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Etape N°4 - Choix du régulateur



Choix de la technologie de régulation


Dans notre étude de cas, nous choisissons un régulateur MLI disposant de la fonction MPPT. Les raisons qui motivent notre choix sont les suivantes :
  • Avec un régulateur MPPT, il y a moins de contraintes vis-à-vis de la tension du champ photovoltaïque. Par conséquent, le câblage des modules sera plus simple.
  • On améliore l'efficacité de l'installation photovoltaïque de l'ordre de 15%. Cela est pertinent d'une part parce que la puissance du champ photovoltaïque dépasse 1 kWc (dans notre étude de cas, la puissance est de 2.2 kWc), et d'autre part car la température du site est très basse en hiver (en climat froid, la tension des modules photovoltaïques augmente, ce qui pénalise l'efficacité en l'absence de système MPPT).
  • Le surcout du régulateur MPPT par rapport à un régulateur MLI classique (de même puissance) est de l'ordre de 400 € HT, ce qui reste acceptable vis-à-vis du budget global.




Dimensionnement du régulateur


Ainsi qu'expliqué dans le chapitre Choix du régulateur, le dimensionnement du régulateur s'effectue selon les 4 critères suivants.
Critère de dimensionnement Risques en cas de non-respect
La puissance maximale du champ photovoltaïque doit être inférieure à la puissance nominale du régulateur. - Coupures répétitives du régulateur (protection interne).
- Le MPPT se cale sur un point de fonctionnement qui est différent du point de puissance maximum du champ photovoltaïque.
La tension à vide du champ photovoltaïque (majorée par le coefficient de sécurité) doit être inférieure à la tension maximale admissible par l'onduleur. - Coupures répétitives du régulateur (protection interne).
- Endommagement du régulateur.
Le courant de sortie du champ photovoltaïque ne doit pas dépasser le courant maximal admissible par le régulateur. - Coupures répétitives du régulateur.
- Le MPPT se cale sur un point de fonctionnement qui est différent du point de puissance maximum du champ photovoltaïque.
Le régulateur doit être compatible avec la tension du parc de batteries. - Disfonctionnement de la régulation.
Critères de dimensionnement d'un régulateur dans une installation photovoltaique autonome


Traitons chacune de ces 4 exigences.

=> ① Compatibilité en puissance
La puissance maximale du champ photovoltaïque est de 2 200 Wc. Nous envisageons d'utiliser un régulateur de la marque STECA. Nous identifions alors, dans son catalogue des régulateurs solaires, un régulateur MPPT présentant une puissance nominale proche de 3 300 W (défini dans l'Etape N°1 - Déterminer les besoins électriques. Nous trouvons par suite que le régulateur Steca Tarom MPPT 6000 peut convenir.

En effet, la fiche technique de ce régulateur indique une puissance nominale de 3 400 W, ce qui est compatible avec la valeur de la puissance maximale du champ photovoltaïque (2 200 Wc).

Fiche technique du régulateur - Puissance nominale
Fiche technique du régulateur - Puissance nominale


=> ② Compatibilité en tension
D'après la fiche technique du régulateur, la tension à vide du champ photovoltaïque ne doit pas dépasser 200 V.

Fiche technique du régulateur - Tension maximale du champ photovoltaïque
Fiche technique du régulateur - Tension maximale du champ photovoltaïque


Or, le champ photovoltaïque sera constitué de 12 modules. Chacun de ces modules présente une tension à vide de 40 V dans les conditions STC (voir fiche technique des modules présentée précédemment). A la température de service minimale (-10°C), il convient d'appliquer un coefficient de sécurité égale à 1.14 (voir tableau de sécurité prenant en compte l'élévation de la tension lorsque la température des cellules diminue). On considérera donc une tension à vide de 1.14×40=45.6V. Ainsi, pour ne pas dépasser la tension maximale de 200 V, le nombre maximal de modules en série vaut 200/45.6=4,4. Avec ce régulateur, nous pourrons câbler des chaines de 4 modules en série au maximum.

=> ③ Compatibilité en courant
D'après la fiche technique du régulateur, le courant du champ photovoltaïque ne doit pas dépasser 30 A.

Fiche technique du régulateur - Courant du champ photovoltaïque
Fiche technique du régulateur - Courant du champ photovoltaïque


Les modules photovoltaïques présentent un courant de court-circuit Icc de 5.8 A dans les conditions STC (voir fiche technique des modules présentée précédemment). Il convient d'appliquer le coefficient de sécurité égale à 1.25. On considérera donc un courant de court-circuit de 1.25×5.8=7.25A. Ainsi, pour ne pas dépasser le courant maximal de 30 A, le nombre maximal de chaînes en parallèle vaut 30/7.25=4,1. Avec ce régulateur, nous pourrons câbler 4 chaines en parallèle au maximum.

=> ④ Compatibilité avec la tension des batteries
La tension du parc de batteries étant de 48 V, nous vérifions bien que le régulateur est adaptée à cette valeur.

Câblage des modules photovoltaïques


Les propriétés électriques du régulateur nous permettent de câbler au maximum 4 modules en série et 4 chaînes en parallèle. Comme le régulateur que nous avons sélectionné dispose de 2 entrées pour le champ photovoltaïque, il vient que le câblage le plus intéressant est composé de 2 chaînes de 3 modules en série (pour chacune des 2 entrées).

Câblage des modules photovoltaïques
Câblage des modules photovoltaïques