Informations sur les contrôleurs de charge
Un module solaire convertit la lumière du soleil en courant continu. Ainsi, le courant du module solaire pourrait être directement injecté dans la batterie qui stocke également l’électricité sous forme de courant continu qui pourrait à son tour être utilisée pour alimenter les consommateurs CC.
La tension des modules solaires est cependant supérieure à la tension d'une batterie complètement chargée et peut donc endommager une batterie lorsqu'elle est directement chargée. De plus, une décharge profonde de la batterie peut considérablement altérer sa durabilité lorsque les charges sont utilisées de manière excessive. Le contrôleur de charge protège la batterie des décharges profondes, des surcharges et des courts-circuits. Il prolonge considérablement la durée de vie des batteries et doit en principe être appliqué aux systèmes solaires autonomes.
Types de contrôleurs de charge
Contrôleurs de série
Lorsque la tension de fin de charge est atteinte, un contrôleur en série interrompt l'alimentation du module à l'aide d'un relais ou d'un conducteur d'alimentation et le rallume après une chute de tension définie. Il désactive le flux de courant supplémentaire dans les batteries lorsqu'elles sont pleines.
Contrôleurs de shunt
Un contrôleur shunt réduit continuellement la puissance du module lorsque la tension de fin de charge est atteinte. Mais comme le module continue à produire de l'énergie, la partie inutile de l'énergie du module est utilisée sans problème comme courant de court-circuit. Cette méthode est idéale pour la batterie car la charge est sûre et rapide.
Contrôleurs MPPT
Les contrôleurs solaires MPPT font fonctionner les panneaux solaires à leur tension de sortie de puissance optimale. Le courant est régulé par la tension de la batterie, ce qui oblige le système à accepter des tensions d'entrée élevées du panneau solaire. La puissance générée peut être utilisée plus efficacement.
Que signifie PWM ?
Pulse Wide Modulation est un algorithme de charge spécial utilisé dans la plupart des contrôleurs de charge ainsi que dans d'autres appareils électriques. C'est le moyen le plus efficace d'obtenir une charge de batterie à tension constante en commutant les dispositifs d'alimentation du contrôleur du système solaire. Lorsqu'une tension de batterie atteint le point de consigne de régulation, l'algorithme PMW réduit le courant de charge pour éviter l'échauffement et le dégagement de gaz de la batterie. Le résultat est une efficacité de charge plus élevée, une recharge rapide et une batterie saine à pleine capacité.
Le choix du régulateur de charge solaire approprié dépend de trois facteurs :
- Courant du module (A)
- Courant de charge (A) et
- Tension (V).
Ces facteurs sont prédéterminés par les composants à appliquer.
Courant du module et courant de charge
Le contrôleur de charge doit être capable d’absorber le courant maximum qui circule dans le système. Vous devez donc d'abord vérifier quel courant circule avec le module (courant du module) et quel courant circule avec le consommateur (courant de charge). Le contrôleur de charge choisi doit en tout cas couvrir les courants à prévoir tandis que les courants possibles du contrôleur de charge ne doit pas être dépassé.
Tension
Les systèmes 12 V CC sont souvent utilisés, tant du côté des consommateurs (courant de charge) que du côté de la batterie. Il est cependant également possible d'utiliser des systèmes de batteries avec 24 VDC et 48 VDC. Les données du module, du courant de charge et de la tension sont spécifiées par le fabricant.
Fondamentalement, les contrôleurs de charge solaire se distinguent entre les contrôleurs shunt, les contrôleurs de charge en série et les contrôleurs de charge avec fonction MPPT.
La tension de charge avec les contrôleurs de charge shunt et série est déterminée par la batterie. Choisissez un contrôleur shunt ou série lorsque le courant de la batterie est supérieur au courant du module. Les contrôleurs de charge avec fonction MPPT (Maximum Power Point Tracking) s'ajustent à tout moment à la tension maximale du module, ramenant les tensions plus élevées à la tension requise sur la batterie. Ils veillent ainsi à ce que le rendement actuel soit plus élevé. Choisissez un contrôle de charge avec MPPT lorsque le courant de la batterie est inférieur au courant du module.
En outre, l'utilisation d'une tension continue beaucoup plus élevée du côté de l'entrée permet d'utiliser un fil plus fin, ce qui diminue le coût du fil et facilite l'installation. Le contrôleur MPPT garantit des rendements de courant plus élevés, notamment lorsqu'il est utilisé dans des régions plus froides ou lorsque la distance entre le module solaire et la batterie est longue (câbles longs). Les petits appareils électroménagers sont souvent alimentés en 5 VDC via une prise USB. Les systèmes Pico ainsi que certains contrôleurs de charge ou onduleurs fournissent des sorties USB, non pas pour la transmission de données mais pour l'alimentation 5 VDC. Ces sorties USB peuvent charger des téléphones portables et des batteries ou alimenter de petites charges comme des lampes, une radio ou des lecteurs MP3.
Comment fonctionnent les contrôleurs de charge PWM et MPPT ?
Contrôleurs de charge solaire PWM
Un contrôleur PWM connecte un module solaire à une batterie, le courant circule ensuite à travers le contrôleur jusqu'à la batterie. La tension du module se décompose presque en tension de la batterie. En gros, rien d'autre ne se passe que dans l'exemple ci-dessus lorsque nous connectons un module solaire directement à une batterie 12 V. Mais lorsque la batterie est pleine (la tension d’absorption est atteinte), le régulateur solaire se met à fonctionner. Il sépare le module et la batterie l'un de l'autre et lorsque la tension de la batterie chute de quelques millivolts, le module solaire est rallumé. Ce processus a lieu plusieurs fois par seconde. Ce mode de contrôle est appelé modulation de largeur d'impulsion (PWM). Les modules solaires délivrent un certain courant en fonction de la lumière du soleil. Ce courant est indépendant de la tension du module. Par conséquent, le même courant circule à 18 V ou 13 V. Cependant, le module délivre une puissance (mesurée en watts). La puissance est le produit de la tension et du courant. Quiconque s'intéressait à la physique à cette époque sait qu'il est possible de calculer la puissance électrique simplement en multipliant la tension et le courant. De ce fait, la puissance à 18 V est supérieure à celle à 13 V si le même courant sert de base.
MPPT contrôleurs de charge solaire
MPPT = Multi Power Point Tracking - en anglais à peu près autant de suivi multipoint. Un contrôleur MPPT scanne la courbe de puissance du module solaire et trouve le point de puissance le plus élevé. Habituellement, un module fournit la puissance maximale à une tension de 16-18 V. La puissance du module est ensuite convertie en tension de la batterie, comme un convertisseur de tension qui convertit 12V en 230V ou 24V en 12V. Cette méthode est si efficace que malgré les pertes dans le régulateur, beaucoup plus de puissance est transférée à la batterie via la conversion de tension qu'avec un régulateur PWM. Voici un petit exemple : 100 Wc apportent (exemplaire !) au soleil 18 V et 5 A (correspond à 90 W). Avec un régulateur PWM, vous pouvez charger une batterie de 13,5 V avec un courant de charge de 5 A. Ce qui correspond à une puissance de 67,5 W (à exactement 13,5 V). Avec un régulateur MPPT, les 5 A et 18 V sont convertis en tension de batterie et à 13,5 V, 6,66 A (90 W) circulent.