Lorsqu'il s'agit de systèmes solaires photovoltaïques, le régulateur de charge joue un rôle essentiel. Il est responsable de la régulation de la tension du système solaire afin de recharger vos batteries. De plus, il protège vos batteries contre la surcharge, empêche tout courant inverse en provenance des panneaux solaires et assure l'arrêt de la charge des batteries.
Il existe deux types de régulateurs de charge solaire couramment utilisés :
Régulateur PWM (Pulse Width Modulation) :
Le régulateur PWM a pour fonction de réguler la tension provenant des panneaux solaires. Il récupère la tension nécessaire des panneaux pour recharger les batteries en fournissant une tension idéale pendant la période de charge de la batterie. Les régulateurs PWM sont généralement utilisés pour des applications de petite envergure. Ils ont l'avantage de bien fonctionner même à des températures élevées, ce qui les rend recommandés dans les régions chaudes.
Le régulateur MPPT :
Le régulateur MPPT (Maximum Power Point Tracking) ajuste en permanence la tension et l'intensité pour les adapter aux caractéristiques de la batterie. Ce processus permet d'augmenter le rendement du système solaire d'environ 30% +/-. Contrairement aux régulateurs PWM, les régulateurs MPPT ne fonctionnent pas correctement à des températures élevées.
Différences fondamentales : PWM vs MPPT
Rendement énergétique :
Le rendement énergétique est l'un des principaux facteurs de différence entre les régulateurs PWM et MPPT. Les régulateurs MPPT sont plus efficaces, avec un rendement typique de l'ordre de 90 à 95%. Cela signifie qu'ils peuvent exploiter davantage d'énergie solaire par rapport aux régulateurs PWM, dont le rendement est généralement inférieur à 80%. Cette différence de rendement devient particulièrement importante lorsque vos panneaux solaires sont proches de la limite de vos besoins énergétiques.
Plage de tension :
Les régulateurs PWM nécessitent que les panneaux solaires soient conçus pour avoir une tension légèrement supérieure à celle des batteries que vous souhaitez charger. Par exemple, si vous utilisez des batteries de 12V, les panneaux doivent avoir une tension de fonctionnement comprise entre 18V et 24V. En revanche, les régulateurs MPPT peuvent accepter des tensions d'entrée beaucoup plus élevées, ce qui permet d'utiliser des panneaux solaires à haut voltage. Certains régulateurs MPPT peuvent même accepter jusqu'à 450V et charger des batteries de 12V avec un minimum de perte de rendement.
Stades de charge intelligents :
Les régulateurs MPPT offrent généralement les trois étapes de charge les plus importantes : la charge boost (ou bulk), la charge d'absorption et la charge de maintien (ou float). Certains régulateurs MPPT plus avancés proposent également une étape de charge de désulfatation (ou equalization) qui permet de prolonger la durée de vie des batteries en nettoyant les plaques internes de sulfates. Les régulateurs PWM plus basiques peuvent n'offrir que deux étapes de charge : bulk et float. Avoir un régulateur avec des stades de charge plus avancés peut prolonger la durée de vie de vos batteries et améliorer leur performance globale.
Coût :
En général, les régulateurs MPPT sont plus chers que les régulateurs PWM en raison de leur efficacité supérieure et de leurs fonctionnalités avancées. Cependant, le coût peut varier en fonction de la puissance du régulateur, du fabricant et des fonctionnalités spécifiques offertes. Il est important de prendre en compte votre budget et vos besoins énergétiques avant de prendre une décision.
Conclusion :
Les régulateurs PWM et MPPT ont des différences significatives en termes de rendement énergétique, de plage de tension, de stades de charge et de coût.
Les régulateurs MPPT sont généralement plus efficaces, offrent une plus grande flexibilité en termes de tension d'entrée et proposent des stades de charge avancés. Cependant, ils sont également plus chers que les régulateurs PWM.
Votre choix final dépendra de vos besoins énergétiques, de votre budget et des conditions environnementales spécifiques de votre installation solaire.
Tableau comparatif entre contrôleur de charge PWM et MPPT :
Contrôleur de charge PWM |
Contrôleur de charge MPPT |
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Couplage direct du champ PV sur la batterie. |
Charge de la batterie via une convertisseur de tension. |
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La tension nominale de la chaîne PV doit être compatible avec la tension nominale de la batterie. |
La tension nominale de la chaîne PV peut être plus élevée que la tension nominale de la batterie. |
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Optimisation énergétique lorsque la température des modules est élevée et que la batterie est presque chargée. |
Gain énergétique maximal lorsque la température des modules est basse et que la batterie est faiblement chargée. |
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Typiquement adapté pour petits systèmes PV (<200 Wc) |
Envisageable pour des puissances PV > à 200 Wc |
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Nécessite l'emploi de modules de 36 cellules. |
Possibilité d'utiliser des modules PV quel que soit le nombre de cellules. |
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Champs PV dimensionné en courant ( basé sur le courant de charge de la batterie ) |
Champ PV dimensionné en puissance (basé sur le courant max de charge batterie x la tension batterie ) |
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Câble PV de forte section et nécessité de boîtes de jonction si la puissance le justifie. |
Possibilité de s'affranchir de boîte de jonction dans certains cas et de réduire la section des câbles. |