Archive pour la catégorie ‘Site isolé’

PostHeaderIcon QUEL REGULATEUR DE CHARGE UTILISE AVEC UN PANNEAU 60 CELLULES ? PWM ou MPPT ?

 

Comment choisir quel régulateur de charge utilisé avec un panneau 60 cellules ?

 

Cette fiche conseil parle de l’utilisation des panneaux solaires 60 cellules avec les régulateurs de charge solaires. Elle explique pourquoi les panneaux 60 cellules ne sont pas bien adaptés pour fonctionner à la tension nominale des régulateurs de charge PWM. Elle montre aussi comment les régulateurs de charge MPPT peuvent être utilisés avec des tensions d’entrée élevé.

 

A l’origine les panneaux solaires dit « OFF-GRID » pour la recharge des batteries

 

Au début, les panneaux solaires étaient connectés à des batteries pour les recharger. Des méthodes ont été développées pour gérer le courant de charge afin de prévenir la surcharge des batteries.

Pendant des années les fabricants de modules solaires ont définis les panneaux solaires pour la recharge de batteries et il a été établi que le meilleur ratio du nombre de cellules solaires en série par panneau pour recharger une batterie 12V était de 36 cellules.

En effet, la tension du module solaire doit toujours être plus élevée que celle de la batterie pour que le courant de charge aille du panneau vers la batterie. Comme une cellule solaire a une tension de 0.5V, le ratio de 18V pour une batterie 12V a été considéré comme optimal car cela permettait d’être suffisamment élevé pour fournir le courant nécessaire en prenant en considération les chutes de tension et les températures élevées.

Le tableau ci-dessous illustre les tensions des batteries et des panneaux et montre comment la tension Vmp (tension à la puissance maximale) est toujours plus élevée que la « tension nominale du champ solaire ». La tension Vmp minimum montre comment même dans les cas extrêmes, le module solaire rechargera toujours la batterie.

 

 

Tension nominale du système 12 V 24 V 48 V
Gamme de tension de la batterie 11V à 15V 22V à 30V 44V à 60V
Tension Vmp du panneau solaire (STC) 17V à 18V 34V à 36V 68V à 72V
Tension Vmp minimum à 40°C Environ 15V Environ 30V Environ 60V

 

La courbe de performance ci-dessous d’un module de tension nominale 12V à température élevée (courbe rouge) et à température basse (courbe bleu) montre que même à température élevée, la tension du panneau est toujours suffisamment élevé pour recharger la batterie :

Courbe de puissance d'un module en fonction de la température

Courbe de puissance d’un module en fonction de la température

Ensuite vient le raccordement au réseau électrique et les panneaux solaires dit « ON GRID » (avant l’arrivée des régulateurs MPPT)

 

Avec le développement du marché des systèmes solaires raccordés au réseau électrique, les fabricants de modules solaires n’ont plus eu la même contrainte sur la tension nominale des panneaux capable de recharger des batteries. Les panneaux 36 cellules (12V Nominal) et 72 cellules (24V Nominal) devinrent moins communs. Le marché des systèmes solaires raccordés au réseau électrique a vu l’introduction de panneau solaire à tension plus élevé comme les panneaux à couche mince ou les panneaux de 60 cellules. Ces panneaux à tension élevée ont du sens quand ils sont montés en série pour être connecté au réseau électrique 230V  mais n’étaient pas idéal pour les systèmes de recharge de batterie.

 

Cette modification de tension et de fonctionnalité a entrainé deux questions :

1/ Puis je utiliser 1 panneau 60 cellules pour recharger une batterie 24V en utilisant un régulateur PWM ?

Serelio ne recommande pas l’utilisation d’un panneau 60 cellules pour recharger un parc à batterie en 24V avec un régulateur de charge PWM.

Même si ces modules solaires ont une tension Vmp de 29/30V, ce qui semble assez pour recharger des batteries 24V, ces systèmes auront des performances marginales. Après les corrections liées à des conditions de température élevée, la tension Vmp sera bien en dessous du niveau de régulation de la batterie. De ce fait, les batteries ne seraient pas capable d’atteindre la pleine charge et manqueraient l’étape de charge la plus importante (la charge d’absorption). Ne pas charger complétement la batterie pendant de longues périodes réduiraient considérablement la durée de vie des batteries.

 

2/ Puis je utiliser 2 panneaux 60 cellules pour recharger une batterie 48V en utilisant un régulateur PWM ?

Serelio ne recommande pas l’utilisation de 2 panneaux 60 cellules pour recharger un parc à batterie en 48V avec un régulateur de charge PWM.

Alors que 2 modules solaires de tension nominale 24V en série sont adaptés pour la recharge d’un parc à batterie 48V, 2 modules solaires de 60 cellules en série n’auront pas assez de tension pour recharger complètement un parc à batterie 48V à des températures élevées.

Avec une tension Vmp de 60V, cette configuration n’est simplement pas adéquate pour recharger un parc à batterie 48V.

 

La technologie MPPT à la rescousse !!

 

Les fabricants de régulateur de charge ont développés de nouveau régulateur de charge dit MPPT afin de pouvoir utiliser des panneaux solaires aux tensions variées.

Par exemple, en 2008, Morningstar introduit l’algorithme MPPT TrakStar qui maximise l’énergie produite par le champ solaire dans la batterie quel que soit les conditions de fonctionnement. Cette technologie est utilisée par les régulateurs Morningstar Sunsaver MPPT et Tristar MPPT.

 

Les régulateurs de charge MPPT ont été déployés dans de nombreuses installations industriels, de loisirs ou résidentiels dans le monde. Leur introduction permet d’utiliser dans des systèmes de recharge batterie, les modules développés pour le raccordement réseau. Les régulateurs MPPT s’assurent que le module opérera toujours sur sa tension maximale et que les modules raccordement réseau sont optimisés en tension. Il est donc maintenant possible d’utiliser des modules 60 cellules pour recharger des parcs à batterie de 12 à 48VDC.

 

Est-il possible d’utiliser des modules solaires 60 cellules pour recharger un parc à batterie en 12, 24 ou 48V en utilisant un régulateur MPPT ?

Il est recommandé d’utiliser un module solaire 60 cellules avec un régulateur MPPT dès qu’il y a assez de modules en série pour recharger complétement le parc à batterie. Pour un parc à batterie 24V, cela signifie qu’au moins 2 modules 60 cellules en série sont nécessaires.

Pour un parc à batterie 48V, cela signifie qu’au moins 3 ou plus modules 60 cellules en série.

 

Attention, il est important de toujours vérifier que la tension Voc du module solaire est compatible avec les données acceptables pour le régulateur de charge. Pour dimensionner correctement  la tension Voc par champ solaire, la tension Voc doit être calculée à la température la plus base sur le site de l’installation.

 

Vous pouvez utiliser le calculateur de Morningstar pour vérifier les effets de la température sur le dimensionnement. (http://string-calculator.morningstarcorp.com/ )

 

 

PostHeaderIcon ENERGIE SOLAIRE : SYSTEMES AUTONOMES

SYSTEME CLEF EN MAIN

Là où de l’électricité est nécessaire et le réseau électrique est absent, l’énergie solaire photovoltaïque permet de faire fonctionner des systèmes pour des applications diverses et complexes.

 Exemple : ce système installé dans la mer Adriatique fournit l’énergie nécessaire pour le matériel de transmission de données, pour une station de relais, pour la détection d’incendies, l’éclairage, l’aide à la navigation et les valves de sécurité.

PostHeaderIcon ENERGIE SOLAIRE : PROTECTION CATHODIQUE

PROTECTION CATHODIQUE

Dans l’industrie du pétrole et du gaz, des modules solaires photovoltaïques spécialement conçus pour la protection cathodique représentent une solution fiable et économique pour l’entretien de milliers de kilomètres de pipe-lines.

PostHeaderIcon ENERGIE SOLAIRE : PARC ET BOIS

PARCS ET BOIS

Beaucoup de bois et de parcs se trouvant éloignés du réseau électrique, l’électricité solaire constitue dans ce cas la seule solution.

Les modules solaires fournissent de l’énergie pour l’éclairage, l’information et la télécommunication.

PostHeaderIcon Une énergie socialement utile et économiquement justifiée, en quoi le photovoltaïque participe-t-il au développement durable ?

Les énergies renouvelables en général, et le photovoltaïque en particulier, sont souvent considérés comme des solutions alternatives durables aux problèmes actuels de la ressource énergétique, au moins dans le domaine de l’électricité. Les arguments qui soutiennent cette affirmation :

1)     Impacts sur la planète

  • L’énergie du soleil est la source la plus renouvelable de toutes

C’est même l’énergie primaire de toutes les énergies présentes sur la terre, à l’exception de la géothermie, qui puise son énergie au cœur de la terre. L’Agence internationale de l’énergie www.iea.org a calculé qu’une surface de 145 000 Km², soit 4% de la surface des déserts les plus arides, serait suffisante pour couvrir la totalité des besoins énergétiques de la planète.

  • L’énergie solaire photovoltaïque préserve les ressources naturelles

Le silicium est l’un des matériaux les plus abondants de la croûte terrestre, donc l’énergie solaire photovoltaïque préserve les ressources naturelles. Certes il faut traiter de grandes quantités de matière pour obtenir du silicium pur, mais malgré cela, la valeur ajoutée que l’on peut obtenir de chaque unité de matière est élevée, grâce au service rendu par ce silicium sur plus de 20 ans. Cet argument n’est valable que pour les panneaux utilisant le silicium.

  • L’utilisation du photovoltaïque réduit la quantité d’énergie consommée pour produire de l’électricité

On estime aujourd’hui qu’un panneau solaire produit en quelques années seulement, quatre à six selon les technologies, l’énergie qui à été nécessaire à sa fabrication.

  • La fabrication des panneaux solaires utilise en grande partie des matériaux recyclables ou revalorisés

 Le silicium provient souvent des rebuts de l’électronique, le verre support et l’aluminium des encadrements et des fixations mécaniques sont des matériaux qui bénéficient déjà de filières de recyclage bien développées.

  • La production d’électricité par un générateur photovoltaïque n’émet pas de gaz à effet de serre

Elle ne génère pas de pollution comparable à celle des modes de production traditionnels. L’économie en émission de CO² de l’énergie photovoltaïque est évaluée à 600 g/kWh en comparaison des centrales à charbon, et jusqu’à 900 g/kWh dans les sites isolés lorsqu’elle se substitue à des productions au fioul. En 2030, selon l’EPIA, l’association européenne du photovoltaïque www.epia.org, le solaire photovoltaïque permettra de réduire les émissions mondiales de CO² de 1,6 milliard de tonnes par an, soit l’équivalent de 450 centrales au charbon d’une puissance moyenne de 750 MW.

  • C’est une énergie fiable et durable

 Les générateurs photovoltaïques sont modulaires, faciles à mettre en œuvre et à entretenir. Ils n’ont que très peu d’usure intrinsèque. Leur durée de vie est   de 20 à 30 ans.

2) Impacts sur l’homme

  • Cette industrie minimise les déchets toxiques

La pollution émise lors de la fabrication des cellules solaires est relativement faible (sauf en ce qui concerne certains matériaux à risque comme le cadmium). Et il n’y a absolument aucune émission toxique lors de la génération d’électricité par les panneaux solaires.

  • C’est une technologie qui favorise la santé publique

En particulier dans les pays à faible densité de population, souvent mal électrifiés, la production de froid par le solaire photovoltaïque permet la conservation des aliments, des médicaments et des vaccins, et contribue ainsi à l’hygiène et à la santé dans les pays défavorisés. De même le pompage solaire et les systèmes de purification d’eau améliorent l’accès à l’eau potable.

  • C’est une technologie qui favorise le développement humain

En apportant l’électricité dans des endroits reculés, le photovoltaïque améliore considérablement le niveau de vie des habitants : l’éducation est meilleure avec une école éclairée, équipée de ventilateurs et d’un téléviseur ; l’agriculture est facilitée par les possibilités d’irrigation, de travail mécanique (moulin à grains par exemple) ; le travail des artisans est encouragé par la présence d’électricité : pour les machines à coudre, les outillages, l’éclairage du soir….

  • Cette technologie évite l’exode rural et l’urbanisation massive

En conséquence, cette technologie évite l’exode rural et l’urbanisation massive difficiles à gérer dans certains pays, qui ne sont pas en mesure de   fournir des emplois et des habitations décentes à tous les migrants.

  • Le photovoltaïque contribue indirectement à la régulation de la surpopulation mondiale

Dans la mesure où l’on constate généralement un lien directe entre  l’augmentation du niveau de vie et la chute de la natalité, le photovoltaïque contribue indirectement à la régulation de la surpopulation mondiale.

  • Le photovoltaïque génère de l’activité économique et des emplois

Dans les pays producteurs de panneaux solaires mais aussi un peu partout où ils sont vendus, installés, entretenus, le photovoltaïque génère de l’activité économique et des emplois.

Source : ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTAÎQUE, Anne Labouret, Michel Villoz

 

 

                   

 

PostHeaderIcon ENERGIE SOLAIRE : POMPAGE D’EAU/IRRIGATION

POMPAGE

Des milliers de panneaux solaires photovoltaïques produisent de l’énergie pour des systèmes de pompage d’eau qui fournissent de l’eau potable et pour l’irrigation aux pays en voie de développement et aux pays développés.

Les panneaux solaires photovoltaïques donnent de l’énergie propre, silencieuse, fiable et plus économique que les systèmes diesel conventionnels.

PostHeaderIcon ENERGIE SOLAIRE PORTATIVE

PORTATIVE

Dans les contrées comme l’Himalaya et l’Antarctique, les explorateurs peuvent réduire leurs poids en utilisant quelques batteries rechargeables par les panneaux solaires photovoltaïques.

Les chersheurs peuvent également utiliser des perceuses pour la glace alimentées par l’énergie solaire ou il n’y a pas de courant électrique.

PostHeaderIcon ENERGIE SOLAIRE : AGRICULTURE

AGRICULTURE

L’électricité solaire fournit de l’énergie électrique pour l’ouverture et la fermeture de portes, le pompage de l’eau, les clôtures électriques et l’entretien de batteries pour différents types de matériel agricole.

PostHeaderIcon ENERGIE SOLAIRE : ECLAIRAGE

ECLAIRAGE

Energie solaire fournit de l’électricité par les panneaux solaires photovoltaïques pour diverses applications comme : les panneaux lumineux, l’éclairage des arrêts de bus, de maisons isolées, l’éclairage de sécurité et des lampadaires.