Régulateur de charge solaire MPPT en comparaison à un système traditionnel PWM:

Les régulateurs MPPT (Maximum Power Point Tracking) apportent en comparaison aux régulateurs conventionnels PWM (Pulse With Modulation) au minimum 15% de puissance de charge en plus.

Charge PWM :

En utilisant des régulateurs de charge PWM traditionnels, le panneau solaire est "directement" relié à la batterie à charger. La batterie définit la tension de service du module. Par conséquent, la puissance de charge reste plus faible. La puissance nominale d'un panneau solaire est toujours la résultante du produit tension et courant au point de travail optimal à 25°C. Dans le cadre d'un système 12V, la tension de la batterie se situe entre 10-15V. Les panneaux solaires dits " 12V " classiques ont une tension réelle et maximale d'environ 17V. Par conséquent, dans la plage de tension 10-15V, la puissance disponible est diminuée ( P=UxI donc si U diminue, P aussi ). En fonction de l'état de charge de la batterie, les systèmes PWM conventionnels ne sont pas à même d'utiliser la puissance effectivement disponible. En moyenne, cela représente des pertes d' environ  20%.

MPPT :

Les régulateurs MPPT déterminent de manière ininterrompue et avec une grande exactitude le point de travail optimal sur la courbe de sortie sur laquelle la tension UMPP et le courant IMPP atteignent un maximum (Produit UMPP * IMPP = PMPP ). L'énergie résultant du point de travail optimal est électroniquement convertie en tension de batterie la plus basse afin de charger la batterie avec le courant le plus élevé possible. Exemple: Un module de 100W ( UMPP = 17V) charge au moyen du régulateur Tristar- MPPT une batterie de 12V. Dans le cas idéal, 5.88A de courant solaire circule dans le régulateur MPPT (17V * 5.88A = 100W) Comme la tension de sortie ne s'élève qu'à 12V (tension de la batterie), le courant de sortie va s'élever grâce au régulateur MPPT à 8.33A (8.33A * 12V = 100W). Plus la différence entre Umpp et tension de la batterie est grande, plus le courant avec lequel la batterie sera chargée augmentera. Plus l'état de charge de la batterie est faible, plus le courant de charge de la batterie est élevé.

Changements du milieu environnant :

Les changements du milieu environnant (température, irradiation) conduisent à une fluctuation des valeurs Umpp . Des ombres partielles ou un changement de température du module occasionnent les plus grandes divergences. Pendant que le MPPT s'adapte continuellement aux conditions respectives, le rendement reste dans une large mesure le même. La différence entre un régulateur conventionnel et un régulateur MPPT est très facile à constater lorsqu'il y a de faibles températures. En effet, plus il fait froid, plus la valeur de la tension Umpp du panneau solaire se décale vers le haut, ce qui a pour effet d'augmenter la puissance du module et du courant de charge. Un régulateur conventionnel ne profiterait en rien dans ce cas de températures basses.

Dimensionnement des modules pour régulateur MPPT:

Pour un fonctionnement optimal il est très important que les spécifications du régulateur soient respectées. Ainsi la tension à vide lors de températures faibles ne doit dépasser en aucun cas la tension d'entrée maximale autorisée par le régulateur. Une tension à vide trop haute (Uoc) peut endommager des composants électroniques dans le régulateur. Pour une tension de batterie et une tension MPP d'un module donné, il est indispensable de ne pas dépasser la puissance solaire conseillée. Attention: Le courant de charge de la batterie est dans tous les cas plus élevé que le courant du module. Les spécifications maximales pour le courant MPPT, multiplié par la tension de la batterie décident de la puissance maximale du module à utiliser. Exemple 1: Un régulateur MPPT de 15A est utilisé avec un système 12V (domaine de tension de la batterie: 10-15V). Le « rating » courant multiplié avec la tension de la batterie donne environ 200W (15A * 13.3V=200W). La puissance maximale du module à ne pas dépasser est de 200W. Exemple 2: Un régulateur MPPT de 15A est utilisé avec un système 24V (domaine de tension de la batterie: 10-15V). La puissance maximale du module à ne pas dépasser est 400W (15A * 26.6V=400W). Un dépassement de la puissance solaire autorisée (dans les limites des courants autorisés) ne conduit pas à un endommagement du régulateur. Des puissance plus élevées que les limites calculées dans les exemples 1 et 2 ne peuvent simplement pas être converties et seront ainsi perdues. Les régulateurs MPPT peuvent être utilisées avec tous types de modules. Par contre, les régulateurs PWM ne peuvent être utilisés qu' avec des modules spécifiquement adaptés aux tensions des batteries.

Optimisation du rendement :

Le rendement d'un régulateur Mppt peut légèrement varié en fonction des différentes tensions de batterie, tensions des modules, et puissances.

Pourquoi MPPT ? :

Comme vous l'aurez lu dans les lignes précédentes, l'utilisation du régulateur MPPT a de nombreux avantages. L'argument le plus pertinent est certainement qu'il est de plus en plus difficile de trouver des panneaux solaires adaptés à la recharge de batterie. De ce fait, on a de plus en plus recours à des modules pour « injection réseau » qui sont meilleurs marchés mais qui en raison de leur tension plus élevées ne peuvent pas être utilisés avec un régulateur conventionnel. La différence de prix entre un régulateur conventionnel et un régulateur MPPT ne représente rien par rapport aux économies qui sont réalisables en achetant un module classique. Le régulateur a un comportement optimal lors d'un ensoleillement faible ou lorsqu'une partie est ombragée. Le régulateur MPPT permet aussi de rallonger la durée de vie de la batterie grâce sa une technique de charge. Pour des installations autonomes de 100W et moins, un régulateur traditionnel est conseillé. La tendance allant aux installations avec des puissances et des rendements plus élevés, le futur appartient aux régulateurs MPPT.

Attention :

Il existe des différences techniques notables entre les différents régulateurs Mppt du marché : La capacité de courant de charge  : 15 à 40A pour les entrées de gamme, jusque 80A pour les produits plus élaborés. Les caractéristiques de tension d'entrée : Les régulateurs Mppt entrée de gamme sont capables de gérer en général des parcs batteries en 12 ou 24V et sont souvent limités à des tensions <50voc. les="" meilleurs="" produits="" acceptent="" jusque="" 150voc="" ex="" :r="" gulateur="" mppt="" entr="" e="" de="" gamme="" qui="" travaille="" en="" 12v="" batterie="" avec="" une="" tension="" d="" max="" venant="" des="" panneaux="" solaires="" 28voc="" vide="" pour="" plus="" importante="" donc="">28Voc, le régulateur ne pourra travailler qu'en charge batterie 24V. Un régulateur Mppt d'une marque de notoriété comme le Tristar Mppt de chez Morningstar ou la série Fx de chez Outback ou les Variotrack Studer vont être capable de gérer des parc batteries de 12 à 48V ( 60V pour Outback ) avec une large plage d'entrée jusque 150Voc. Article inspiré d'un document SunTechnics