Tout savoir sur les panneaux Solaires et sur le fonctionnement des régulateurs (ou contróleurs) de charge pour panneaux solaires.
Sur une installation photovoltaïque on se doit d´installer un régulateur solaire (appelé aussi régulateur de charge ou contróleur de charge), celui-ci va réguler, l´instar du régulateur dans un alternateur de voiture, la tension de charge appliquée à la batterie et préserver celle-ci de toute surcharge et même de décharge profonde, il existe plusieurs types de régulateurs photovoltaïques décrits ci après.
De quoi assouvir votre passion sur le photovoltaïque, l´électronique, le thermique.
Pour vos achats de panneaux solaires, Espace Solaire.
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A savoir, les panneaux solaires on meilleur rendement l´hiver que l´été, ceci est dû notamment à l´échauffement moindre des panneaux solaires en hiver, pour cette raison il faudra permettre le refroidissement efficace, lors de la pose, des panneaux solaires quelque en soit le type.
On distingue deux types de panneaux solaires, les panneaux photovoltaïques, qui produisent du courant électrique, les panneaux thermiques qui produisent de l´eau chaude.
Les panneaux solaires thermiques, qui permettent de chauffer l´eau, appelés aussi capteurs solaires thermiques ou simplement capteurs solaires.
Leur prix de revient est abordable, ils on actuellement un rendement de 80%. Aussi utilisés en chauffage basse température.
Ils existent en plusieurs modèles, les plus rependus, ceux composés d´un serpentin ou l´on fait circuler un liquide calo-porteur, de ce fait ils sont un peu plus lourds en usage.


Ceux qui fonctionnent avec des tubes à vide, ces tubes sont extrêmement fragiles, on chauffe un collecteur ou passe le liquide calo-porteur, du fait de, la moindre capacité en liquide, ils sont plus légers à l´usage, leur rendements sont pratiquement équivalents, avec un surcoût pour les deuxième modèle.

Le montage en série ou en parallèle est possible.
Si on monte les panneaux en série, on aura en sortie un petit débit d´eau, à forte température.
Si on monte les panneaux en parallèle, on aura en sortie un gros débit d´eau à faible température.
Les panneaux solaires photovoltaïques, appelés modules photovoltaïques ou simplement panneaux solaires, ils transforment la lumière en électricité.
Le solaire photovoltaïque est communément appelé PV. Actuellement leur rendement se situe entre 15-17%.
Les panneaux solaires photovoltaïques regroupent des cellules photovoltaïques reliées entre elles en série et en parallèle.

 

Les panneaux solaires thermiques ou photovoltaïques, sont très sensibles à la chaleur, plus ils seront chauds plus le rendement diminuera, lors du montage de ces panneaux, on devra veiller à laisser des espaces, surtout sous les panneaux solaires, pour laisser passer l´air, afin de permettre le refroidissement de ceux-ci.
On relie ensemble un póle plus et un póle moins du panneau. Pour l´utilisation on se servira du póle plus et du póle moins restés libres.


Par exemple :
Avec deux panneaux de 12 Volts 100 Watts, en série, on obtient en sortie, 24 Volts 8.33 Ampères, la puissance disponible sera 24V * 8.33 = 200 Watts.
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On relie ensemble tous le plus, on relie ensemble tous les moins. Pour l´utilisation on se reprend sur le plus et le moins.


Par exemple :
Avec deux panneaux de 12 Volts 100 Watts, en parallèle, on obtient en sortie, 12 Volts 16.66 Ampères la puissance disponible sera 12V * 16.66A = 200 Watts.



Par exemple :
Avec 4 panneaux de 12 Volts 100 Watts, en série parallèle, on obtient en sortie, 24 Volts 16.66 Ampères la puissance disponible sera 24V * 16.66A = 400 Watts.

Dans ces modes de montage on gardera autant que possible des panneaux identiques.
Elles sont utilisées de deux façons dans un panneau solaire photovoltaïque:
En by-pass ou blocage, attention a ne pas les confondre.

Les by-pass sont intégrées dans le panneau solaire, chaque cellule solaire est by-passé par une diode, un panneau solaire en composé d´une série de cellules en série parallèle.
Elles protègent une cellule, par exemple, lorsqu´une feuille tombe sur celle-ci, on by-pass la cellule, on la court-circuite, pour pas l´endommager. Elles sont incluses dans la cellule et de ce fait invisibles.

Le diodes anti-retour, ou blocage, empêchent qu´un panneau envoie du courant dans un autre qui serait entièrement à l´ombre, et empêchent la batterie de ce décharger dans les panneaux solaires quand ils sont à l'ombre ou la nuit. En général elles sont placées dans la boite de jonction, on peut les voir.
Doit ton monter nos panneaux en série ou en parallèle dans nos camions ?
L´idéal serait le montage série, car plus on monte en tension moins on à besoin d´intensité, donc moins de pertes dans les câbles de ce fait on pourrait en réduire le diamètre, d´où un moindre coût.
Par contre obligation d´utiliser un régulateur MPPT.
Gros inconvénient du montage en série, si un seul panneau est coupé l´installation série ne fonctionne plus, La perte de puissance du montage sera totale, en parallèle la perte de puissance sera, dans ce cas, égale à la puissance du panneau coupé.
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Panneaux silicium Amorphe:
Ils produisent de l´électricité dés qu´il y à de la lumière, de fabrication mince, en grandes plaques, très fragiles, ils acceptent peu les contraintes mécaniques, prix de revient avantageux, moins sensibles à la température que les poly ou mono cristallins.
Rendement faible qui diminue rapidement avec le temps.
A éviter sur les fourgons aménages, camping car, obligation de les monter bien droits sans contraintes mécaniques, à la moindre déformation ils cassent.
Il sont de moins en moins utilisés, à réserver pour la maison et petites installations.
Panneaux silicium Polycristallin:
Ils ne produisent de l´électricité qu´en présence du soleil, moins cher de fabrication que le monocristallin, car fabriqué à partir des chutes du monocristallin, éviter sur les fourgons aménages, camping car, à réserver pour la maison et moyennes installations.
Panneaux silicium Monocristallin:
Comme les amorphe ils produisent de l´électricité dés la présence de lumière, le plus cher à la fabrication, car fabriqués à partir de silicium pur.
A privilégier pour les fourgons aménages, camping car, pour la maison et grandes installations.
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Pour protéger vos batteries, car la tension aux bornes des panneaux solaires photovoltaïques peut atteindre de plus de 30 Volts, en plein soleil, pour un panneau prevu pour 12 Volts, il est fortement recommandé d´installer un régulateur de charge qui va limiter la tension à 14.4V pour une batterie de 12V.
Les panneaux solaires acceptent le fonctionnement en circuit ouvert ou en court circuit, c(´)est à dire, que, pour réguler la charge on peut les court-circuiter ou ouvrir le circuit pour contróler la charge de la batterie, malgré le fait qu´ils acceptent de fonctionner en court-circuit, un court-circuit est à éviter car si la puissance des panneaux est élevée les fils peuvent prendre feu, on les fait débiter, en mode shunt, dans une résistance pour éviter les accidents.
Quel type de régulateur va charger le mieux une batterie, ils chargeront la batterie à 14.4 Volts donc avec un bon régulateur chargera toujours bien une batterie, ce qui les différencie c(´)est la façon dont ils vont gérer la charge.
Régulateurs Shunt:
Le régulateur détecte la tension de la batterie en sortie, si cette tension atteint un seuil prédéfini, 14.4 volts, il va dériver le courant du panneau solaire vers une résistance de faible valeur, court circuit du panneau solaire, ce qui va faire chauffer le régulateur.
Quand le panneau solaire est court-circuit, cycle de non charge, la tension de la batterie diminue alors jusqu´à ce que le régulateur permette à nouveau au panneau solaire de la recharger, ceci va créer un cycle de charges / non charge, plus la batterie est chargée, et plus les périodes de non charge sont fréquentes.
Régulation par court circuit, à n´utiliser que pour de petites installations.
Régulateurs Série:
Un circuit va mesurer la tension aux bornes de la batterie si cette tension atteint un seuil prédéfini, 14.4 volts, le circuit va déconnecter la batterie du système de charge, ceci évite l´échauffement du régulateur solaire, dés que la tension aux bornes de la batterie tend a descendre le régulateur reconnecte la batterie au système.
Régulation en circuit ouvert, c´est un fonctionnement du type série, petites et moyennes installations.
Régulateurs PWM:
Un circuit va mesurer la tension aux bornes de la batterie, et va délivrer des impulsions qui vont charger la batterie. Ces impulsions haute fréquence, vont être d´autant plus larges que la batterie sera déchargé, si la batterie arrive en fin de charge, les impulsions seront très fines, autre avantage de ce type de régulateur, vu qu´il génère des pulses haute fréquence, ils vont avoir tendance à empêcher la sulfatage des plaques de la batterie.
C´est un fonctionnement très proche du type série, moyennes et grosses installations.
Régulateurs MPPT:
Avec ce type de régulateur on peut charger une batterie de 12 Volts à partir d´un panneau de 24 ou 48 volts, ou l´inverse charger une batterie de 24 ou 48 Volts à partir d´un panneau de 12 Volts.

Un régulateur MPPT ou Maximum Power Point Tracking (en bon français "recherche du point de puissance maximum" est un convertisseur de puissance électronique courant continu / courant continu, (CC/CC) en général du type SEPIC.

Ce type de régulateur possède un micro contróleur, du type pic généralement, qui va mesurer la tension de la batterie, la tension du panneau solaire, et va gerer au mieux possible le rendement du couple panneau, batterie.
Le régulateur MPPT est celui qui introduit le moins de pertes dans un système photovoltaïque, avec des rendements proches 92% / 97%.
Un panneau de 12V monte à vide à 19V, même plus, courant de court-circuit 2.63A soit 50W. (19V - 2.63A étant le point mppt pour ce type de panneau)
Si on branche ce panneau en direct sur une batterie, (ce qui est le cas avec les régulateurs shunt, série et pwm) et que celle-ci soit déchargée, tension à ses bornes 11 Volts, la batterie va tenir aux bornes du panneau solaire une tension de 11V, soit 11 Volts * 2.63 Ampères = 29 Watts pour un panneau qui au départ est prévu pour 50 Watts, soit 21 Watts dissipés dans le panneau pour rien.

Notre régulateur mppt, lui, va mesurer la tension aux bornes de la batterie et va commander le convertisseur CC/CC pour que celui-ci produise du 11.5 Volts à partir des 19 Volts / 2.63 Ampères que produit le panneau à son point mppt, cette tension va permettre de charger la batterie, comme on à le bénéfice de la conversion du convertisseur, un peu comme dans un transformateur 230 Volts vers 12 Volts, on va avoir 50 Watts / 11.5 Volts = 4.34 Ampères, ce qui permet d´optimiser le rendement du panneau solaire, et le processeur va calculer instantanément les besoins de la batterie d´où une optimisation maximum du rendement du panneau solaire.
Dans le cas inverse si le panneau ne produit que 10 Volts 1 Ampère soit 10 Watts, le convertisseur va les convertir en 11.5 Volts 0.860 Ampères, ce qui va permettre de charger la batterie, pas violemment, mais c´est mieux que rien du tout dans le cas d´un régulateur pwm, série, ou shunt, conventionnel.
Suivant le type de régulateur MPPT on peut brancher des batteries de 12 Volts sur des panneaux de 24 Volts, 48 Volts, et même le contraire, le régulateur va gérer tout ça gentiment, c´est la, un des grands avantages du régulateur MPPT.
Comme les pwm, vu qu´il génère des pulses haute fréquence, ils vont avoir tendance à empêcher la sulfatage des plaques de la batterie.
Ce procédé est toutefois sujet à discussions car il n´a pas clairement démontré son efficacité sur le terrain.
Pour grandes installations.

Information
Pour disposer d´un rendement de 100%, le régulateur MPPT devrait fournir 11 Volts à la batterie si la tension à ses bornes est de 11 Volts, mais pour forcer la charge on à besoin d´une tension supérieure à 11 Volts.
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Votre panneau va être posé à plat sur le toit du camion, attention à laisser un espace sous le panneau pour laisser passer l'air qui est nécessaire au refroidissement du panneau solaire, donc il aura au mieux un rendement de 50%, si vous envisagez d´avoir 50 Watts pour recharger votre batterie, il vous faudra un panneau solaire de 100 Watts, puissance que je pense être le minimum pour utilisation en camping car, pour bien faire, comme régulateur de charge on utilisera un bon MPPT, à défaut un PWM.
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Liens Externes Wikipedia
Convertisseur SEPIC.

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Dernière modification : Vendredi 09 Décembre 2016 à 07:52:13
Création le: 09 Mai 2009

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