Dimensionnement d'un régulateur

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   4ème étape du dimensionnement d’une installation photovoltaïque autonome :

   Le dimensionnement de son régulateur


   

   Après avoir calculé sa consommation d’électricité, la surface de modules photovoltaïques nécessaires pour la produire, et le nombre de batteries essentielles au stockage de cette énergie, il faut maintenant définir le régulateur de charge/décharge dont on a besoin pour optimiser la durée de vie de son équipement et permettre une charge adéquate. Le dimensionnement du régulateur se fait en fonction de la tension des modules solaires et des batteries, ainsi que l’intensité maximale qu’ils peuvent générés. Une fois ces données recueillies, on pourra choisir une des technologies de régulation (shunt, série, PWM ou MPPT) et pour finir, on étudiera les options proposées telles qu’un écran LCD, une sonde de température autonome, etc.

   Il existe deux types de régulateurs : les régulateurs de charge, et les régulateurs de charge/décharge. Les premiers sont les plus simples et les moins chères car ils ne contrôlent que la charge de la batterie. Les surcharges sont donc évitées, mais ils n’ont pas d’autre fonction. Ils peuvent toutefois convenir à une installation pour laquelle on est sûr de ne jamais épuiser complètement les batteries. Dans le cas contraire, les régulateurs de charge/décharge sont plus adaptés car ils permettent également d’éviter les décharges profondes en coupant l’alimentation de tout ou partie des appareils électriques.


Tension et intensité

TENSION D’ENTRÉE : La tension du régulateur est imposée par celle des modules. Ceux-ci produisent l'électricité avec une tension de 12Vdc, 24Vdc et même jusqu'à 48Vdc. La "tension d'entrée" du régulateur doit donc être identique. Remarque : lorsque les modules sont connectés en série, c'est la tension obtenue qui nous intéresse. Avec deux modules de 12Vdc en série, la tension d'entrée du régulateur sera donc de 24Vdc.


TENSION DE SORTIE : Il est rare que la tension de sortie soit différente de la tension de sortie, mais certains régulateurs haut de gamme peuvent proposer ce choix. Si ce n'est pas le cas, la tension de sortie du régulateur, les batteries, le convertisseur de courant ou les appareils électriques devront tous avoir la même tension que les modules, à savoir 12Vdc, 24Vdc ou 48Vdc.


INTENSITÉ D’ENTRÉE : Pour la connaitre, il faut consulter la fiche technique des modules photovoltaïques. Il y est indiqué l'intensité maximale qu'ils sont capables de produire. En faisant la somme de toutes les Imax de chaque module, on obtiendra l'intensité d'entrée que le régulateur doit pouvoir supporter.


INTENSITÉ DE SORTIE : Cela ne concerne que les régulateurs contrôlant la décharge. La démarche est la même que pour l'intensité d'entrée, sauf qu'il faut additionner les intensités maximum que chaque appareil peut consommer.


Shunt, série, PWM ou MPPT

   Se sont les quatre grandes technologies de régulation de la charge. Les régulateurs Shunt et Série sont plus anciens et les moins chers, mais ils ne permettent pas une recharge complète de la batterie, et ne se trouvent quasiment plus sur le marché. Le choix se tourne donc vers les régulateurs PWM ou MPPT.

   Le premier est de loin le plus courant car il offre un bon rapport qualité/prix. Il assure une recharge complète de la batterie, et peut disposer de très nombreuses fonctions d'utilisations, de sécurité où de confort (écran LCD, etc...).

   MPPT signifie Maximum Power Point Tracker, autrement dit le « détecteur de point de puissance maximum ». La tension des modules varie en fonction de la température : plus il fait chaud et plus la tension diminue. Sachant qu’un module peut atteindre facilement 50 à 60°C même en étant ventilé, les constructeurs les ont donc surdimensionné afin que la tension soit toujours suffisamment élevée. Cependant, si le module délivre une tension de 17V, par exemple, pour alimenter une batterie 12V, les 5V de différence seront perdus. Le régulateur équipé d’un MPPT permet de réduire la tension lorsque c’est nécessaire, tout en augmentant l’intensité. On maintient donc la puissance du système au maximum. Le coût de cet appareil et sa consommation d’énergie ne le rendent pas avantageux pour des installations de petites tailles.


   Vous pouvez consulter un exemple de calcul en suivant ce lien, ou passer à la cinquième étape en suivant ce lien.


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