Branchement en série ou en parallèle
De Arebor-Energie.
Le raccordement des appareils électriques en série ou en parallèle permet de modifier la tension dans le premier cas, et l'intensité dans le second. Les appareils en série sont placés les uns derrière les autres, et sont traversés par le même courant. Pour les appareils en parallèle, le courant se divise afin de les traverser simultanément. Cet article est valable pour des appareils ne produisant ou ne consommant que du courant continu (DC). Pour bien comprendre les explications qui vont suivre, il est vivement conseillé de réviser ses connaissances sur la tension et l'intensité.
Générateurs de tension en série
Un générateur électrique augmente le potentiel des électrons. Autrement dit, il leur transmet de l'énergie, ce qui se traduit par une hausse de tension. Dans un branchement en série, les électrons vont traverser les générateurs les uns après les autres, et leur potentiel augmentera à chaque fois. Les hausses de tension vont donc s'accumuler. Dans notre exemple, nous avons mis trois modules photovoltaïques de 12V en série. Les électrons traversent d'abord le module A et obtiennent 12V. Ils traversent ensuite les modules B et C, et obtiennent à chaque fois 12V supplémentaires. Au final, leur tension a donc augmentée de 36V. En comparant cet exemple avec un circuit hydraulique, c'est comme si de l'eau était pompée une première fois et élevée dans un réservoir à 12m de haut. Il y aurait alors une deuxième pompe qui élèverait à nouveau cette eau de 12m, puis une troisième. A la fin, l'eau se trouverait à 36m de haut.
L'avantage de ce branchement en série est qu'il permet d'obtenir la tension que l'on souhaite. Par exemple, pour limiter les pertes dans les câbles lors du transport de l'électricité, il est préférable d'avoir une tension élevée et une intensité réduite. A puissance équivalente, cela permet de réduire les pertes par "effet Joule", ou de réduire la section des câbles (plus économique).
D'autre part, mêmes si les tensions des générateurs sont différentes, elles peuvent toujours s'additionner. On peut très bien mettre en série un module photovoltaïque de 12V avec un autre de 48V. On obtiendra alors 60V en sortie.
Il y a cependant des inconvénients à mettre des générateurs en série, notamment en ce qui concerne l'intensité maximum que peut délivrer le système. En effet, c'est le générateur ayant l'intensité la plus faible qui l'imposera à tous les autres. En comparant de nouveau avec un circuit hydraulique, on imagine que les trois pompes peuvent toujours élevées l'eau de 12m, mais que l'une d'entre elle a un débit de 10L par seconde alors que les autres peuvent pomper 100L. Au final, il n'y a bien que 10L par seconde qui atteindront le dernier réservoir à 36m de haut. Si les générateurs n'ont pas tous la même intensité, il s'agit donc d'une perte de puissance importante car certains ne seront pas utilisés au maximum de leur capacité.
Un autre problème concerne la résistance interne des générateurs. Même si elles sont relativement faible, dans une connexion en série, ces résistances s'ajoutent les unes aux autres et peuvent réduire l'intensité du courant au fur et à mesure que le nombre de générateur augmente. Au contraire, dans un branchement parallèle, les résistances se divisent.
Enfin, si jamais l'un des générateurs tombe en panne, c'est tout l'ensemble qui ne fonctionnera plus étant donné que le courant est obligé de traverser chacun d'entre eux.
Générateurs de tension en parallèle
Dans un branchement en parallèle, les électrons ne traversent qu'un seul générateur. Ils ne subissent donc qu'une seule élévation de tension. Chaque générateur crée une hausse de tension, mais jamais sur le même électron. Dans notre exemple, nous avons mis trois modules photovoltaïques de 12V en parallèle. Le courant se divise en trois groupes d'électrons qui traversent chacun un module différent. Le premier groupe d'électrons traverse le module A tandis qu'au même instant, le deuxième et le troisième groupe traverse respectivement les modules B et C. Au final, tous les électrons on obtenu 12V. En comparant cet exemple avec un circuit hydraulique, c'est comme si nous placions trois pompes côte à côte pour puiser au même endroit et remplir le même réservoir situé à 12m de haut. L'eau ne serait élevée qu'à une hauteur de 12m, mais avec un débit 3 fois plus important.
L'avantage de ce branchement en parallèle est qu'il permet d'augmenter l'intensité du courant. On dispose donc d'une puissance plus grande pour une tension donnée. Par exemple, la plupart des récepteurs électriques qui fonctionnent en courant continu utilisent une tension de 12V. Si plusieurs modules photovoltaïques 12V sont raccordés en série, la tension sera de 24V, 36V ou 48V et ne sera plus compatible avec nos appareils qui consomment du 12V. Dans ce cas, à moins de disposer d'un convertisseur de courant, il n'y a pas d'autre choix que de brancher les modules en parallèle au lieu de les mettre en série. De plus, on peut mettre en parallèle des générateurs ayant des intensités différentes. Les intensités de chaque générateur s'additionnent.
Autre avantage du branchement en parallèle: lorsqu'un générateur est hors service, les autres peuvent tout de même fonctionner (contrairement au branchement série). La perte de puissance est donc limitée à celle du générateur défectueux.
Le gros inconvénient de ce montage concerne la tension maximum qu'il peut délivrer. En effet, c'est le générateur ayant la plus faible tension qui l'imposera à tout les autres en parallèle avec lui. Dans un premier temps, il s'agit donc d'une potentielle perte de puissance. Mais, dans certains cas, cela peut même devenir dangereux. Par exemple, si on décide de brancher deux batteries ayant des tensions différentes, celle qui possède la plus forte se videra dans l'autre en créant un court circuit, une surcharge, et une destruction prématurée... Il est donc très fortement déconseillé de brancher en parallèle des générateurs de tension différentes.
Utilisez les liens suivants pour plus de renseignements sur le branchement des modules photovoltaïques et le branchement des batteries solaires.
Articles liés :
- La puissance (notée P, unité Watt (W))
- La capacité d'une batterie (notée Cn, unité Ampère-heure (Ah))
- L’intensité (notée I, unité Ampère (A))
- La tension (notée U, unité Volt (V))
- Les installations photovoltaïques
Ces conseils ne sont donnés qu'à titre indicatif. Ils n'engagent que la société AREBOR Énergie.
Tags : branchement en serie, intensité en parallèle, branchement en paralleles de batteries en energie solaire, branchement d'appareil en serie, photovoltaique parallèle ou série, difference de potentiel circuit parallele, branchement en serie panneau solaire, branchement électrique série, connexion parallèle ou série, raccordement parallèle ou série
