Le panneau solaire constitue la pièce essentielle d’une installation photovoltaïque. Mais après avoir capté l’énergie solaire, le module a besoin d’autres accessoires pour participer à transformer cette énergie et à la transmettre aux appareils domestiques sous forme de courant électrique. C’est le cas du régulateur de charge qui optimise la charge de la batterie de l’installation solaire.
Encore appelé contrôleur de charge, le régulateur solaire est un équipement qui, en plus de l’optimisation de l’activité de stockage, garantit la puissance des panneaux photovoltaïques. Il écarte les risques de décharge ou de surcharge de batterie, optimise le rendement et la durée de vie de la ministation solaire. Après son fonctionnement, attardons-nous sur son importance.
Qu’entend-on par régulateur solaire ?
Le régulateur ou contrôleur de charge solaire fait partie des accessoires d’une installation photovoltaïque. C’est une sorte de boîtier électronique raccordé au système de production d’électricité solaire. Destiné à augmenter la puissance des panneaux solaires, cet outil se retrouve dans les kits solaires et aussi dans les installations solaires classiques. Il empêche les batteries de descendre en dessous de 40 % et de dépasser les 95 %.
Le régulateur solaire se distingue de l’onduleur. Ce dernier sert à transformer le courant continu du dispositif en courant alternatif nécessaire au fonctionnement des appareils électriques. Sa présence est de ce fait est indispensable dans toute installation solaire. Le régulateur solaire permet ainsi d’optimiser les performances des panneaux et des batteries solaires.
Autrefois, on trouvait sur le marché des régulateurs électromécaniques. Ils ne sont plus commercialisés aujourd’hui. Désormais, on utilise uniquement des contrôleurs à régulation MLI (Modulation à Largeur d’Impulsion) qui se distinguent en deux versions présentant un couplage particulier avec la batterie :
- Le régulateur PWM (Pulse With Modulation) : ce type de régulateur envoie le courant reçu des panneaux dans la batterie en impulsions de longueur et de fréquence différentes ;
- Les régulateurs solaires MPPT (Maximum Power Point Tracking) qui scannent la tension électrique produite par les panneaux solaires plusieurs fois par jour. Cela leur permet de trouver le point de sortie maximum du courant et d’utiliser cette puissance à son plein potentiel.
Comment fonctionne un régulateur solaire ?
Fonctionnement global d’une installation solaire
Il est difficile de comprendre le fonctionnement du régulateur solaire sans revenir sur celui de l’installation solaire dans son ensemble. Ainsi, lorsque les panneaux captent les rayons du soleil, leurs cellules transforment l’énergie reçue en courant continu. L’onduleur ou les micro onduleurs vont ensuite le transformer en courant alternatif. Après cette étape, deux situations peuvent se présenter.
Vous pouvez consommer immédiatement votre électricité, ou stocker le surplus. Dans le premier cas, l’énergie produite est utilisée dans son ensemble sans délai pour faire fonctionner votre machine à laver, votre lave-vaisselle, votre ordinateur, votre box… pour vous chauffer ou encore, vous éclairer. Dans le second cas, la production de vos panneaux est supérieure au niveau de consommation immédiate de vos appareils électriques.
Vous avez la possibilité de stocker le surplus dans une batterie en vue des consommations ultérieures. C’est donc à ce niveau que le régulateur de charge solaire intervient. Dans l’optique du stockage d’énergie, le contrôleur de charge va plafonner la puissance et la tension de sortie du panneau solaire. Ceci pour que la batterie puisse être alimentée à son maximum et ne pas tomber en surtension.
Fonctionnement concret du régulateur solaire
Sur le marché, il existe plusieurs modèles et marques de régulateurs solaires. Tous ont un principe de fonctionnement commun. Ils sont liés au générateur photovoltaïque qui se charge de la production et de la gestion de l’électricité fournies par les capteurs solaires. En vue de prévenir les cas de surcharge et de décharge, le régulateur solaire procède à une vérification de l’intensité du courant et celle entre les modules photovoltaïques et les batteries de l’installation.
Les voyants lumineux qui équipent le régulateur sont chargés d’indiquer qu’il fonctionne correctement et de prévenir d’éventuels soucis liés à la batterie de votre installation solaire. Le bon fonctionnement de l’installation solaire peut être ainsi suivi. Les régulateurs PWM et MPPT ne sont pas tous couplés de la même manière, ce qui entraîne quelques spécificités dans leur fonctionnement.
Fonctionnement des régulateurs PWM (Pulse Width Modulation)
Ce type de régulateur fonctionne exclusivement avec des modules photovoltaïques 36 ou 72 cellules (12V ou 24V). Il bénéficie d’un couplage direct. Inséré entre le champ photovoltaïque et la batterie, le régulateur solaire PWM est composé d’un dispositif anti-retour et d’un interrupteur électronique fonctionnant en MLI (Modulation de Largeur d’Impulsion).
Comme l’ouverture, la fermeture de cet interrupteur se fait à fréquence régulière. Cela permet de réguler le courant de charge selon l’état de charge avec précision. Si la tension de la batterie est inférieure à la tension de limitation du régulateur, l’interrupteur se ferme. On parle de phase « bulk » marquée par la charge de la batterie avec le courant correspondant à l’ensoleillement.
Une fois que la tension de la batterie atteint un seuil prédéfini, on assite à l’ouverture de l’interrupteur. Il va ensuite se fermer à une fréquence précise afin de maintenir le courant moyen envoyé dans la batterie. La batterie est chargée. On parle de phase « Floating ».
Mode de fonctionnement des régulateurs MPPT (Maximum Power Point Tracking)
Le régulateur MPPT bénéficie d’un couplage par adaptateur d’impédance. Cet autre type de régulateur solaire est composé d’un convertisseur DC/DC à découpage de haut rendement. Ce dernier est chargé de :
- Détecter la puissance maximale du champ photovoltaïque tant que la batterie n’est pas chargée ;
- S’assurer de la conversion DC/DC ;
- Réguler la tension de sortie en fonction de la phase de charge (Bulk, Absorption et Floating).
Avec ce type de régulateur solaire, une connexion est établie entre le champ solaire, l’entrée du convertisseur et la batterie à sa sortie. Lorsque la tension de la batterie est inférieure à la tension de régulation, le régulateur fait fonctionner le générateur photovoltaïque à puissance maximale et transfère cette puissance à la sortie. Le régulateur MPPT permet ainsi un gain de production compris entre 5 et 30% par rapport à un régulateur PWM.
Aussi, ce régulateur solaire de charge s’adapte à différents panneaux. En effet, tous les types de module photovoltaïque peuvent être utilisés tant que vous restez dans les tolérances de tension (V) et de courant (A) du régulateur.
Quelle est l’importance d’un régulateur dans une installation solaire ?
L’installation d’un régulateur de charge dans une installation solaire est importante à plus d’un titre. Avec la présence d’un contrôleur solaire, le rendement des panneaux d’une station photovoltaïque est optimisé. Les modules interconnectés produisent plus d’électricité.
Si vous utilisez votre modèle économique pour l’autoconsommation, vous avez la possibilité de profiter d’une quantité plus importante d’énergie, et d’avoir moins d’électricité à acheter auprès d’un fournisseur pour compléter vos besoins. Si vous avez opté plutôt pour la revente totale de votre production, vous pouvez, grâce à cet outil, augmenter vos revenus annuels.
L’autre importance majeure de l’installation du régulateur de charge sur votre système solaire photovoltaïque, c’est la régulation de l’énergie solaire stockée. Lorsque l’installation est dotée d’un parc de batteries de stockage, cette pièce va réguler et limiter l’énergie qu’elle contient. C’est-à-dire ne pas avoir un excès ou une insuffisance de charge pour allonger sa durée de vie.
Aussi, le régulateur solaire est un atout précieux pour améliorer une démarche d’autoconsommation. En cas de production de surplus d’énergie solaire par rapport à votre consommation à un temps T, vous avez l’occasion de la stocker avec encore plus d’efficacité et la consommer lors des baisses de performance de votre système solaire. Votre dépendance vis-à-vis du réseau EDF est réduite et vous gagnez sur vos factures d’énergie.
