Les types de régulateurs
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Qu’est-ce qu’un régulateur? Comment le choisir? Le circuit d’ALYS vous emmène en quatre étapes vers le Graal: un système solaire harmonieux. Troisième étape: le choix du type de régulateur de charge.
Comme son nom l’indique, le régulateur de charge sert non seulement à recevoir l’énergie fournie par les panneaux solaires, mais aussi à la réguler. Il fait en sorte qu’elle soit adaptée à la tension de la batterie et évite une surcharge de cette dernière. Il permet aussi de maintenir ou d’optimiser la charge. Autrement dit, il compose avec le fait que la tension des panneaux ne correspond pas à celle de la batterie.
Ce rôle de protection pourrait être dédié à un interrupteur: il couperait le courant lorsque la tension fournie par les panneaux serait trop élevée et qu’elle endommagerait la batterie ou le parc de batteries. Mais cette solution ne serait pas satisfaisante, car une grande partie de l’énergie produite lors du fonctionnement à plein régime des panneaux serait perdue. C’est un peu comme si le policier ne laissait passer aucune file au carrefour et attendait que les automobilistes surnuméraires fassent demi-tour. Il y a mieux à faire.
Les régulateurs à pulsations
Les régulateurs de charges PWM (Pulse Width Modulation) adaptent la tension des panneaux à la batterie de la même façon qu’un interrupteur, en connectant et déconnectant la batterie (d’où la pulsation). Notre policier fonctionne un peu comme des feux de circulation: il alterne les flux d’un embranchement à l’autre. Mais ce type de régulateur est plutôt destiné à des installations de 36 cellules photovoltaïques, plus petites que le dispositif d’ALYS, qui en compte 144, soit quatre panneaux.
Les traqueurs
La technologie plus récente et surtout plus adaptées à la puissance totale des panneaux d’ALYS se nomme MPPT, pour Maximum Power Point Tracking. C’est le smart policier, une sorte de giratoire de courant.
Ce type de contrôleur cherche toujours le point où la puissance à la sortie des panneaux (le produit entre la tension et l’intensité du courant) est maximale. Il abaisse ensuite la tension en sortie de régulateur de façon à la rendre adaptée à la tension requise pour charger la batterie. Cette conversion repose sur la loi P = V * I: le chargeur garde la valeur P maximale, abaisse la valeur de V et augmente la valeur de I, l’intensité du courant qu’il délivre.
Selon Victron, l’un des spécialistes de ce type de chargeurs, l’ensemble de ces processus dégage un rendement 30% supérieur à celui d’un PWM. Le prix s’en ressent, évidemment. Mais la balance penche tout de même pour un régulateur MPPT.
L’influence du montage
Des considérations relatives au schéma de montage des panneaux solaires renforcent encore l’avantage du régulateur MPPT.
Ce type de chargeur solaire permet en effet de monter des panneaux en série. Nous l’avons vu dans l’épisode précédent, le montage en série utilise moins de câble: c’est un atout, tant en matière de coûts qu’en matière de complexité de l’installation. De l’avis général, un régulateur PWM, lui, n’est adapté qu’à des panneaux branchés en parallèle.
Par ailleurs, un régulateur ne se met en marche que lorsque la tension de sortie des panneaux dépasse suffisamment la tension de la batterie (Vbat). Dans le contexte d’un montage en parallèle, où les tensions ne s’additionnent pas, le seuil d’enclenchement du régulateur risque de ne pas être atteint. Ce n’est pas pure théorie. La tension de maintien de ma batterie se situe à 13,65 V (VBat) et les régulateurs de Victron, spécialiste des MPPT, s’enclenchent lorsqu’ils détectent une tension des panneaux supérieure de 5V, donc de 18,65 V. Il semble donc qu’un montage en parallèle ne permettrait pas de maintenir la charge de ma batterie.
Autre argument: Victron ne recommande pas un montage en série. Dans son guide d’utilisation, il privilégie un montage mixte, qui mêle les avantages des schémas parallèle et en série.
Enfin, le montage mixte a aussi un avantage en matière de sécurité: la tension en sortie de panneaux est élevée, mais ne présente pas de risque. Victron précise en effet qu’à basse température, la tension de circuit ouvert (Voc) d’un champ de panneau de 144 cellules (Voc) en série peut dépasser 100 volts, en fonction des cellules et des conditions locales. «Dans ce cas, le aux d’ALYS totalisent 144 cellules… Nous avons vu que la Voc de nos quatre panneaux en série atteint 87,6 V, ceci sans tenir compte des conditions de températures. A -10°, un seul de mes panneaux va produire 21,9 V + (-0,3% * 21,9 * -35) = 24,2 V. Avec quatre panneaux, nous ne sommes pas très loin des 100 V et de la cote d’alerte.
A ce stade, nous sommes en mesure de choisir le type de montage (mixte) et de régulateur (MPPT). Reste à choisir le modèle de régulateur.
Le guide de Victron: