Les différentes technologies des contrôleurs de charge

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Au début de l’usage du photovoltaïque, deux grandes familles de régulateurs étaient utilisées : les modèles « shunt » et les modèles « série ».

Avec l’utilisation de plus en plus courante de microprocesseurs, de nouvelles techniques apparaissent et les paramètres de contrôle sont très dispersés.

Une chose est sûre, chaque fabricant avance des arguments commerciaux qui sont en général très difficiles à contrôler.

Il n’y a pas unanimité d’idée chez les concepteurs.

Essayons tout de même de comprendre un peu mieux cet appareil pour faire le bon choix.

Le régulateur shunt « tout ou rien »

Le courant du panneau solaire est envoyé dans un interrupteur en parallèle avec la batterie lorsque celle-ci atteint sa pleine charge.

Le principe de fonctionnement est un simple aiguillage : tout le courant délivré par les panneaux photovoltaïques, passe normalement dans les batteries jusqu’à ce que le seuil de coupure soit atteint.

Alors, le courant est dérivé dans l’interrupteur équipé d’une diode.

Cette diode joue également le rôle de blocage du courant nocturne pouvant « s’écouler » des batteries.

L’interrupteur le plus souvent utilisé est un MOSFET à faible résistance de passage, plus intéressant qu’un transistor bipolaire qui dissipe trop d’énergie.

Le régulateur shunt linéaire

Ce type de régulateur maintient une tension constante aux bornes des batteries lorsqu’elles atteignent leur pleine charge.

L’avantage est que la charge totale des batteries est garantie.

L’inconvénient, c’est que la puissance non utilisée provenant des panneaux photovoltaïques doit être dissipée par un transistor en parallèle, ce qui limite ce type de régulation aux petits courants.

Régulateur shuntRégulateur shunt

Le régulateur série « tout ou rien »

Ce type de régulateur est très répandu et a supplanté le régulateur shunt.

L’interrupteur de charge est ici en série avec les batteries et il s’ouvre lorsque la fin de charge est atteinte.

La différence avec la technique « shunt », c’est que le relais peut être commutant en laissant passer le courant vers un autre récepteur.

Cette propriété permet d’utiliser la totalité de la puissance solaire en alimentant un récepteur auxiliaire (ventilation, pompage, chauffage en pays froid).

Le régulateur série linéaire

Dans ce modèle, on ajoute une source de courant parallèle avec l’interrupteur pour réaliser l’égalisation des batteries par flottement : un transistor contrôlé par une simple résistance en série avec une diode.

Le désavantage par rapport au type « shunt » est que l’interrupteur, selon sa résistance de passage, ajoute une chute de tension supplémentaire entre les panneaux et les batteries.

Régulateur sérieRégulateur série

Le régulateur MPPT

Dans ce régulateur, un circuit électronique mesure en permanence la tension et le courant des panneaux solaires pour tirer de l’énergie au point de puissance maximale MPPT (Maximum Power Point Tracking).

Ceci permet de garantir que le maximum d’énergie sera récupéré, quels que soient la température et l’ensoleillement.

L’avantage de ce genre de régulateur, est qu’il permet de travailler dans une grande plage de température et ainsi récupérer l’excès non négligeable de tension en hiver lorsque le point de puissance maximale peut monter au-dessus de 18 volts dans un système 12 V.

Cette technologie est réservée aux systèmes de plusieurs centaines de Watts pour que le gain d’énergie compense le prix plus élevé de ce type de régulateur.

Régulateur MPPTRégulateur MPPT

Les accessoires proposés en complément du contrôleur de charge

Accessoires minima :

  • Indicateur d’état de batterie à LED.
  • Compensateur thermique pour les pays à grande variation de température.
  • Délestage temporisé.

Accessoires recommandés :

  • Seuils de coupures ajustables.
  • Mesure séparée de la tension des batteries.
  • Contrôle des récepteurs (load management) afin de donner des priorités aux besoins d’énergie.

Accessoires parfois utiles :

  • Data logging et accès modem (réservés aux gros systèmes gérés à distance).

En conclusion

La puissance du régulateur, sa consommation interne, la précision des seuils de paramétrage, sa facilité de montage, ses garanties et ses certifications, seront tout aussi importants que la technologie qu’il apporte.

Les choix déterminants seront son utilisation et son environnement, avant sa technologie.


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