Informations sur les contrôleurs de charge

Un module solaire convertit la lumière du soleil en courant continu. Le courant du module solaire peut ainsi être directement injecté dans la batterie, qui stocke également l'électricité sous forme de courant continu, lequel peut ensuite être utilisé pour alimenter des consommateurs en courant continu.

Cependant, la tension des modules solaires est supérieure à celle d'une batterie complètement chargée et peut donc endommager la batterie lorsqu'elle est chargée directement. De plus, une décharge profonde de la batterie peut considérablement réduire sa durabilité en cas de sollicitation excessive des charges. Le régulateur de charge protège la batterie contre les décharges profondes, les surcharges et les courts-circuits. Il prolonge considérablement la durée de vie des batteries et devrait être utilisé en principe avec les systèmes solaires autonomes.

Types de contrôleurs de charge

Contrôleurs de série

Lorsque la tension de fin de charge est atteinte, un contrôleur série interrompt l'alimentation du module via un relais ou un conducteur de puissance et la réactive après une chute de tension définie. Il coupe alors tout courant 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 de produire de l'énergie, la partie non utilisée est utilisée comme courant de court-circuit sans problème. Cette méthode est idéale pour la batterie, car la charge est sûre et rapide.

Contrôleurs MPPT

Les régulateurs solaires MPPT permettent aux panneaux solaires de fonctionner à leur tension de sortie optimale. Le courant est régulé par la tension de la batterie, ce qui permet au système d'accepter des tensions d'entrée élevées provenant du panneau solaire. L'énergie produite peut ainsi être utilisée plus efficacement.

Que signifie PWM ?

La modulation d'impulsions à large bande (PMW) est un algorithme de charge spécifique utilisé dans la plupart des régulateurs 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 appareils d'alimentation du régulateur du système solaire. Lorsque la tension de la batterie atteint la consigne de régulation, l'algorithme PMW réduit le courant de charge pour éviter l'échauffement et le dégagement de gaz de la batterie. Il en résulte une efficacité de charge accrue, une recharge rapide et une batterie en parfait état de fonctionnement à pleine capacité.

Le choix du contrôleur 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 régulateur de charge doit être capable d'absorber le courant maximal circulant dans le système. Il est donc essentiel de vérifier d'abord le courant circulant dans le module (courant du module) et celui circulant dans le consommateur (courant de charge). Le régulateur de charge choisi doit impérativement couvrir les courants attendus, sans toutefois dépasser les courants possibles du régulateur.

Tension

Les systèmes 12 VCC sont souvent utilisés, tant côté consommateur (courant de charge) que côté batterie. Il est toutefois également possible d'utiliser des systèmes de batterie de 24 VCC et 48 VCC. Les caractéristiques 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 série et les contrôleurs de charge avec fonction MPPT.

La tension de charge des régulateurs de charge shunt et série est déterminée par la batterie. Choisissez un régulateur shunt ou série lorsque le courant de la batterie est supérieur à celui du module. Les régulateurs de charge avec fonction MPPT (Maximum Power Point Tracking) s'ajustent à tout moment à la tension maximale du module, ramenant les tensions élevées à la tension requise par la batterie. Ils garantissent ainsi un rendement de courant plus élevé. Choisissez un régulateur de charge avec MPPT lorsque le courant de la batterie est inférieur à celui du module.

De plus, l'utilisation d'une tension continue beaucoup plus élevée en entrée permet d'utiliser des câbles plus fins, réduisant ainsi leur coût et simplifiant l'installation. Le régulateur MPPT garantit des rendements de courant plus élevés, notamment dans les régions froides ou lorsque la distance entre le module solaire et la batterie est importante (câbles longs). Les petits appareils sont souvent alimentés en 5 VCC par une prise USB. Les systèmes Pico, ainsi que certains régulateurs de charge ou onduleurs, disposent de sorties USB, non pas pour la transmission de données, mais pour l'alimentation 5 VCC. Ces sorties USB permettent de recharger des téléphones portables et des batteries, ou d'alimenter de petites charges comme des lampes, des radios ou des lecteurs MP3.

Comment fonctionnent les contrôleurs de charge PWM et MPPT ?

Contrôleurs de charge solaire PWM

Un régulateur PWM connecte un module solaire à une batterie ; le courant circule ensuite à travers le régulateur jusqu'à la batterie. La tension du module se réduit presque à celle de la batterie. Il ne se passe pratiquement rien d'autre que dans l'exemple ci-dessus, lorsque nous connectons un module solaire directement à une batterie de 12 V. Mais lorsque la batterie est pleine (tension d'absorption atteinte), le régulateur solaire entre en action. Il sépare le module de la batterie et, lorsque la tension de la batterie chute de quelques millivolts, le module solaire se rallume. Ce processus se répète plusieurs fois par seconde. Ce mode de contrôle est appelé modulation de largeur d'impulsion (PWM). Les modules solaires fournissent un courant spécifique en fonction de l'ensoleillement. Ce courant est indépendant de la tension du module. Par conséquent, le même courant circule à 18 V ou 13 V. Cependant, le module fournit une puissance (mesurée en watts). Cette puissance est le produit de la tension et du courant. Toute personne ayant étudié la physique à cette époque sait qu'il est possible de calculer la puissance électrique simplement en multipliant la tension par le courant. En conséquence, la puissance à 18 V est plus élevée qu'à 13 V si le même courant est utilisé comme base.

MPPT contrôleurs de charge solaire

MPPT = Multi Power Point Tracking (suivi multipoints) – en français, cela signifie à peu près suivi multipoints. Un contrôleur MPPT analyse la courbe de puissance du module solaire et trouve le point de puissance le plus élevé. Généralement, un module fournit sa puissance maximale à une tension de 16-18 V. La puissance du module est ensuite convertie en tension de batterie, comme un convertisseur de tension qui convertit 12 V en 230 V ou 24 V en 12 V. Cette méthode est si efficace que, malgré les pertes du régulateur, la conversion de tension transfère à la batterie une puissance bien supérieure à celle d'un régulateur PWM. Voici un bref exemple : 100 Wc fournissent (à titre indicatif !) au soleil 18 V et 5 A (soit 90 W). Avec un régulateur PWM, vous pourriez 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 13,5 V exactement). 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.