Dans une installation hors réseau, le régulateur de charge et les batteries font partie des composants du système photovoltaïque. Ils sont nécessaires pour compléter le travail des panneaux photovoltaïques et de l'onduleur.
Les batteries stockent l'excédent de charge produit par les panneaux photovoltaïques. Cette énergie répondra aux besoins de la propriété lorsque la production du système n'est pas suffisante.
Découvrez le fonctionnement du régulateur de charge solaire et son utilité pour le bon fonctionnement de l'installation photovoltaïque.
Le régulateur de charge solaire, un composant essentiel
Le régulateur de charge solaire est l'un des composants les plus importants d'un système d'alimentation solaire hors réseau. Il est chargé de préserver la durée de vie des batteries en assurant une protection contre les effets d'une décharge soudaine ou d'une surcharge.
Une autre fonction du contrôleur est d'optimiser le stockage de manière plus efficace, car il empêche les pertes d'énergie électrique de se produire.
À quoi sert le régulateur de charge solaire ?
La fonction du régulateur de charge est de produire un courant d'alimentation plus élevé que la décharge du système, ce qui permet aux batteries de continuer à fonctionner. Le régulateur compense également les différents flux de puissance qui se produisent chaque fois que la batterie est utilisée et qu'elle reçoit en même temps une charge. Ce processus est appelé "veille". En outre, l'équipement indique lorsque la batterie est faible et protège contre les courts-circuits et les surcharges. Le régulateur de charge solaire mesure la température et la pression du système, ce qui permet d'éviter les dommages dus aux accidents et à la surchauffe.
Comment fonctionne l'équipement?
Le régulateur de charge sert d'intermédiaire entre les batteries et les plaques solaires. Il gère les informations relatives au fonctionnement et améliore le processus de stockage de l'énergie dans les systèmes hors réseau, également appelés systèmes autonomes.
En effet, ils sont totalement indépendants de l'approvisionnement en électricité. Ils sont très répandus dans les régions isolées, loin des zones urbaines.
Quels sont les types de régulateurs de charge ?
Il existe deux grands types de contrôleurs de charge : en série et en parallèle. On peut également parler de régulateurs MPPT ou PWM. Poursuivez votre lecture pour mieux comprendre chacune de ces catégories !
Régulateurs en série
Les contrôleurs en série n'émettent pas de chaleur et peuvent être installés à l'intérieur, au service de différentes applications, principalement, les grands équipements. Ils provoquent une interruption du courant qui atteint la batterie, en fonction de la tension.
Contrôleurs en parallèle
Le régulateur parallèle provoque un échauffement. En ce sens, sa capacité de travail est plus limitée.
Ils conviennent donc aux installations de systèmes photovoltaïques de petite taille. Ce type de régulateur de charge solaire dérive le courant des modules vers une charge dissipatrice, ce qui permet à l'accumulateur de rester à son niveau de charge maximal.
Contrôleurs MPPT
Le MPPT (Maximum Power Tracking Point) offre un meilleur rendement que le PWM, car il tire parti de la puissance maximale offerte par les plaques photovoltaïques. De cette manière, il peut même atteindre un gain pertinent de 60 %.
Le MPPT ne se limite pas à la tension émise par les panneaux solaires. Il abaisse la tension et optimise le courant. Le processus de charge du parc de batteries est ainsi beaucoup plus rapide. L'investissement est plus élevé que celui requis pour un régulateur de charge PWM.
Contrôleurs PWM
Le PWM, quant à lui, est l'équipement qui fonctionne avec la modélisation de la largeur d'impulsion. Il émet des impulsions de tension à haute fréquence pour que la batterie soit chargée au maximum.
Le contrôleur vérifie la situation de la charge et limite ainsi la tension que les plaques photovoltaïques produisent pour l'envoyer aux batteries. Son efficacité est inférieure à celle du MPPT, car il n'utilise pas l'énergie potentielle maximale générée par le système. Il peut donc y avoir des pertes importantes, mais l'avantage est que le contrôleur PWM coûte moins cher que le MPPT.
Comment dimensionner le régulateur de charge solaire ?
Pour dimensionner l'équipement, sa capacité doit être supérieure à la capacité de courant de court-circuit de toutes les plaques photovoltaïques réunies. La capacité du régulateur doit également être supérieure ou égale au courant maximal requis par la demande du bien.
Pour connaître la valeur du courant de charge, il suffit de diviser la consommation d'énergie en Watt/heure par la tension de fonctionnement de l'équipement. Voyons un exemple de dimensionnement de la charge.
Pour une consommation de 850 Wh/jour dans un système hors réseau, il est proposé de produire 1 000 Wh/jour. Le projet prévoit un panneau photovoltaïque de 305 W, avec un courant de puissance maximale de 8,86 A. Dans cette situation, un contrôleur de 10 A serait suffisant, puisque c'est le courant le plus élevé dans la partie alimentation.
La consommation maximale ou la charge maximale des batteries est limitée à la puissance potentielle maximale que le panneau photovoltaïque peut transférer. Dans notre exemple, nous avons 305 W/h.
Nous divisons ensuite cette valeur par la tension de travail dans la banque et nous aurons ainsi la valeur du courant pour définir le régulateur de charge solaire. Nous considérerons que les batteries fonctionnent à une tension de 24 Vdc (volts à courant continu). Nous appliquerons la formule suivante :
- courant de charge = Wh/V ;
- courant de charge = 305/24 ;
- courant de charge = 12,708333... ;
Pour ce projet, il est donc nécessaire d'acheter un régulateur dont la capacité est supérieure à 12,71 A. Nous recommandons donc le régulateur 20 A. Le dimensionnement n'est cependant pas encore terminé. Il est nécessaire de vérifier la tension à laquelle le régulateur fonctionne.
La plaque solaire de 305 W a une tension en circuit ouvert de 37,26 V. Le régulateur doit donc présenter une tension d'entrée des plaques solaires supérieure à 37,26 V, compte tenu de l'état de fonctionnement des batteries à 24 V.
Enfin, le régulateur de charge solaire garantit la durée de vie utile de la batterie et évite les pertes d'énergie. C'est un équipement de sécurité et de performance. Par contre, certains modèles de régulateurs peuvent être très coûteux. Il est important de réaliser un projet avec des professionnels spécialisés pour choisir la meilleure option.
