Principes
L’énergie électrique par un panneau photovoltaïque varie en fonction de l’ensoleillement. Or, la charge d’une batterie exige une tension électrique adaptée à cette batterie. On ne peut donc pas relier directement un panneau solaire à une batterie.
Le panneau est connecté via un régulateur de charge solaire dont le rôle est :
– d’adapter la tension aux bornes du panneau à la tension de charge de la une batterie (en Volts),
– d’adapter r le courant de chargede la batterieen fonction de la quantité d’énergie fournie par le soleil (en Ampères).
Si l’énergie solaire est importante, le courant sera élevé et la charge sera plus rapide. Si l’énergie solaire est faible, le courant sera plus faible et la charge sera plus lente.
N.B.: nous ne parlerons ici que des régulateurs de type « Boost » (ou « Step-Up »). Ces régulateurs sont utilisés lorsque la tension de sortie du panneau (ou de l’association de panneaux) est inférieure à la tension de charge de la batterie. Ce sont les modèles les plus utilisés par les cyclistes solaires.
Les caractéristiques d’un régulateur solaire
La fiche technique d’un régulateur solaire mentionne ses caractéristiques :
- la tension maximum admissible en entrée, en Volts (V)
- le courant maximum en entrée en Ampères (A)
- la puissance maximum en entrée (Watt crête: Wc / Wp en anglais)
- la tension nominale en sortie qui correspond à la tension nominale d’une batterie (par exemple 36V ou 48 Volts).
Les caractéristiques d’un panneau solaire
Sur l’étiquette collée au dos du panneau, le fabricant spécifie les caractéristiques de celui-ci. Voici les spécification utiles pour notre propos :
- le courant maximum à puissance maxi / Imp en anglais (en Ampères : A)
- la tension maximum à puissance maxi / Vmp en anglais (en Volts : V)
- la puissance maximum / Wp en anglais (Watt crête = Wc)
Ce sont les valeurs maximum atteintes lorsque les conditions d’ensoleillement et de températures sont optimales. Par convention ces valeurs sont données pour une puissance reçue du soleil de 1000W/m² et une température des panneaux de 25°. Ces valeurs sont rarement atteintes ou dépassées à cause de la mauvaise transparence de l’air, de la température de surface des panneaux etc…
Connexion d’1 panneau solaire à 1 régulateur
Avant de connecter un panneau à un régulateur de charge solaire, il convient de vérifier si la valeur de chaque paramètre du panneau solaire (tension, courant, puissance max) est inférieure à celle du paramètre correspondant sur le régulateur.
Dans l’exemple ci-dessus, on a comparé les paramètres d’un panneau de 6 x 8 = 48 cellules à celles d’un régulateur standard. On observe que la valeur de chaque paramètre du régulateur est supérieure à la valeur du paramètre correspondant du panneau.
Ce régulateur convient donc bien pour ce panneau.
Connexion de 2 panneaux solaires identiques
On peut imaginer trois façons différentes de charger une batterie avec 2 panneaux solaires:
- connexion des panneaux en série, avec 1 régulateur de charge
- connexion des panneaux en parallèle, avec 1 régulateur de charge
- connexion de chaque panneau avec son propre régulateur de charge, soit 2 régulateurs en tout
Connexion des panneaux en série
Connexion des panneaux en parallèle
Connexion des panneaux avec 1 régulateur par panneau
Avec des panneaux de caractéristiques différentes, c’est la seule configuration à mettre en oeuvre.
Limites en fonction des caractéristiques des panneaux
On va voir dans les tableaux ci-dessous que, selon leurs caractéristiques, certaines combinaisons ne sont pas possibles.
Combinaison de panneaux de 6×5=30 cellules ((Vmp=18,4 V ; Imp=5 A ; P=95Wc)
On voit que dans la configuration en parallèle, le courant max à la sortie des panneaux est à la limite admissible à l’entrée du régulateur. On évitera cette configuration par mesure de sécurité.
Combinaison de panneaux de 8×4=32 cellules (Vmp=19,6V ; Imp=5,3A ; P=100Wc)
On voit que dans la configuration en parallèle, le courant max à la sortie des panneaux dépasse la limite à l’entrée du régulateur. En cas de fort ensoleillement, le fusible du régulateur fondra pour protéger les circuits.
Combinaison de panneaux de 6×6=36 cellules (Vmp=22V ; Imp=6A; P=130Wc)
On voit que dans la configuration en parallèle, le courant max à la sortie des panneaux dépasse la limite à l’entrée du régulateur. En cas de fort ensoleillement, le fusible du régulateur fondra pour protéger les circuits.
Combinaison de panneaux de 6×8=48 cellules (Vmp=29,4V ; Imp=8A ; P=170Wc)
On voit que dans cette configuration :
– en parallèle, le courant max à la sortie des panneaux dépasse la limite,
– en série, la tension max à la sortie des panneaux est trop élevée,
– en série ou en parallèle, la puissance max est dépassée.
Il n’y a pas d’autre solution que d’installer 1 régulateur par panneau.
Conclusion
Cet article vise à montrer que le choix de panneaux, le nombre de panneaux, la façon de les connecter sont en étroite relation. Nous développerons dans un prochain article la relation entre la tension nominale de la batterie (36 v, 48V, 52V…), le choix et l’organisation des panneaux.