Planifier une installation solaire et un régulateur de charge : bien dimensionner le MPPT

MPPT signifie Maximum Power Point Tracking (suivi du point de puissance maximale). Un régulateur MPPT fonctionne comme un convertisseur CC-CC qui transforme la tension plus élevée des modules solaires et la convertit en un courant de charge plus élevé pour la batterie. Cela lui permet d'utiliser efficacement des modules avec une tension à vide de 30 V, 50 V ou plus sur une batterie de 12 V, par exemple. Un simple régulateur PWM, en revanche, connecte en principe le module solaire directement à la batterie et « coupe » la surtension. Dans le cas d'un module de 50 V connecté à une batterie de 12 V, un régulateur PWM laisserait inutilisée la majeure partie de la tension (c'est-à-dire qu'il ne récolterait qu'une petite partie de la puissance du panneau). Avec un régulateur de charge MPPT Victron, en revanche, rien n'est perdu : tant que la tension du panneau est supérieure d'au moins 5 volts à la tension de la batterie, le régulateur MPPT commence à fonctionner. Il ajuste l'entrée afin de toujours trouver le point de fonctionnement optimal (Vmp) du module solaire et convertit la surtension en courant de charge supplémentaire. Résultat : votre batterie est chargée à pleine puissance même avec des tensions PV plus élevées, au lieu que l'énergie « reste dans l'air ». En bref : avec le MPPT, vous pouvez utiliser des modules solaires haute tension (souvent appelés « modules 24 V ») sur des systèmes 12 V ou 24 V, et les modules fournissent toujours le maximum que le rayonnement solaire peut offrir.

Le câblage de vos modules solaires doit être mûrement réfléchi. Les modules connectés en série augmentent la tension totale (Voc s'additionne). Cela présente l'avantage de maintenir un courant faible côté PV, ce qui permet d'utiliser des câbles plus fins entre le toit et le régulateur et rend l'installation moins sensible à l'ombrage de certains modules (dans une certaine mesure). Cependant, la tension totale à vide à basse température ne doit pas dépasser la limite du régulateur. Exemple : deux modules 50 Voc en série donnent 100 Voc à 25 °C, mais peuvent atteindre plus de 120 V en hiver, ce qui serait trop pour un régulateur 100 V ! Par conséquent : en cas de montage en série, laissez toujours une réserve par rapport à la tension maximale ou choisissez directement le régulateur 150 Voc. Le montage en parallèle, en revanche, maintient la tension à un niveau bas (égal à la tension du module), mais augmente le courant. Des câbles plus épais et davantage de fusibles peuvent être nécessaires, et l'ombrage partiel d'un module ne réduit que sa contribution, pas celle des autres. Une combinaison est souvent optimale : par exemple, 2 en série, dont plusieurs chaînes en parallèle, ce qui permet de rester dans la plage de tension sûre et de limiter l'intensité du courant par chaîne. Utilisez le calculateur en ligne Victron pour trouver la configuration optimale – il tient compte des caractéristiques des modules et des facteurs de température.

Il est important que le régulateur de charge solaire soit adapté à la puissance du module. Chaque régulateur MPPT a un courant maximal (par exemple 15 A, 30 A, 50 A, etc.) et une tension PV à vide maximale (par exemple 75 V, 100 V, 150 V selon le modèle). Ne dépassez pas ces valeurs ! Exemple : le Victron SmartSolar 100/50 peut traiter environ 700 W à 12 V (50 A) ou 1 400 W à 24 V. Si vous connectez davantage de modules, le régulateur réduirait la puissance au-delà de 50 A (clipping), c'est-à-dire que les watts excédentaires resteraient inutilisés. Cela n'endommage pas le régulateur, mais c'est de l'argent gaspillé pour des modules qui ne peuvent jamais fonctionner à pleine capacité. La fiche technique indique généralement la puissance PV maximale pour les systèmes 12 V et 24 V par régulateur. Veuillez vous y référer. Conseil : la tension de la batterie influence la puissance PV utilisable : avec un régulateur de 50 A, seuls ~700 W sont possibles à 12 V, mais ~1400 W à 24 V, car le même courant de charge peut traiter plus de volts. Il peut donc être judicieux de passer à un système de batterie plus puissant (24 V ou 48 V) si vous souhaitez intégrer une puissance solaire très importante – nous y reviendrons dans un instant.

Comme indiqué ci-dessus, une tension système plus élevée présente plusieurs avantages. Plus de puissance PV par régulateur : un MPPT 100/50 permet d'atteindre 1 400 W à 24 V contre 700 W à 12 V. Moins de courant côté batterie : les grandes installations solaires (par exemple >800 W) alimentent la batterie avec des courants très élevés à 12 V (60-80 A ou plus). Cela nécessite des câbles de batterie épais et des fusibles de grande taille. Si l'on passe à 24 V, ces courants sont divisés par deux pour la même puissance : le système devient plus efficace et plus facile à câbler. Quand faut-il rester en 12 V ? – Dans les fourgons/bateaux équipés principalement d'appareils 12 V et d'une puissance solaire modérée (par exemple 1 à 2 panneaux, 100 à 400 W), le 12 V est tout à fait suffisant. La plupart des camping-caristes s'en sortent bien avec le 12 V, tant que l'installation solaire reste raisonnable. Quand passer à 24 V/48 V ? – Si vous prévoyez d'utiliser un onduleur de grande puissance (> 2000 W) ou un très grand nombre de panneaux solaires, il vaut la peine de passer à une tension plus élevée. Victron recommande des systèmes 12 V jusqu'à environ 3 kVA de puissance requise, 24 V jusqu'à ~5 kVA et 48 V au-delà. Cela réduit considérablement l'intensité du courant et augmente l'efficacité. Mais attention : le fonctionnement mixte (quelques appareils 12 V dans un système 24 V) nécessite des convertisseurs CC-CC. Vous pouvez par exemple utiliser un Orion 24/12 pour convertir la tension du réseau de bord afin de continuer à alimenter les consommateurs 12 V. Vous combinez ainsi les avantages des deux mondes.