vendredi 3 janvier 2014

Quel régulateur pour mes panneaux solaires ?











Si le choix d'un panneau solaire est relativement simple, en revanche le choix du régulateur est plus compliqué ; je vais donc essayer de vous éclairer sur le sujet (uniquement pour une installation avec batteries de 12V).
Je vous ai déjà conseillé d'installer au moins 2 panneaux solaires pour approcher les 300W.
Vous comprendrez mieux cet article si vous lisez mon article sur le calcul de la section des fils électriques.


A quoi sert un régulateur ?

Les panneaux solaires 12V sont des générateurs de tension qui fonctionnent avec une tension optimale fixe, dont la valeur diffère selon les constructeurs ; elle peut aller de 17 à 23V (en général c'est 17 ou 18V), c'est le courant qui varie.
Le rôle du régulateur solaire est de transformer la puissance reçue (puissance = tension x courant) en courant utilisable pour charger la batterie de service.
Le régulateur a donc 2 fonctions principales complémentaires :
  • convertisseur
  • chargeur de batterie intelligent

Mais cela ne doit pas se faire n'importe comment : il faut que le régulateur charge la batterie en fonction de plusieurs paramètres, dont les principaux sont :
  • la courbe de charge de la batterie qui dépend de son type (Plomb ou AGM ou Gel) ; voir mon article sur les batteries
  • la température de l'air près de la batterie ; en effet, la courbe de charge varie avec la température
  • le courant et la tension reçus des panneaux solaires
  • le niveau de charge de la batterie


La fonction convertisseur

Il existe 2 types de régulateurs :
  • les régulateurs PWM ; pour approfondir, voir ici
  • les régulateurs MPPT ; pour approfondir, voir ici ; ces derniers sont les plus intelligents et ils fournissent plus de courant que les régulateurs PWM (de 15 à 30% de plus)
Donc, un régulateur MPPT est un régulateur  PWM avec de l'intelligence en plus.

Pour nous faciliter la compréhension prenons l'exemple d'un panneau solaire de 130W
avec une tension de charge optimale de 17V ; pour cette tension, il délivre une intensité maximum de 7,4A (ces 2 caractéristiques sont indiquées par le constructeur du panneau solaire, de même que l'intensité de court circuit).

En entrée du régulateur, on va avoir dans de bonnes conditions d'éclairement : 17V de tension et 7,4A d'intensité de courant, ce qui fait une puissance de :
17 x 7,4 = 125,8W (watt)

En sortie du régulateur, on va avoir des valeurs différentes en fonction du type de régulateur.
Pour un régulateur PMW, on va avoir pour une tension de 13,8V un courant de 7,4A
Pour un régulateur MPPT, on va avoir pour une tension de 13,8V un courant de 125,8/13,8 = 9,11A

On constate que la totalité de la puissance fournie en entrée est récupérée intégralement en sortie par le régulateur MPPT, alors que le régulateur PWM ne transmet que le courant d'entrée.

Cette puissance est utilisée pour charger la batterie de service ; quand elle est chargée cette puissance est perdue, sauf si d'autres appareils que la batterie de service sont connectés au régulateur.

Un autre avantage du MPPT est de pouvoir travailler avec une tension de 24V en entrée (il suffit de brancher les panneaux solaires en série), pour ressortir du 12V pour la batterie 12V (ou du 24V pour une batterie 24V).
Quel est l'intérêt ? cela permet de diviser par 2 la section des fils pour une même longueur.
Comme le régulateur est intelligent, si les panneaux sont en 24V et la batterie en 12V, le régulateur se débrouille tout seul !



La fonction chargeur de batterie intelligent

Pour illustrer la complexité de cette fonction, je vous ai mis ci-dessous le schéma relatif à la courbe de charge d'une batterie AGM d'une capacité de 50 Ah, car en une journée de camping car on décharge la batterie en moyenne de 50Ah (voir mon article consommation électrique d'un camping car).


On constate que la tension de charge varie entre 12 et 15,6V et que le courant de charge varie entre 50 milli A et 20A. De plus pour charger entièrement la batterie, il faut environ 6 heures.
Le courant maxi est appliqué les 2 premières heures, puis il décroit.
La séquence FLOAT (= entretien) commence quand la batterie est chargée, sa tension est alors de 13,6V.

Un bon régulateur doit gérer ce type de courbe qui est spécifique à chaque type de batterie (plomb, AGM, gel) ; il est donc indispensable d'avoir un sélecteur de type de batterie sur le régulateur (ou une programmation des paramètres correspondants).

Au passage, vu la complexité, si vous achetez un chargeur de batterie pour les recharges de l'hiver, prenez un modèle qui gère tout cela si vous voulez que vos batteries durent (il faut compter au moins 200 €).



Critères de choix d'un régulateur

Je propose 4 critères de choix qui sont : le type de régulateur, son ampérage maximum, sa qualité et les fonctions recommandées par votre serviteur.

Quel type choisir  ?

Pour simplifier :
  • si vous avez un seul panneau solaire, et qu'il a 36 cellules de silicium, prenez un régulateur PWM
  • dans tous les autres cas, prenez un régulateur MPPT (ils sont plus efficaces à partir de 72 cellules solaires à gérer)
Quel nombre de régulateurs ?
Pour les panneaux solaires montés en parallèle :
certains préconisent 1 régulateur par panneau solaire pour augmenter la sécurité et faire la mesure de production de courant par panneau.
Personnellement, je suis pour un seul régulateur, mais de qualité cela simplifie les branchements ; par ailleurs, ce qui compte c'est la charge globale de la batterie.

Pour les panneaux solaires montés en série :
il n'y a pas de choix (si 2 panneaux), il faut un seul régulateur.

Quel ampérage maximum choisir ?
Cela dépend de l'intensité de court circuit du panneau solaire(courant maximum que peut fournir le panneau ; cette valeur est fournie par le constructeur).

Pour les panneaux solaires montés en parallèle :
Pour notre panneau de 130W c'est 8A ; cette valeur doit être multipliée par 1,3 pour la sécurité ; on obtient alors 10,4A ; cette valeur est un minimum. On choisit donc un régulateur de 15A.
Pour simplifier, si P est la puissance nominale du panneau solaire, je conseille de choisir un régulateur de P/10 Ampères (dans notre exemple c'est donc 13A, on choisit donc un régulateur de 15A).
Donc pour 300W de panneaux solaires, on choisit un régulateur de 30A pour une batterie de 12V.

Pour les panneaux solaires montés en série :
En sortie du régulateur on est en 12V ; le courant de sortie du régulateur est identique avec des panneaux 12V ou 24V, donc le calcul pour les panneaux montés en parallèle est valable ; pour 300W de panneaux solaires, il faut aussi un régulateur de 30A.

Quelle qualité choisir ?
Si vous voulez que votre régulateur dure aussi longtemps que votre panneau solaire (plus de 20 ans) et qu'il ait une intelligence maximum, alors il faut l'acheter dans une marque reconnue pour son savoir faire et sa fiabilité (dûe en partie à la qualité des composants électroniques installés). Evidemment, il sera plus cher !
Parmi les marques distribuées en France, je peux citer :
  • STECA
  • VICTRON
  • TRISTAR-MORNINGSTAR
  • OUTBACK
Le discours des accessoiristes est "j'ai ce modèle inconnu que j'installe sur tous les campings car, et personne ne s'est jamais plaint" ; on est loin de la démarche scientifique, car le client n'y connait rien et il fait rarement des mesures !

Pour information, un régulateur de 30A sérieux pèse entre 1 et 1,5 kg (la plupart du poids étant le radiateur métallique de refroidissement) ; chiffre à comparer avec ce qu'on vous propose.

Je rappelle que l'objectif est de tirer parti au maximum des panneaux solaires, et selon les choix réalisés, le courant de charge ne sera pas le même ; et nous camping caristes avons besoin de courant !

Lire mon article : quelle marque de régulateur solaire acheter ?


Quelles fonctions recommandées ?
  • choix du type de batterie (par sélecteur ou paramètres) : IMPERATIF
  • prise pour une sonde de température, sinon on place le régulateur près de la batterie
  • quand c'est possible : fusible intégré ; s'il ne l'est pas, c'est à vous de le poser (à 20 cm environ de la batterie) ; ampérage du fusible = celui du régulateur (au moins)
  • fonctions facultatives, à vous de voir, dans ce cas le régulateur a 2 sorties dont une nommée LOAD (en Anglais) qui sort du 12V stabilisé pour :
    • branchement pour l'entretien de la batterie moteur (intéressant si vous hivernez dehors l'hiver)
    • branchement pour alimenter un frigo AES, ou tout autre consommateur de courant
    • prise pour afficheur déporté, pour vous indiquer le courant instantané produit etc...
IMPORTANT : si votre régulateur a un bornier à vis (ce qui est fréquent), vérifiez que du câble de 10 mm2 au moins peut être branché sur le bornier.
Vérifiez si vous travaillez en 24V en entrée du régulateur, que le courant de sortie n'est pas limité (par exemple à 15A pour un régulateur supposé fournir du 30A en 12V).

Si vous avez une batterie de 24V, divisez par 2 l'ampérage du régulateur calculé en 12V (et la section des fils).
Si vous avez une batterie de 48V, divisez par 4 l'ampérage du régulateur calculé en 12V (et la section des fils).



Mes formules magiques

Choix du régulateur :
I=P/10
I=intensité max en Ampères, P=puissance des panneaux en W
Exemple : 300W de panneaux, il faut un régulateur de 300/10=30A pour des batteries 12V ; valeur à diviser par 2 pour des batteries 24V et par 4 pour des batteries 48V.
A noter qu'on peut faire le raisonnement inverse : je veut charger ma batterie avec du 20A maximum, combien me faut t-il de surface solaire ?
I=P/10 donc I=10xP, soit 200W



Calcul de la valeur approchée de la section S d'un fil en 12V :
S=(IxL)/10 (on prend le standard de section supérieur)
I=intensité max en Ampères, L=longueur en mètres du câble entre 2 appareils
Exemple : intensité 30A, L=3m, alors S= 90/10=9mm2 (on prend du 10mm2, car il n'existe pas de fil de 9mm2 de section)


Ajout du 16/09/2015 :
Attention, si vous avez une batterie lithium il n'existe pas à ma connaissance de paramètre spécifique ; il faut donc prendre le type GEL et surtout s'assurer que la fonction de floating (maintien de la charge) peut être neutralisée (les régulateurs de qualité le font, sinon on la règle à 13,2V). En effet, les batteries lithium ne supportent pas les surcharges.

Un lecteur m'a signalé les régulateurs MPPT VOTRONIC (société Allemande) qui gère les batteries lithium, et à une sortie vers un frigo AES. Ce produit non diffusé en France peut être commandé sur internet. Voir la documentation en Anglais.









28 commentaires:

  1. bonjour je viens d'installer 2 panneaux de 180W chacun pensant qu'ils etaient en 12V alors qu'ils sont en 36V alors que j'ai deux batteries de 120A existe t il des regulateurs qui m'abaisserait la tension en 12V merci

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    1. Bonjour,
      Avec 360W de solaire, il faut un régulateur MPPT de 36A au moins pour des batteries 12V, à choisir chez VICTRON ou MORNINGSTAR.
      Je rappelle qu'un régulateur MPPT peut gérer des tensions qui en entrée vont de 12 à 48V, voir plus selon les modèles.
      En sortie il s'adapte automatiquement à la tension de la batterie à charger.
      Cordialement

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  2. Bonjour Thierry,

    Est ce qu'un seul régulateur suffit lorsqu'on a 2 batteries branchées en parallèle ?

    Merci.

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    1. Bonjour,
      2 batteries branchées en parallèles sont vues comme une seule batterie par le régulateur.
      Cordialement

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  3. Great blog post, informative list. Thanks so much. I’m enjoying devouring your site!!

    batterie solaire

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  4. Bonjour,
    J'ai, sur un Hymer Exsis un boitier EBL 99 K, un panneau solaire 120 w et régulateur ANTARION série SC (donc très basique) que je souhaite remplacer par un VICTRON. Le régulateur actuel est branché sur l'EBL avec la prise prévue.
    Je souhaite pouvoir rajouter un 2ème panneau 150 w sur le nouveau régulateur et j'ai bien compris que 120 + 150 = 270 w donc 30 A.
    Ma question est la suivante :
    Avec un régulateur VICTRON, est-ce que je garde le bénéfice du MPPT en passant par l'EBL du c.car ou faut-il directement passer en direct sur les batteries (2 x 90 A) ?
    Je ne trouve nul part la réponse si l'EBL "transmet" bien toute l'intensité (A) de charge fournie par le régulateur.
    Merci pour votre site et vos réponses

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    1. Bonjour,

      Aucune centrale électronique de CC n'est prévue pour supporter du 30A, donc il faut impérativement brancher en direct sur la batterie sinon on perd de précieux Ampères.
      Pour vous en convaincre, regardez l'ampérage du fusible solaire de l'EBL, il vous renseignera sur l'intensité maxi supportée.
      Cordialement

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  5. Bonjour,
    Je vous présente mon problème.
    OBJET / réglage régulateur solaire MPPT Victron 75/15.

    Je voudrai savoir comment configurer le contrôleur sur le positionnement du cavalier sur la barrette à 4 broches située sous le régulateur.
    Trois positions sont disponibles ; 1 / pas de pontage - 2/ pont entre la broche 3 et la broche 4 - 3/ pont entre la broche 2 et la broche 3 sachant ce c'est pour une batterie GEL qui après une nuit passée sans branchement (coupe batterie fermé) se trouve à une tension de 12.5 volts. (87% de la charge)
    deux panneau solaires( 120 et 160 w) avec chacun un régulateur MPPT Victron 75/15 alimentent directement la batterie. Dans la journée (en fonctionnement) le voltages est de 13.6 et le matin (nuit) le voltage est de 12.5. Est-ce normal sachant que la batterie 95 Ah est neuve.


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    1. J'ajoute un merci par avance que j'ai oublié de transmettre sur le message ci-dessus

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    2. bonjour,
      comme je suis en ligne, j'en profite pour apporter mon grain de sel sur la question du cavalier
      j'ai compris que, si on n'utilise pas la sortie load, la position du cavalier n'a aucune importance car elle sert à configurer le niveau de tension minimum où cette charge (par exemple un convertisseur) serait coupée dans le but de protéger la batterie
      si quelqu'un peut confirmer (ou pas) cette interprétation du manuel.....
      cordialement
      christian

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  6. Bjr je ou drain savoir une chose
    Est ce que un panneau solaire 250 w en 24 v est identique en a 500 w en 12 v ?

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    1. NON, un 250W 24V est identique à un 250W 12V.
      Cordialement

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  7. Je découvre votre site. Bravo pour votre démarche de vulgarisation.
    Ma démarche est plus délicate car je suis personnel Victron Energy mais je vais essayer de rester le plus neutre possible.
    Une précision, autant, c'est capital pour votre Régulateur/chargeur MPPT, de faire très attention à la VOC de vos panneaux afin que cette VOC n'approche pas de trop près la tension maximale admissible de votre régulateur, particulièrement les jours de beau temps d’hiver avec des températures négatives d’où des rendements maximales, autant le courant max n'est pas très important car le régulateur ne prendra que le courant qu'il peut prendre; La conséquence, en été, il y aura une perte de rendement de l'installation car surproduction mais l’hiver vous aurez plus d’énergie !
    Comme le prix du PV a énormément baissé, il est habituel de sur-dimensionner un champ PV jusqu'à 30% pour avoir assez d'énergie l'hiver! Au-delà de 30%, ce n'est pas économiquement justifié.
    Si cela peut aider vos lecteurs, nous avons un calculateur/simulateur pour régulateur MPPT sous fichier Excel. Vous trouverez bien sûr nos panneaux PV mais vous pourrez rajouter dans l'onglet "Module" en bas de la page vos panneaux PV d'une autre marque.
    Pour les régulateurs/chargeurs MPPT, là vous ne trouverez que notre matériel mais honnêtement notre gamme est très complète.

    Voici le lien pour obtenir ce calculateur MPPT. Bien sûr, il est gratuit!
    https://www.victronenergy.fr/upload/software/VE-MPPT-Calc-2_2.xlsx

    Un de vos lecteurs posait la question du choix de l'algorithme de charge. Cela concernait un 75/10 ou un75/15 ou encore un 100/15. Sur mon installation perso, j'utilise Le Battery Life que je trouve fort pratique. De plus, je m'amuse beaucoup avec le contrôle et configuration par mon Smart Phone! Mais je n'irai pas plus loin pour rester juste dans la notion de service et information.
    Jacques NOEL

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  8. Dans tous mon texte précédent, je ne parle que de régulateur/chargeur MPPT!

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  9. j'ai 2 panneaux de 100 W chacun et 2 batteries 120 Amp chacune. Quel régulateur choisir ??

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    1. Il suffit de lire la formule magique.
      Cordialement

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  10. Bonjour, j'ai récemment installé sur mon camping car un système de charge à panneau solaire. Mon panneau est de 265W avec un régulateur MPPT 20 amp et j'ai une batterie acide-plomb 12V installée dans un compartiment indépendant. Au moment de l'achat, le vendeur m'a dit qu'il n'était pas nécessaire d'installer une sonde thermique à la batterie. La valeur de température par défaut de mon régulateur est de 25C. Le tout fonctionne très bien et je n'ai jamais remrqué que ma batterie devenait chaude. Je ne l'utilise que occasionnelement et je ne suis pas chaud à l'idée d'installer une sonde car tous les trous que j'ai percé pour passer mes fils sont scellés et il faudrait que je reperce en double. Ma question; Est-ce que le fait de ne pas avoir installé la sonde risque de m'apporter de gros ennuis ou si ça ne va avoir qu'une influence minime?

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    1. Bonjour,
      Je conseille d'installer le régulateur près de la batterie ce qui évite la sonde thermique ; sinon que va t-il se passer : quand il fait chaud la batterie aura une surtension et l'inverse l'hiver.
      Cordialement

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  11. Bonjour, je viens d'acheter 2 panneaux Q-Cell Q-smart UF L 105... Que faut-il comme régulateur ? J'ai opté pou un branchement série, malgré la recommendation de l'ami vendeur parce que mon régulateur annonce 25A. Connaissez-vous ces panneaux qui feraient des merveilles ? Qu'en pensez-vous ?
    Merci pour vos conseils précieux.

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    1. Effectivement le MPPT est meilleur avec un branchement série. Prendre une bonne marque comme indiqué dans mes articles.
      Cordialement

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  12. Bonjour Thierry
    J'ai un panneau Vechline de 170w avec un régulateur PWM Photos (livré dans e kit).Batterie de 110Ah. Je pensais améliorer les performances en remplaçant le régulateur par un MPPT Victron 75/15.A la lecture de cette page, je ne suis pas certain que cela m'apporterait quelque chose?
    Qu'en pensez-vous ?
    Merci
    Bien cordialement
    Jacques

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    1. Bonjour,
      Le MPPT offre un intérêt à partir de 2 panneaux ; le PWM est aussi bon avec 1 seul panneau MAIS...avec un régulateur de qualité (VICTRON, STECA...) ; on gagne toujours à changer le régulateur du kit qui est toujours bas de gamme
      Cordialement

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    2. Bonjour
      OK Merci, je vais m'orienter vers un PWM Victron
      Cordialement
      Jacques

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  13. Merci Thierry de votre réponse rapide.
    Je comprend que je vais devoir revoir les choses en profondeur. si j'achète un second panneau 100W, puis je le coupler avec mon premier (marque différente...) ? Relier directement veut dire "bypasser" mon espèce de boitier de controle dans le CC ??

    en tout cas merci, mon analyse avance.

    Sylvain

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    1. Pas de problème pour monter 2 panneaux en parallèles avec des puissances différentes.
      Oui, il ne faut plus passer par la centrale électrique.
      Cordialement

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  14. Bonjour à tous le monde,

    Merci de me lire.
    J'ai une question concernant le régulateur.
    A quoi sert réellement la sortie "Load"
    J'ai pu lire que l'on y branche les faible consommateurs, comme lumière led, pompe etc...
    Pourquoi ne pas se branché sur la sortie Batterie ???
    Merci pour votre lumière :-) et bonne fêtes à vous tous !
    Mickaël

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    1. La sortie LOAD sort du courant 12V stabilisé quand la batterie cellule est chargée. Elle utilise en fait le surplus d'électricité produite qui sinon serait perdue.
      Mais évidemment la production de courant sur la sortie LOAD varie, puisque c'est uniquement le surplus.
      Cette fonction ne concerne que les régulateurs de petite puissance.
      Cordialement et joyeux Noêl

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  15. Bonjour ,

    Je ne suis pas camping cariste( juste fourgon aménager mais je vien souvent prendre des idées )

    et j'ai une question sur ce sujet pour ma maison , j'ai possibilité pour ce primptemps d'acheté a prix trés bas 8 voir 10 panneaux ( ça dépendra du prix du reste de l'installation )
    Vu que je rénove j'en profiterai bien pour mettre en toiture directement les panneaux

    en 36v , 200W

    Le probléme c'est que je ne sais pas quel est la meilleur solution
    Stockage sur batterie 12v ? et ensuite redresseur à 220v.

    Ré-injecter sur reseau erdf ?

    Je suis dans le sud ouest (proche bordeaux) orientation plein sud / intégration toiture / pente faible.. 23%.

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