Réponse courte : un panneau solaire monté au sommet d'un mât de lampadaire est une voile. Dans nos exemples calculés, il augmente le moment de vent à la base du mât de 3,5 à 4,6 fois par rapport à une tête LED seule. Un mât choisi pour un luminaire alimenté par le réseau n'est généralement pas assez résistant pour un lampadaire solaire split : précisez la taille du panneau, la vitesse du vent et la hauteur, et demandez le calcul.
Les acheteurs commandent souvent « mât de 8 m, panneau de 200 W » comme deux articles séparés. Le mât, le support, la platine de base et les boulons d'ancrage doivent être vérifiés ensemble pour le panneau réellement installé et le vent sur le site. Cet article montre l'ampleur de l'effet avec un calcul simple.
Chiffres clés
- La pression du vent augmente avec le carré de la vitesse du vent : environ 670 Pa à 33 m/s (120 km/h) et 1 080 Pa à 42 m/s (150 km/h).
- Un panneau de 1 m² au sommet d'un mât de 8 m ajoute environ 0,9–1,4 kN de force horizontale à ces vitesses, agissant à plus de 8 m au-dessus de la base.
- Moment à la base pour un mât de 8 m : 2,9 kNm avec une tête LED seule, 10,1 kNm avec un panneau de 1 m² à 33 m/s.
1. Le calcul
Pour chaque élément, force horizontale F = q × Cf × A, où q = ½ ρ v² est la pression du vent (ρ = 1,225 kg/m³), Cf le coefficient de force et A la surface exposée. Nous avons utilisé Cf = 1,3 pour un panneau incliné, 1,0 pour la tête LED et 0,8 pour un fût conique rond. Le moment à la base est la somme de chaque force multipliée par sa hauteur au-dessus de la base. Le module d'élasticité requis est le moment multiplié par un coefficient de sécurité combiné de 1,5, divisé par la limite d'élasticité de l'acier Q355 (355 MPa).
Il s'agit d'une vérification simplifiée pour montrer les ordres de grandeur. Un calcul de dimensionnement suit le code local (par exemple EN 1991-1-4 ou ASCE 7), avec catégorie de terrain, facteur de rafale, effets dynamiques et fatigue, et vérifie le support, l'ouverture de porte, la platine de base, les soudures et les boulons d'ancrage ainsi que le fût.
2. Tableau calculé
| Hauteur du mât | Surface du panneau | Vitesse du vent | Moment à la base, tête LED seule | Moment à la base avec panneau | Part du panneau | Module de section requis | Exemple de section ronde à la base |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 6 m | 0,7 m² (environ 100 W) | 33 m/s | 1,5 kNm | 5,3 kNm | 72 % | 22 cm³ | 130 mm × 2,5 mm |
| 6 m | 0.7 m² | 42 m/s | 2,4 kNm | 8,6 kNm | 72 % | 36 cm³ | 130 mm × 3 mm |
| 8 m | 1,0 m² (environ 200 W) | 33 m/s | 2,9 kNm | 10,1 kNm | 71 % | 43 cm³ | 160 mm × 2,5 mm |
| 8 m | 1.0 m² | 42 m/s | 4,7 kNm | 16,4 kNm | 71 % | 69 cm³ | 160 mm × 4 mm |
| 10 m | 2,0 m² (deux panneaux) | 33 m/s | 5,0 kNm | 22,9 kNm | 78 % | 97 cm³ | 190 mm × 4 mm |
| 10 m | 2.0 m² | 42 m/s | 8,1 kNm | 37,1 kNm | 78 % | 157 cm³ | 220 mm × 5 mm |
Notre propre calcul. Mât modélisé comme un tube rond conique (base 130/160/190 mm, sommet 70/80/90 mm) ; centre du panneau 0,3 m au-dessus du sommet du mât ; tête LED 0,15–0,25 m². La section d'exemple est la paroi standard la plus fine qui satisfait le module requis ; ce n'est pas un dimensionnement.
3. Ce que le tableau dit à un acheteur
- Le panneau, pas le mât, pilote le dimensionnement. Doubler la surface du panneau double approximativement le moment à la base ; passer de 33 à 42 m/s l'augmente d'environ 60 %.
- L'épaisseur de paroi seule ne suffit pas. À 10 m avec deux panneaux en zone 42 m/s, une base de 190 mm nécessiterait plus de 6 mm de paroi ; une base de 220 mm y parvient avec 5 mm. Le diamètre est le levier le plus efficace.
- Les boulons d'ancrage et les platines de base évoluent aussi avec le moment. Un mât réutilisé d'une conception réseau avec la cage d'ancrage d'origine peut céder au niveau de la fondation, pas du fût.
- Les zones côtières et cycloniques nécessitent la carte des vents locale. Mombasa, Dar es Salaam, Lagos et Abidjan sont côtières ; le nord du Mozambique et Madagascar font face aux cyclones. Ne pas utiliser une valeur générique de 120 km/h.
4. Ce qu'il faut mettre dans le cahier des charges
| Article | Spécifier |
|---|---|
| Panneau | Puissance, dimensions, nombre de panneaux, inclinaison et hauteur au-dessus du sommet du mât |
| Vent | Vitesse de vent de base et catégorie de terrain selon le code local, ou la vitesse indiquée dans l'appel d'offres |
| Mât | Hauteur de montage, section (ronde ou octogonale), nuance d'acier, diamètre de base et de sommet, épaisseur de paroi |
| Assemblages | Support, épaisseur de la platine de base, nombre et taille des boulons d'ancrage, renfort de l'ouverture de porte |
| Finition | Norme de galvanisation à chaud et épaisseur minimale de zinc ; thermolaquage si requis |
| Preuve | Calcul de charge de vent pour le panneau et le luminaire exacts installés, signé par l'ingénieur du fournisseur |
FAQ
Puis-je installer un panneau solaire sur un mât d'éclairage public existant ?
Seulement après vérification. Dans nos exemples, le panneau multiplie le moment à la base par 3,5 à 4,6, donc un mât existant, ses boulons d'ancrage et sa fondation nécessitent généralement un calcul et souvent un renforcement ou un remplacement.
Pour quelle vitesse de vent un mât d'éclairage solaire doit-il être conçu ?
La vitesse de vent de base du code national pour le site, ajustée selon le terrain et la hauteur. De nombreux appels d'offres indiquent 120 à 150 km/h ; les zones côtières et cycloniques peuvent être plus élevées.
Un lampadaire solaire tout-en-un est-il plus facile pour le mât ?
Habituellement oui, car le panneau est plus petit et proche du luminaire. Mais les grandes unités tout-en-un ont encore 0,5–0,8 m² de panneau au sommet et nécessitent la même vérification.
Mât octogonal ou rond ?
Les deux fonctionnent. Pour un même poids d'acier, une section ronde résiste bien à la flexion due au vent ; les sections octogonales sont courantes dans les appels d'offres et faciles à former. Comparez par le module de section à la base, pas par la forme.
Comment nous aidons
Nous fournissons des mâts d'éclairage solaire avec supports de panneaux et des mâts d'éclairage en acier jusqu'à 15 m, assortis à nos lampadaires solaires, avec un calcul de charge de vent pour le panneau et le luminaire réellement installés. Envoyez-nous la hauteur, le panneau et la vitesse de vent.
Sources : pression du vent q = ½ρv² avec densité d'air standard ; les coefficients de force sont des valeurs typiques utilisées dans l'EN 1991-1-4 pour les plaques planes et les cylindres circulaires ; limite d'élasticité de l'acier Q355 selon GB/T 1591. Le tableau élaboré est notre propre calcul à titre d'illustration. Connexes : hauteur et espacement des mâts, lampadaires solaires tout-en-un vs séparés.