| Le régulateur a des fonctions utiles... du temps où on utilisait des batteries plomb-acide. Maintenant, avec les accus LFP à protections intégrées c'est moins nécessaire. |
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Il y a en gros deux types de régulateurs solaires: le régulateur PWM et le régulateur MPPT (maximum power point tracking ou détermination du point de puissance maximal). Dans les deux cas la tension fournie par les panneaux solaires doit être supérieure à la tension des accus, le régulateur est de type "buck" (réducteur de tension).
OnduleurNous ne parlons pas ici de l'onduleur qui est utilisé pour envoyer l'énergie produite dans le réseau de distribution. Il faut toujours utiliser un onduleur agréé. L'installation se comporte d'une dixaine de panneaux solaires qui sont branchés en série pour obtenir une haute tension continue d'environ 400V. La puissance pompée dans le réseau dépend de la puissance produite par les panneaux.Un autre type d'onduleur transforme le courant des batteries (12 ou 24V) en 230V pour alimenter certains appareils. Il est utilisé dans les applications nomades. Une batterie tampon est toujours nécessaire pour adapter la production à la consommation. Beaucoup de petits onduleurs ont une prise pour allume-cigare car ils sont conçus pour une utilisation en voiture ou camion.
Régulateur PWMLe régulateur PWM est une alimentation à découpage de type buck qui va simplement limiter la tension en sortie à une valeur précise (14.4V par exemple). Tant que cette tension n'est pas atteinte, l'interrupteur est fermé. Tout le courant fourni par les panneaux sont envoyés à la batterie, c'est comme si le régulateur n'existe pas.Une fois que la tension de sortie est atteinte l'interupteur électronique va commuter rapidement.
Le rapport conduction/non conduction détermine le courant de charge de l'accu, qui diminue quand la tension se rapproche de plus en plus de la consigne. Le régulateur a également comme fonction d'empècher la batterie de se vider dans les panneaux quand il n'y a pas de soleil, mais cette fonction peut également être réalisée par une diode. Ce type de régulateur a souvent une sortie utilisateurs qui est coupée quand la tension de la batterie devient trop faible. Ce type de chargeur était destiné aux anciens accus plomb-acide, qu'il faut protéger des charges trop poussées et des décharges trop profondes. Il n'y a plus vraiment de raisons d'encore utiliser ce type de régulateur avec les accus LFP qui ont un système de protection intégré qui mesure la tension de chaque élément et qui coupe la batterie quand la tension est trop basse, trop élevée ou que le courant est trop fort.
Régulateur MPPTOn parle beaucoup de régulateurs MPPT qui sont principalement utilisés dans les grands parcs industriels (et maintenant également dans les installations domestiques reliées au réseau de distribution électrique).Le régulateur MPPT est pour la partie puissance un régulateur PWM tout ce qui a de plus classique, mais dont le commutateur est commandé pour utiliser au mieux les panneaux solaires.
Le graphique à trait à un élément isolé de panneau solaire: chaque élement produit ici environ 0.33V. En pratique cette tension est un peu plus élevée (0.44V) et la tension à vide est de 0.58V. On met généralement 36 éléments individuel en série dans un panneau solaire. Le graphique montre qu'il y a une tension optimale à laquelle le panneau produit le plus de puissance. Cette tension dépend évidemment du rayonnement solaire capté et de la température. Le régulateur PWM qui fait partie de notre régulateur MPPT est commandé pour extraire le plus de puissance de notre panneau solaire quelles que soient les paramètres de température et d'ensolleillement. Le module va mesurer le courant et la tension à l'entrée du régulateur (et donc calculer la puissance) et charger plus ou moins le panneau pour arriver arriver à la puissance maximale. Le régulateur MPPT agit en sorte comme un transformateur électronique qui va adapter l'impédance des panneaux solaires à celle des batteries Le temps de conduction de l'interrupteur détermine la charge du panneau et donc sa tension. Le condensateur à l'entrée permet d'intégrer dans le temps le courant passant dans l'interrupteur. Si le régulateur PWM simple n'est pas utile dans le cas de panneaux solaires et d'accus LFP, il peut avoir un intérêt sous forme de module MPPT dans les grandes installations. Les panneaux solaires reliés au réseau électrique via un onduleur ont toujours un régulateur MPPT intégré.
Utilisation d'un régulateur pour charger des batteriesUn régulateur PWM simple qui agit comme protection n'est plus nécessaire pour les accus de type LiFePO4 (lithium-fer-phosphate) qui ont des protections intégrées. Par contre il limite la tension quand les accus sont totalement chargés (et qu'il ne consomment plus rien).Le régulateur MPPT n'est pas vraiment utile dans une installation 12V ou 24V qui produit suffisamment d'énergie pour les utilisateurs, c'est uniquement la fonction de protection contre les surtensions qui est utile. Un module MPPT peut être envisagé si les panneaux produisent trop peu d'énergie. Le gain qu'un tel module peut apporter est de 30% au maximum. Personellement j'utilise des accus NiCd 28Ah (des accus de technologie très ancienne) qui résistent aux surtensions. Ils limitent la tension à environ 15V quand l'accu LFP principal est complètement chargé. Ils sont conçus pour des éclairages de secours simples et peuvent absorber 1.5A en permanence. |
A ensoleillement identique et température identique la puissance fournie par le panneau dépend de la tension en sortie du panneau. Si le panneau est en cours-circuit, il n'y pas de puissance produite, bien que le courant soit de 3A. Ce courant reste constant jusqu'à environ la moitié de la tension à vide.
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