Autosuffisance énergétique : lumière sur l’éclairage 12 volts DC


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Au printemps 2009, les lecteurs de la Maison du 21e siècle découvraient le système photovoltaïque (PV) de production d’électricité que nous avons acquis en 2005 pour électrifier notre maison autosuffisante « earthship » construite avec des murs en pneus. Dans cet article, nous racontions comment nous avions décidé de brancher l’éclairage sur le courant continu 12 volts.

Étant donné l’extrême rareté et le prix élevé des ampoules 12 volts, nous avons depuis 4 ans essayé une foule de solutions. Nous avons d’abord acheté quelques fluocompactes de 9, 12 et 15 W. Elles sont agréables en combinaison avec des blancs chauds et froids pour l’éclairage général, mais individuellement, nous les trouvons soit trop bleutées ou trop jaunes. À notre surprise, leur durée de vie s’est avérée souvent très courte, et à plus $ 10 l’ampoule, c’est assez décevant. De plus, le délai lors de l’allumage pour obtenir le maximum de luminosité est trop long, certains modèles émettent un sifflement agaçant, et la présence de mercure dans l’ampoule en complique le recyclage.

Puis, en 2006, nous avons acheté au coût de 30 $ une ampoule au xénon de 18 W qui offre une lumière agréable et dont la couleur se situe entre l’incandescente et l’halogène. Comme nous l’utilisons pour éclairer la cage d’escalier, elle n’est jamais allumée très longtemps, mais elle fonctionne encore. La durée de vie nominale de ce type d’ampoule est de 8 000 à 20 000 heures et elle dégage beaucoup moins de chaleur qu’une halogène. Toutefois, sa consommation d’électricité demeure élevée pour la luminosité obtenue et nous n’en avons pas acheté d’autres.

Afin de comparer avec du connu, nous avons acheté deux incandescentes, une de 50 W et une autre de 15 W. Nous sommes tous familiers avec ce type d’ampoules et savons qu’elles sont extrêmement énergivores, mais c’est le plus agréable pour lire. En été, lorsque les batteries sont pleines, pas de problèmes, mais en hiver, on évite de les utiliser puis que nous manquons toujours d’électricité à cause du manque de soleil! C’est que notre maison est électrifiée par seulement trois panneaux PV de 110 watts chacun. Ceux-ci ne produisent que 0,45 kilowattheure par jour à raison d’une moyenne quotidienne annuelle de quatre heures de plein ensoleillement. Comparativement, un ménage québécois peut consommer jusqu’à 30 kWh par jour chauffage !

Vers l’avenir

Nous nous sommes ensuite intéressés aux DEL (diodes électroluminescentes). En 2005, comme il y avait très peu de ce type d’ampoules destinées à un usage résidentiel, nous avons essayé toutes sortes de solutions bricolées maison. Après quelques tentatives avec des diodes individuelles soudées sur une plaque de montage, il devint évident que le nombre de diodes nécessaires pour obtenir suffisamment de lumière rendait l’utilisation trop dispendieuse et aussi énergivore que les fluocompactes. Nous en utilisons encore quelques-unes, malgré la couleur très bleutée et la faible intensité qui donne un effet lunaire, car nous les apprécions comme veilleuses lors des soirées tranquilles au coin du feu.

Un des problèmes de ces montages maison est l’absence de réflecteur pour diriger tout le potentiel lumineux dans la direction voulue. Nous y avons remédié en utilisant des lampes de poches à DEL que l’on peut facilement se procurer pour quelques dollars. Il suffit de récupérer la tête qui contient les DEL et le réflecteur et d’adapter le voltage et l’intensité du courant (généralement l’équivalent de 3 piles AA en série soit 4,5 volts pour 500 mA). Pour ce faire, deux méthodes : mettre une résistance ou utiliser un convertisseur DC-DC de petit calibre. Il est important de ne pas dépasser le voltage des diodes sinon elles brûlent prématurément.

Pendant que nous étions occupés à tester des solutions, les recherches dans l’industrie avançaient rapidement et les prix ont aussi commencé à chuter. Selon le ministère de l’énergie des États-Unis

www.energy.gov/energyefficiency/index.htm), en 2001 le coût des dispositifs à DEL blanches était de plus de 200 $ par mille lumens (kilo-lumens). En 2007, le prix moyen était tombé à environ 30 $/klm.

Nos expériences nous ont démontré que les défis à relever sont nombreux. La sensibilité des diodes aux températures élevées et aux variations de courant complique la fabrication de ce type d’ampoules. L’intégration des ampoules et des luminaires est primordiale et très peu de fabricants sont équipés pour le faire à ce jour. De plus, il existe des différences importantes entre ce type de lumière et les autres technologies. Par exemple, elles émettent une lumière monochrome lorsqu’un courant électrique les traverse, c’est-à-dire qu’elles produisent une couleur pure. Toute la lumière émise est donc dans le spectre visible : pas de rayons ultraviolets ni infrarouges qui prennent de l’énergie à produire mais qui ne nous sont pas utiles pour l’éclairage.

Les méthodes de test sont mal adaptées à l’éclairage à semi-conducteurs, et de nouvelles normes sont élaborées entre autres pour le programme ENERGY STAR qui certifie désormais ce type d’éclairage. C’est pourquoi l’offre actuelle est encore limitée car la qualité des ampoules varie énormément et les promesses des fabricants ne sont pas vérifiées.

ABCO Batteries Expert à Laval nous a aidés à choisir quelques modèles d’ampoules plus récents. L’entreprise possède un panneau de démonstration qui permet de comparer facilement l’intensité et la couleur des différentes ampoules. Nous avons été très impressionnés par les progrès réalisés au cours de la dernière année.

En mai 2008, nous avions acheté au coût de 30 $ une ampoule de 5 W à 3 DEL haute efficacité qui fournit 150 lumens, c’est-à-dire 30 Lm/W. En mars 2009, nous avons essayé une ampoule de 60 DEL qui coûte 25 $ et qui procure 209 lumens pour une consommation de moins de 3 W, soit 72 Lm/Watt. À titre de comparaison, une halogène au quartz produit environ 24 Lm/W et les fluocompacts entre 60 et 72 Lm/W.

Il existe déjà toute une gamme d’ampoules DEL pour remplacer à peu près tous les types d’ampoules incandescentes et fluorescentes : de l’ampoule en forme de flamme pour les lustres, jusqu’au tube de 4 pieds pour les néons. Nous avons également fait une trouvaille que nous envisageons d’intégrer sous nos armoires de cuisine : des DEL en rouleau qui coûtent entre 12 $ et 14 $ du pied linéaire.

Bien que notre expérience concerne l’éclairage sur le courant 12 V continu, tous les commentaires sur les choix d’ampoules que nous faisons ici s’appliquent aussi aux ampoules 110 V AC qui coûtent moins cher et dont le choix de modèles est très vaste. De nouvelles générations d’ampoules à DEL font constamment leur apparition sur le marché, et les prix sont de plus en plus concurrentiels considérant la durée de vie attendue de ces ampoules. Il semblerait que les DEL représentent l’avenir de l’éclairage.

Les DEL offrent plusieurs avantages :
• Elles consomment au moins 75 % de moins d’énergie que des incandescentes tout en produisant la même quantité de lumière;
• Leur efficacité énergétique est de 90 % contre 5 % pour les incandescentes dont 95 % de l’énergie consommée est convertie en chaleur augmentant les besoins de climatisation (mais diminuant les besoins de chauffage);
• Elles s’allument instantanément et dégagent peu de chaleur;
• Leur durée de vie est de 30 000 à 50 000 heures au lieu de 1 000 à 5 000 heures pour les incandescentes et 10 000 heures environ pour les fluocompactes;
• Elles résistent au froid;
• Elles n’émettent pas de hautes fréquences potentiellement nocives comme le font les fluocompactes; • Leur faisceau directionnel concentre la lumière;
• Elles résistent aux chocs et aux vibrations;
• Elles sont recyclables et ne contiennent ni mercure, ni plomb;
• Leur lumière est vive et intense;
• Leur durée de vie n’est pas réduite par les cycles rapides d’allumage, comme c’est le cas des fluocompactes;
• Elles sont compatibles avec les circuits intégrés de programmation;
• Elles sont compactes et légères.  

Pour en savoir davantage :
Office de l’efficacité énergétique

LED Lighting Getting Better and Better

L’influence de l’éclairage sur la santé (Institut de recherche en construction)

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