MPPT... kézako?
publication: 3 janvier 2021 / mis à jour 3 janvier 2021
La charge batterie
Une batterie, qu'elle soit au plomb ou au lithium, se charge de différentes manières:
- en roulant, grâce à l'alternateur du moteur;
- à l'arrêt dans un camping ou sur une aire, via le chargeur de batterie raccordé au réseau électrique;
- par l'intermédiaire du/des panneau(x) solaire(s) si on en est équipé.
Dans les deux premiers cas, la charge est contrôlée par l'électronique embarquée au niveau de l'alternateur ou du chargeur de batterie.
Dans le cas du panneau solaire, il devient nécessaire de contrôler la charge, pour plusieurs raisons.
Charge batterie depuis un panneau solaire
La première contrainte est d'empêcher l'énergie de la batterie de repartir dans le panneau solaire la nuit. C'est le rôle du circuit anti-retour, en général une simple diode.
La seconde contrainte est d'alimenter la batterie avec une tension de charge adaptée. Cette tension de charge doit être supérieure à la tension de la batterie, mais limitée à une valeur maximale, sinon on prend le risque d'endommager la batterie.
Un panneau solaire délivre une tension très variable. Pour un panneau vendu comme panneau 12 Volts, la tension réelle mesurée à vide varie de 11 à plus de 20 Volts. Pour un panneau 24 Volts, cette variation est de 22 à 45 Volts!
Il est hors de question d'envoyer plus de 14 Volts dans une batterie. Le contrôleur de charge doit donc réguler cette tension et la limiter à celle requise pour une bonne charge de batterie.
Les plus anciens contrôleurs de charge se contentent simplement de limiter cette tension de charge à 14 Volts. Le rendement de ces contrôleurs est mauvais.
Les contrôleurs de charge récents disposent d'un circuit convertisseur DC/DC. Ce convertisseur transforme une tension continue élevée en une tension adaptée à la charge de la batterie.
La technologie MPPT
Un régulateur MPPT (pour Maximum Power Point Tracking - en français: recherche du point de puissance maximum) est un convertisseur électronique DC/DC (courant continu vers courant continu) qui optimise en permanence les paramètres électriques de fonctionnement entre la batterie, le panneau solaire, les applications utilisant l'énergie électrique.
La recherche du point de puissance maximum (MPPT) est intégralement réalisée de façon électronique. Le contrôleur MPPT mesure et compare en permanence la tension délivrée par le panneau avec celle de la batterie. Il calcule le niveau de puissance maximum que le panneau peut délivrer à la batterie et ce que la batterie est capable de recevoir. Ce calcul détermine la tension la plus adaptée pour avoir le maximum d’Ampères dans la batterie.
L'emploi d'un régulateur MPPT permet d’obtenir généralement de 20% à 45% de puissance supplémentaire en hiver et de 10% à 15% en été, comparé à un régulateur classique.
Arrêtons là les explications techniques et voyons comment choisir son régulateur MPPT.
Choisir son régulateur MPPT
Pour savoir quel régulateur MPPT choisir, prenons au hasard un modèle dans une marque très connue:
Le choix de ce régulateur MPPT se fait sur ces critères:
La ligne marquée Battery 12/24V / 15A signifie:
- que ce régulateur peut charger une batterie unique 12 Volts, ou une batterie unique 24 Volts, ou deux batteries 12 Volts en série;
- le courant de charge sera limité à 15 Ampères coté batteries.
La ligne marquée PV 75Vmax / 15A signifie:
- PV (pour Photo Voltaique), correspond à la tension maximale que doit délivrer le/les panneau(x) solaire(s);
- le courant de charge maximal sera limité à 15 Ampères coté système photovoltaïque.
La dernière ligne indique que ce régulateur est protégé par un fusible 20A entre le régulateur et la batterie.
On peut donc monter sans souci un ou plusieurs panneaux 24 Volts pour charger une batterie 12 Volts. C'est le régulateur MPPT qui va convertir la tension du panneau en une tension adaptée à la batterie.
Les entrées et sorties du convertisseur
Notre modèle de régulateur a une entrée et deux sorties:
La sortie BATT (batterie)
C'est la première sortie qu'il faut raccorder entre le convertisseur et la batterie. Le convertisseur va automatiquement détecter la tension de la batterie à gérer.
L'entrée PV (Photo Voltaïque)
C'est sur ces deux bornes que l'énergie délivrée par le panneau solaire sera gérée pour charger la batterie.
Il ne faut pas raccorder les panneaux lorsqu'ils sont actifs. Risque de court-circuit et/ou de surcharge de l'entrée du régulateur. Poser une couverture opaque à la lumière sur le panneau avant de le brancher, ou défaut, faire le branchement de nuit.
La sortie LOAD (envoi vers les consommateurs)
L'utilisation de cette sortie est facultative. Le terme LOAD est trompeur. Il ne correspond pas au mot CHARGE dans le sens charge de batterie! En électricité, une charge est un appareil quelconque qui va consommer l'éléctricité.
Il ne faut pas brancher un consommateur trop gourmant sur cette sortie LOAD. En l'absence de soleil, l'énergie nécessaire sera prélevée sur la batterie. En journée, le régulateur peut solliciter la batterie pour compléter l'énergie délivrée par le panneau si nécessaire. Cette consommation permet au régulateur de tester la tension batterie et préparer sa stratégie de charge quand l'énergie délivrée par le panneau solaire sera optimale.
Questions / Réponses
J'ai un panneau 12V 120 Watts, est-ce qu'un régulateur MPPT est adapté à mon installation?
Oui. Le panneau 12 Volts délivre en réalité une tension bien supérieure, pouvant dépasser 25 Volts. Un régulateur MPPT avec son convertisseur DC/DC à haut rendement va permettre une charge batterie, même réduite, là où votre ancien convertisseur ne chargeait quasiment pas du tout.
J'ai déjà un panneau 12V 120W, puis-je en rajouter un second?
Oui et Non.
Oui, vous pouvez en mettre un second, en série. Il est préférable qu'il soit de caractéristiques identiques au premier. Mais le prix d'un panneau 12V est souvent supérieur à ceui d'un panneau 24V 300W.
Non. Si la place sur le toit le permet, remplacez le panneau 12V 120W par un panneau standard 24V 300W. Un panneau standard coûte à peine 100€ et sera beaucoup plus efficace que deux panneaux 12V 120W en série.
J'ai un fourgon aménagé, je pense mettre 4 panneaux 24V. Quel régulateur est le plus adapté?
Tout dépend du montage des panneaux: en parralèle ou en série. Il faut privilégier le montage en série. Pour 4 panneaux 24 Volts, chaque panneau pouvant atteindre 40 Volts réels, il faudra un régulateur qui accepte au moins 160 Volts en entrée PV, donc un régulateur 250/60 (670€ prix indicatif).
Vous pouvez aussi monter les panneaux en série par paire et regrouper en parrallèle les sorties groupées. La tension maximale sera de 80 Volts et un régulateur 100/50 conviendra (350€ prix indicatif)
Conclusion
Comme on l'a signalé au début de l'article, la technologie MPPT peut améliorer la qualité de charge de batterie de 20% à 45%.
Un mauvais contrôleur de charge solaire chargera toujours la batterie en été en plein soleil.
La technologie MPPT fera la différence par temps couvert et hors été, quand l'ensoleillement faiblit. Une charge efficace de la batterie cellule dépendra de deux facteurs: le régulateur MPPT et un système photovoltaïque efficace. Si la place sur le toit le permet, l'idéal pour la majorité des utilisateurs, est d'installer deux panneaux solaires standards 24V 300W montés en série. Avec un tel montage, vous n'aurez plus besoin de vous raccorder au réseau électrique, excepté en caravaneige si vous avez besoin de l'électricité pour le chauffage.
Si vous utilisez votre véhicule essentiellement en été, le régulateur MPPT garantira une charge efficace de la batterie cellule et évitera le raccordement secteur. Sachant qu'un branchement secteur est généralement facturé 2€ pour quelques heures d'électricité, un régulateur MPPT comme ceui présenté en photo (120€ prix indicatif) sera amorti en une seule saison.