, la capacité utile baisse d'environ un dixième, la charge doit être bloquée sous 0 °C | Dimensionnez pour le déclassement et exigez une protection de charge basse température |
| Moteur LED | Tourne plus froid qu'en été, avec une efficacité légèrement meilleure | Aucune action nécessaire |
| Capteur radar | La détection ne dépend pas de la température ambiante | Insensible au froid, mais ce n'est pas lui qui allume le luminaire |
| Capteur de lumière | Une tempête de neige sombre ressemble exactement à la nuit | C'est le contrôleur, pas le capteur, qui doit empêcher un allumage en plein jour |
La seule ligne qui peut mettre fin à un projet est la deuxième, et c'est une question de conception plutôt que de météo.
Un pack LiFePO4 ne gèle pas à -5 °C — l'électrolyte gèle bien en dessous de -30 °C — mais il devient lent. La résistance interne augmente, la tension chute un peu plus sous charge, et l'énergie disponible en décharge baisse d'environ un dixième.
Appliquez cela à un vrai dimensionnement. Un pack dimensionné pour trois nuits d'autonomie à 25 °C est un pack dimensionné pour deux nuits et demie à -5 °C. Sur un site à hiver clair, c'est invisible. Sur un site qui enchaîne quatre jours couverts en juillet, c'est la différence entre un matin faible et un matin noir.
L'effet de second ordre est celui qui génère des tickets de support. Le matin le plus froid de l'année, un pack à 60 % d'état de charge peut encore déclencher une coupure basse tension, car les cellules froides chutent sous charge et le contrôleur lit la tension, pas l'énergie. Le luminaire s'éteint à quatre heures du matin avec la plupart de son énergie encore à l'intérieur. Si votre fournisseur ne sait pas vous dire si la coupure est compensée en température, considérez ce silence comme une réponse.
Charger une cellule lithium sous 0 °C plaque du lithium métallique sur l'anode au lieu de l'intercaler. Le placage n'est pas réversible : chaque charge froide retire de la capacité pour de bon, et assez de cycles transforment un pack de trois nuits en pack d'une nuit.
C'est pourquoi un pack pour climat froid a besoin d'un BMS avec sonde de température sur les cellules et coupure de charge à 0 °C ou juste au-dessus. Le comportement souhaité est ennuyeux. Par un matin à -5 °C, le contrôleur refuse de charger, le panneau reste au soleil, le boîtier se réchauffe, et une ou deux heures après le lever du soleil les cellules sont au-dessus de zéro et la charge commence. Vous perdez une partie d'une courte journée d'hiver, pas la batterie.
C'est aussi là que le format tout-en-un cesse d'être un compromis. Dans un luminaire intégré, les cellules vivent dans le même corps que le moteur LED : la chaleur que les LED dissipent la nuit et le soleil sur le boîtier gardent le pack plus chaud qu'il ne le serait dans une enceinte séparée enterrée au pied du mât. En climat froid, ce n'est pas un arbitrage ; c'est la meilleure architecture.
Un centimètre de neige mouillée sur un module bloque pratiquement tout. Une journée de neige est donc une journée à production nulle, et le luminaire la passe à puiser dans la réserve dimensionnée pour la saison des pluies. C'est pourquoi l'autonomie en nuits compte plus, en région froide, que n'importe quel chiffre de température sur une fiche technique.
L'inclinaison est la partie que vous pouvez encore changer. Sur un module à verre lisse, la neige commence à glisser au-dessus de 25–30°, une fois que le soleil a réchauffé le verre ; à 10–15°, valeur par défaut de nombreux supports plats, elle reste où elle tombe. Réglez donc le panneau plus pentu que la valeur par défaut si le site voit la neige, et acceptez l'arbitrage : un panneau plus pentu prend plus de vent et se voit davantage depuis la route.
Ce qu'il ne faut pas faire, c'est envoyer une équipe avec un racloir métallique ou un seau d'eau chaude. Un racloir marque le verre et le revêtement antireflet, et l'eau chaude sur un module à -5 °C est un choc thermique que le joint, et non le verre, paie généralement.
La plupart des instructions de montage de ce secteur sont écrites pour la Chine, l'Europe ou les États-Unis, où le panneau regarde le sud. Tous les pays d'Amérique du Sud au sud de l'équateur — Chili, Argentine, Pérou, Bolivie, Paraguay, Uruguay, sud du Brésil — ont besoin du panneau tourné vers le nord, car c'est là que se trouve le soleil d'hiver.
La pénalité d'une erreur n'est pas marginale. À Santiago, à 33,5° de latitude sud, le soleil de juin ne monte jamais très haut au-dessus de l'horizon nord : un panneau orienté au sud passe donc la majeure partie des jours les plus courts de l'année à pointer à l'opposé de la seule lumière disponible. Une équipe qui suit un manuel importé et oriente le panneau au sud verra encore un luminaire allumé en mars et éteint en juillet.
Direction et inclinaison forment une seule décision. Le point de départ pour la performance hivernale est la latitude plus 10–15° : environ 45° au centre du Chili, et 55–65° en Patagonie à 50–60° sud, ce qui est aussi la plage qui évacue bien la neige.
Une cellule photoélectrique allume quand le niveau de lumière baisse, et une forte tempête de neige abaisse ce niveau à quelque chose proche de la nuit. Le luminaire tourne alors à pleine puissance en plein jour, sur un panneau qui ne produit rien, et vide en quelques heures une réserve qui a mis une semaine à se constituer.
Le remède est dans le contrôleur, pas dans le capteur : un délai de confirmation du crépuscule, pour que le luminaire ne s'allume qu'après plusieurs minutes d'obscurité, plus une fenêtre horaire qui interdit l'allumage aux heures où il doit être éteint. C'est un réglage de deux lignes et presque personne ne le demande.
Luxey fabrique de l'éclairage LED extérieur à Shenzhen depuis 2007 et fournit des distributeurs, installateurs et municipalités dans plus de 76 pays, selon un système ISO 9001 avec notre propre laboratoire d'essai. Les séries AIOH et AIOAS partagent une plateforme LiFePO4 donnée pour 3 000 cycles à 80 % de la capacité d'origine, et chaque unité subit un test de vieillissement de 24 heures avant expédition.
Pour un site froid, nous passons en revue quatre décisions dans l'ordre : l'azimut et l'inclinaison, l'autonomie au niveau de gradation plutôt qu'à pleine puissance, le profil de charge basse température et le réglage de confirmation du crépuscule. Les deux premières décident si le luminaire survit à un hiver ; les deux dernières si la batterie survit cinq ans.
À quelle température un lampadaire solaire cesse-t-il de fonctionner ? En dessous de la plage nominale de sa fiche technique, qui est de -20 °C pour nos séries AIOAS et AIOX. À -5 °C, rien ne s'arrête : le luminaire fonctionne, le pack contient simplement moins d'énergie, et le panneau produit un peu moins car la journée d'hiver est courte et le soleil bas.
Un lampadaire solaire charge-t-il par temps couvert ou neigeux ? Il produira quelque chose par temps couvert, peut-être un cinquième à un tiers du rendement ciel clair, et presque rien un jour où la neige repose sur le verre. C'est ce jour-là que la batterie est sollicitée : c'est pourquoi un site froid se dimensionne sur l'autonomie en nuits plutôt que sur les watts du panneau.
Le froid endommage-t-il la batterie ? Décharger au froid n'endommage pas un pack LiFePO4, cela réduit seulement ce que l'on peut en tirer. Charger sous 0 °C l'endommage, de façon permanente : c'est pourquoi la coupure de charge est la spécification qui compte le plus et celle qui est le moins souvent citée.
Faut-il une batterie plus grosse pour un climat froid ? En général un peu, pour deux raisons qui s'additionnent : environ un dixième de la capacité est indisponible à -5 °C, et la journée d'hiver est plus courte, donc il reste moins de temps pour remettre de l'énergie. Dimensionnez sur le pire mois, pas sur la moyenne.
La neige peut-elle casser le panneau ou le luminaire ? Le verre et le boîtier ne sont pas le point faible ; le joint et le montage le sont. La glace qui s'accumule puis se dilate, et la charge de vent sur un panneau fortement incliné, sont ce qu'une installation en région froide doit vérifier.
Les lumières s'allument-elles encore quand le panneau est couvert de neige ? Oui, et c'est le comportement attendu : le luminaire a un pack chargé et la route a encore besoin de lumière. La défaillance à surveiller est l'inverse : un luminaire qui s'allume pendant une tempête de neige sombre et épuise sa réserve avant le soir.
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