Un onduleur solaire est une machine transformant le courant continu de l'énergie solaire sortie d'un panneau photovoltaïque en courant alternatif. Tandis que le régulateur solaire est le meilleur « ami » de la batterie solaire. Il est aussi appelé contrôleur de charge. Son rôle est d’optimiser la charge de la batterie d'une installation de production d'énergie solaire et permet aussi d'étendre la puissance des panneaux solaires.
C’est l’appareil essentiel entre les 2 sources d'énergie auxquelles votre installation photovoltaïque est jointe de vos panneaux solaires qui créent un courant continu et le réseau en courant alternatif. Son choix d'un onduleur est donc une phase connue car il va se soumettre de l'utilisation que vous réaliserez de votre installation. Voilà ce qu'il doit prendre en compte avant de faire votre choix pour que vous amélioriez la productivité électrique de vos panneaux solaire.
Vous trouverez 2 types de puissance indiqués sur les fiches techniques des onduleurs la puissance nominale et la puissance de crête. La valeur faciale colle à puissance optimale que l'onduleur peut délivrer en continu sur la longue durée. Pour calculer la puissance nominale dont vous aurez besoin, faites l'addition de la puissance nominale de vos appareils électriques difficiles de fonctionner en même temps. Le total ne doit pas dépasser la puissance collective de l'onduleur.
Pour ce qui est de la puissance de crête, il s'agit de la puissance maximale que peut délivrer un onduleur pendant quelques secondes. C'est en quelque sorte sa capacité de réponse aux courants de démarrage élevés de certains appareils comme les réfrigérateurs, les congélateurs. Selon la même logique que précédemment, la puissance de crête de l'onduleur doit être supérieure a la somme des puissances de démarrage des appareils susceptibles de démarrer en même temps et la puissance nominale des appareils fonctionnant en continu.
Une fois ces calculs effectuent, il faut encore prévoir une marge de vingt pour cent. Certains vous conseilleront de sur-dimensionner votre onduleur, au cas où vous auriez par la suite a y relier d'autres consommateurs. Attention cependant à ne pas exagérer afin d'optimiser votre rendement.
La tension d'entrée en courant continu doit être supérieure à celle du générateur des panneaux solaires et de la batterie. La tension de sortie doit coller à celle des appareils utilises, soit en principe du 220/230V.
La productivité d'un onduleur est le rapport entre la puissance nécessaire et la puissance ingérée du convertisseur, soit la puissance qu'il consomme pour son propre fonctionnement. Ce rendement change en principe entre 96 et 99%.
En effet il y a des onduleurs qui créent un signal sinusoïdal conforme à celui du réseau électrique, et des onduleurs. Un 3ème type d'onduleur, a onde carrée se trouve également sur le marché mais offre un signal de faible qualité et ne peut être utilise que pour les petites charges.
C'est notamment dans ce choix du type d'onduleur qu'entre en compte l'utilisation que vous ferez de votre installation. Idéalement, ce sont les onduleurs délivrant une onde sinusoïdale pure qui offrent un fonctionnement optimal. Mais pour certains appareils, une onde pseudo sinusoïdale peut suffire comme pour les ampoules, les ordinateurs ou encore la télé. Autre critère à prendre en compte : le prix, les onduleurs tant en principe moins chers. Enfin, si vous avez fait le choix de revendre votre électricité au gestionnaire de réseau, préférez un onduleur spécifique pour couplage réseau.
Le dernier choix à faire sera celui de prendre un onduleur avec ou sans transformateur. A ce propos les avis sont distincts. Le transformateur sépare le réseau et le champ photovoltaïque. C'est donc une sécurité supplémentaire, qui rend le système moins expose aux surtensions, qu'elles viennent du réseau ou des panneaux solaires. Ils sont recommandes pour les capteurs a couche mince et les systèmes de faible puissance.
Cependant, le transformateur induit une réduction du rendement. Certains préfèrent donc les onduleurs sans transformateurs qui usent d'autres techniques de compensation des courants de fuites, vers la terre particulièrement.
La fonction essentielle d'un régulateur de charge solaire est de maintenir l'état de charge des batteries à un niveau le plus élevé possible, tout en les protégeant à la fois contre la surcharge et une décharge trop profonde : une batterie ne doit pas être surchargée, ni trop déchargée.
Pour rappel, une surcharge prolongée d'une batterie Plomb provoque une corrosion accélérée, une stabilisation trop important, une augmentation de la température et ainsi qu'une perte d'électrolyte et de matière active.
Une décharge prolongée brave la sulfatation des batteries ainsi qu'une stratification de l'acide. Une décharge trop profonde peut endommager rapidement les batteries plomb étanches type AGM ou Gel.
Dans le cas des batteries Lithium, c'est généralement le rôle du BMS intégré dans la batterie d'éviter la décharge profonde et surcharge. Le régulateur de charge devra néanmoins recharger la batterie Lithium de façon adéquate pour prolonger sa durée de vie et restaurer sa capacité.
Les régulateurs solaires tirent profit d'une caractéristique des panneaux solaires : ceux-ci peuvent être mis en circuit ouvert sans dommage. C'est ainsi que les régulateurs solaires limitent la puissance injectée dans les batteries.
Il existe deux grandes catégories de régulateurs solaires : les régulateurs PWM et les régulateurs MPPT.
Les régulateurs PWM coupent le courant de charge : la largeur temporelle des pulses de courant et leur fréquence dépendent de la tension aux bornes des batteries.
La largeur des pulses diminue en fonction au fur et à mesure que la tension approche de la tension d'absorption tandis que les pulses sont de plus en plus rares. En fin de charge, on n'aura plus que quelques pulses très brefs en quelques secondes.
Certains régulateurs PWM disposent d'un étage en entrée qui permet d'optimiser la puissance injectée dans les batteries, il s'agit des régulateurs MPPT.
Avec les régulateurs PWM, la batterie impose sa tension au panneau solaire : le panneau fonctionne typiquement entre 11V et 15V alors que le point de fonctionnement maximal d'un panneau solaire "12V 36 cellules" est d'environ 18V, ce qui signifie que c'est à cette tension que le panneau produit le plus d'énergie.
En pratique, un étage MPPT permet aux modules PV de travailler à leur point de fonctionnement maximal. Les panneaux débitent donc un courant sous une tension plus élevée que celle que peuvent accepter les batteries. L'étage MPPT transforme cette tension élevée en une tension plus faible mais avec un courant plus élevé, avec une efficacité énergétique qui peut atteindre 98 %.
Les régulateurs MPPT offrent des gains plus importants par rapport aux PWM dans les conditions suivantes :
- Température froide. Les modules PV sont alors plus efficaces et leur tension plus élevée.
- batteries déchargées. Les différences de tension entre batteries et panneaux est alors la plus forte.
Plus l'écart entre la tension de la batterie et la tension du Point de Fonctionnement Maximal du panneau est grand, plus l'usage d'un régulateur MPPT devient intéressant.
En hiver, le gain apporté par un régulateur MPPT peut atteindre 30 à 40 %. En été, le gain est de 5 à 10 % car la tension des panneaux diminue quand leur température augmente.
Le régulateur de charge est l'élément le plus critique d'une installation solaire car s'il tombe en panne, les batteries se déchargent puis s'endommagent.
De plus, entre les batteries et les panneaux solaires, le régulateur de charge est aussi l'élément le plus sujet à des pannes : les panneaux solaires sont extrêmement fiables, avec des taux de service après-vente inférieur à 1 pour 1000, surtout si vous achetez des produits de marque où les garanties sont de 15 ans et plus.
Les batteries sont des produits fiables avec un taux de panne inférieur à 1 %. L'essentiel des demandes de service après-vente pour les batteries sont liés à des mauvaises charges ou à une mauvaise utilisation.
Plusieurs marques sont réputées pour leur fiabilité, en particulier NRJsolaires et surtout Victron.
La marque sénégalaise NRJsolaires revendique sur plus de 12000 régulateurs vendus un taux de panne de 0 %.
Pour améliorer la durée de vie de votre régulateur de charge, il faut éviter des températures trop élevées :
En somme nous vous recommandons d'installer votre régulateur dans un lieu tempéré et aéré. Le courant maximum délivré dans la batterie par le régulateur doit être inférieur de 15 % au courant nominal du régulateur, ceci dans l'optique de réduire l'élévation interne de température.
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