LEÇON 9: MONTAGE D’UNE INSTALLATION PHOTOVOLTAÏQUE EN SITE ISOLÉ
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9.1 Montage
Régulateur : Son coût dans l’installation laisse penser que ce composant n’est pas assez important. Au contraire sa fonction est primordiale et ses qualités vont profondément influencer le coût final de l’énergie produite. La batterie reste l’élément le plus délicat du système et la qualité de son contrôle et son entretien influence grandement sa durée de vie et donc le prix du kWh final. Le régulateur est l’élément central d’un système photovoltaïque autonome : il contrôle les flux d’énergies. Il doit protéger la batterie contre les surcharges (trop d’ensoleillement) et les décharges profondes (utilisation excessive). Il doit également assurer la surveillance et la sécurité de l’installation (alarmes, fusibles, surcharges, etc…). Accessoirement, il affichera l’état de charge des batteries et les paramètres de fonctionnement du système.
Les régulateurs de charge des systèmes photovoltaïques autonomes peuvent se caractériser en trois groupes :
Les régulateurs série qui incorporent un interrupteur entre le générateur et l’accumulateur pour arrêter la charge.
Les régulateurs shunt dont l’interrupteur court-circuite le générateur solaire en fin de charge
Les régulateurs à recherche de point de puissance maximum (Maximum Point Tracker) qui utilisent un circuit électronique spécial permettant de soutirer en permanence du champ de capteurs sa puissance maximale.
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Onduleur : Un onduleur solaire parfois commercialisé sous d’autres noms (variateur solaire, convertisseur solaire ou onduleur photovoltaïque) est un dispositif d’électronique de puissance convertissant la tension continue comme celle issue des batteries en tension alternative semblable à celle du réseau électrique. Les appareils électriques et électroniques à usage domestique sont souvent conçus pour être utilisés avec du courant alternatif. Les onduleurs intègrent de base plusieurs sécurités telles que :
Protection contre les courts-circuits
Protection contre les surcharges
Protections en température
9.2 Schéma électrique
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9.3 Schéma de conversion d’énergie
Principe d’une installation photovoltaïque
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9.4 Le panneau photovoltaïque
Un panneau solaire photovoltaïque est un dispositif de production d’énergie renouvelable. Il mesure généralement 1,70 m de hauteur sur 1 m de largeur, et est fabriqué à partir de silicium, un matériau que l’on retrouve dans le sable. Un panneau est composé de 60 à 72 cellules photovoltaïques capables de capter la lumière du soleil, puis de la transformer en électricité.
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Le regroupement de nombreux panneaux solaires à un même endroit est dénomméecentrale solaire photovoltaïque.
9.5 Les batteries
Les batteries assurent le stockage d’énergie dans les systèmes photovoltaïques autonomes. Leur prix, leur gestion et leur bonne maintenance sont un élément essentiel au succès des systèmes autonomes. La durée de vie des batteries dépendra directement de leur mode d’utilisation et d’un entretien régulier.
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9.6 Le régulateur de charge
Le régulateur est l’élément central d’un système photovoltaïque autonome : il contrôle les flux d’énergies. Il doit protéger la batterie contre les surcharges (trop d’ensoleillement) et les décharges profondes (utilisation excessive). Il doit également assurer la surveillance et la sécurité de l’installation (alarmes, fusibles, surcharges, etc…). Accessoirement, il affichera l’état de charge des batteries et les paramètres de fonctionnement du système.
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Régulateur shunt → applications de petite puissance
Régulateur série →applications de moyenne puissance
Régulateur MPPT → applications de grande puissance
9.7 Le régulateur de charge 9.7.1 Régulateur avec fonction MPPT
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Bulk
Recharge rapide
Absorption
Recharge lente
Float
Maintien de la charge
9.7.2 Le régulateur de charge : Puissance en entrée = Puissance en sortie
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Exemple : Le panneau fournit une puissance de 600 W et la batterie a une tension de 24 V. Quelle sera alors le courant de sortie lors de la charge de celle-ci ?
Pbat=PPV×0,98=600× 0,98 = Ubat×Ibat=24 ×Ibat ⇒ Ibat=Pbat/24=24,5 A
Dans les faits, il faut prendre en compte le rendement du régulateur de charge qui est de 98%. Pbat=PPV×0,98
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Onduleur central :Il s’agit de la solution la plus simple. Tous les panneaux, mis en série, sont branchés à un unique onduleur. On a donc une seule branche (ou string). C’est certes plus économiques mais en cas de défaillance d’un panneau toute l’installation en pâtit. Dans les grandes installations, on peut créer plusieurs branches afin de minimiser les phénomènes d’ombrage. Chaque branche ayant son propre onduleur
Micro-onduleurs : Chaque panneau est relié à un micro-onduleur, si un panneau est défaillant tous les autres panneaux continueront de produire de manière optimale. Cette solution n’est pas forcément adapté pour de grande installation (>3kWc) car nécessite un entretien conséquent du fait du nombre d’onduleurs.
9.8.1 Types d’onduleur
Onduleurs à onde sinusoïdale modifiée → convient à la majorité des appareils, bon rapport qualité/prix
Onduleurs à onde sinusoïdale pure → pour les charges qui demandent une forme d’onde de qualité supérieure
Onduleurs à onde carré →pour de petites charges (<1kW), peu couteux
