6 févr. 2022

Régulateurs MPPT : tout savoir sur les régulateurs de charge solaire

L'énergie solaire s'est imposée comme l'une des solutions énergétiques les plus prometteuses et respectueuses de l'environnement. Pour tirer le meilleur parti de cette source d'énergie renouvelable, il est crucial de disposer des technologies adéquates. C’est là que les régulateurs MPPT et autres PWM entrent en jeu. Aussi appelés contrôleurs de charges, les régulateurs de charge solaire existent depuis des décennies. Permettant d’optimiser les batteries des panneaux photovoltaïques, ils sont utilisés dans presque tous les systèmes d'énergie solaire. Découvrez dans cet article tout ce qu’il y a à savoir sur les régulateurs de charge solaire.


Qu'est-ce qu'un régulateur de charge solaire ?

Le régulateur de charge solaire est un chargeur de batterie solaire connecté entre les panneaux solaires et la batterie. Son rôle est de réguler le processus de charge de la batterie et de s'assurer que la batterie est correctement chargée, plus important encore, qu'elle n'est pas surchargée.

Les régulateurs de charge solaire sont classés en fonction de la tension d'entrée maximale (V) et du courant de charge maximal (A). Ces deux valeurs déterminent le nombre de panneaux solaires pouvant être connectés au régulateur de charge.

Si cette technologie existe depuis de nombreuses années, les régulateurs de charge solaire modernes ont des fonctions plus avancées. Ils garantissent notamment que le système de batterie soit chargé de manière précise et efficace. Les régulateurs gèrent également différentes fonctions telles que la sortie de charge CC utilisée pour l'éclairage.

Installations résidentielles, systèmes d’éclairage solaire, applications industrielles… On retrouve des régulateurs de charge solaire dans de nombreux domaines d’applications. Ils sont notamment plébiscités pour les véhicules de loisirs tels que les camping-cars ou encore les bateaux de plaisance. Ces moyens de transport nécessitent en effet une charge de batterie constante pour alimenter les appareils électriques à bord. Dans ce contexte, les régulateurs de charge solaire sont utilisés pour maintenir les niveaux de charge, tout en évitant les problèmes de surcharge.

La plupart des petits régulateurs de charge (12V-24V jusqu'à 30A) sont équipés de bornes de charge DC. Ils sont utilisés pour les caravanes, les véhicules roulants et les petits bâtiments. En revanche, la plupart des régulateurs de charge solaire MPPT de plus de 60A, plus grands et plus avancés, n'ont pas de bornes de sortie de charge. Ils sont spécifiquement conçus pour les grands systèmes d'alimentation hors réseau, avec des panneaux solaires et des onduleurs hors réseau puissants.


Régulateurs de charge solaire MPPT et PWM

Il existe deux principaux types de régulateurs de charge solaire, le PWM et le MPPT. Ce dernier étant plus performant que son homologue : il permet en effet une bien meilleure qualité de charge.

Régulateurs de charge solaire PWM

Les régulateurs de charge solaire simples PWM, ou « modulation de largeur d'impulsion », ont une connexion directe entre le panneau solaire et la batterie. Ils utilisent un interrupteur rapide de base pour moduler ou contrôler la charge de la batterie. L'interrupteur est alors ouvert jusqu'à ce que la batterie atteigne la tension de charge d'absorption. Puis, l'interrupteur commence à s'ouvrir et se fermer rapidement (des centaines de fois par seconde) pour moduler le courant et maintenir une tension constante de la batterie.

Si ce système fonctionne, la tension du panneau solaire est tirée vers le bas pour correspondre à la tension de la batterie. Cela a pour effet d'éloigner la tension du panneau de sa tension de fonctionnement optimale (Vmp). Réduisant ainsi la puissance du panneau et, par conséquent, son efficacité.

Les régulateurs de charge solaire PWM sont une excellente option à faible coût pour les petits systèmes 12V. Ils sont efficaces lorsqu'un ou deux panneaux solaires sont utilisés. C’est-à-dire, pour les applications simples telles que l'éclairage solaire, le camping et les utilisations de petits appareils comme les chargeurs USB pour téléphone. Il convient de noter que si plus d'un panneau est utilisé, ils doivent être connectés en parallèle et non en série.

Régulateurs de charge solaire MPPT

Les MPPT ou « suivi du point maximal de puissance » sont bien plus avancés que les régulateurs PWM. Ils permettent au panneau solaire de fonctionner à son point de puissance maximale, ou plus précisément, à la tension optimale pour une puissance de sortie maximale. À mesure que la luminosité varie tout au long de la journée, la tension et le courant générés par les panneaux solaires changent également. Les régulateurs MPPT effectuent un balayage constant de la courbe de puissance des panneaux solaires pour déterminer le point où la puissance de sortie est maximale. Ils ajustent ensuite la tension et le courant de charge pour maintenir le système à ce point optimal. Grâce à cette technologie intelligente, les régulateurs de charge solaire MPPT peuvent être jusqu'à 30 % plus efficaces, en fonction de la tension de la batterie et de la tension de fonctionnement (Vmp) du panneau solaire.

En règle générale, les régulateurs de charge MPPT doivent être utilisés :


Qu'est-ce qu'un MPPT ou Maximum Power Point Tracker ?

Un MPPT est un convertisseur CC-CC efficace utilisé pour maximiser la puissance de sortie d'un panneau solaire. Le premier MPPT a été inventé en Australie en 1985, et cette technologie est maintenant utilisée dans pratiquement tous les onduleurs solaires connectés au réseau et dans de nombreux régulateurs de charge solaire.

Le principe de fonctionnement d'un régulateur de charge solaire MPPT est assez simple : en raison de la variation du degré d'ensoleillement (irradiance) sur un panneau solaire tout au long de la journée, la tension et le courant du panneau changent continuellement. Afin de générer la plus grande puissance, le tracker de point de puissance maximale balaie la tension du panneau pour trouver le « point idéal » ou la meilleure combinaison de tension et de courant. Le MPPT est conçu pour suivre et ajuster continuellement la tension afin de générer le maximum de puissance, quelle que soit l'heure de la journée ou les conditions météorologiques.

Remarque
: en général, seuls les régulateurs MPPT haut de gamme peuvent détecter les ombres partielles ou sont capables de suivre plusieurs points de puissance. Grâce à cette technologie intelligente, le rendement du panneau solaire augmente et la quantité d'énergie générée peut être jusqu'à 30 % supérieure à celle d'un régulateur de charge solaire PWM.


Les avantages des régulateurs MPPT

Les régulateurs de charge solaire MPPT offrent plusieurs avantages significatifs par rapport aux régulateurs PWM.

Grâce à leur capacité à suivre le point de puissance maximale d'un panneau solaire, même lorsque les conditions d'ensoleillement varient, ils sont beaucoup plus efficaces. Cela signifie que même dans des environnements partiellement ombragés, les régulateurs MPPT peuvent optimiser la production d'énergie, contrairement aux régulateurs PWM qui voient leur efficacité tomber en flèche en présence d'ombres. En effet, en maintenant simplement la tension à un niveau constant, les régulateurs PWM peuvent subir des pertes d’énergie considérables dans des conditions changeantes.

Les régulateurs MPPT offrent également plus de flexibilité dans la conception du système. Ils peuvent en effet être utilisés sur des systèmes de puissance supérieure, impliquant deux panneaux solaires ou plus. Cette capacité à gérer des systèmes plus complexes en fait un choix incontournable pour les embarcations de grande envergure.

Par ailleurs, en tant que source d’énergie propre, l’énergie solaire a un rôle de premier plan dans la lutte contre le changement climatique. La capacité des régulateurs MPPT à optimiser la production d’énergie solaire leur offre donc un avenir prometteur.


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