Energiedouce depuis sa création en 2003 a participé à la réalisation de plusieurs centaines de projets d’alimentation d’équipements électriques en site isolé. Nous comptons parmi nos clients professionnels des entreprises reconnues telles que INEO GDF Suez, Eiffage, MTN, BNP Paribas, LVMH, Cegelec, Total, Teréga, etc… Rentrez dans cette rubrique pour découvrir quelques unes de nos réalisations. Lire la suite
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Un régulateur de charge appelé aussi contrôleur de charge, est un système ou appareil électronique fonctionnant de façon complètement automatique auquel sont raccordés le générateur (panneaux solaires, éolienne, etc.) la batterie ainsi que d’éventuels équipements ou composants de l’installation.
Le régulateur de charge principale sert avant tout à contrôler l’état de la batterie. Il permet, en effet, d’assurer la charge complète de la batterie et prévient de tout risque de surcharge de celle-ci en stoppant l’alimentation de cette dernière lorsque cela s’avère nécessaire. Ce mécanisme de régulation consiste à surveiller en permanence l’état de charge de la batterie.
Le régulateur coupe l’alimentation du générateur lorsque l’état de charge de la batterie atteint l’une des valeurs limites correspondant au déclenchement de la sécurité. Il existe plusieurs valeurs limites correspondant chacune à un type de protection différent : surcharge, décharge profonde, température de fonctionnement, court-circuit, etc.
Cette surveillance et cette protection permanente permettent ainsi de prolonger de façon importante les performances et la durée de vie de vos batteries.
Les régulateurs standards couramment utilisés sur le marché proposent en général un ensemble de protections dites "classiques" telles que : protection contre la surcharge, protection contre la décharge profonde, protection contre les courts-circuits, protection du générateur, protection thermique (sonde), etc.
La plupart de ces régulateurs sont équipés de voyants ou témoins lumineux destinés à fournir un ensemble d’indications telles que : l’état de charge de la batterie, l’état de fonctionnement du générateur, le mode de fonctionnement en cours, l’état des différentes protections, etc.
Les nouvelles générations de régulateurs "haut de gamme", quant à eux, sont de plus en plus perfectionnés et proposent des fonctionnalités plus nombreuses et de plus en plus évoluées.
Parmi ces fonctionnalités, nous pouvons citer :
Les régulateurs (ou contrôleurs) de charge servent avant tout à protéger les batteries contre les surcharges. Il existe 2 grandes familles de régulateurs de charge utilisant chacune une méthode différente de contrôle de charge :
Ces deux méthodes ont en commun qu’elles utilisent le niveau de tension des batteries pour déterminer quand réduire ou alors stopper complètement la charge des batteries
Contrairement à certains générateurs, les panneaux solaires photovoltaïques peuvent être court-circuités ou peuvent voir leur circuit s'ouvrir sans dommage.
Avec les régulateurs de type Séries le courant de charge des batteries est occasionnellement coupé par l'ouverture d'un circuit entre les panneaux solaires photovoltaïques et les batteries.
Avec les régulateurs de type Shunt, le courant de charge des batteries est dévié vers une résistance et un court-circuit est effectué au niveau des panneaux solaires photovoltaïques.
Selon la taille de l’installation photovoltaïque, un régulateur simple ou à relais multiples peut être utilisé. Ces régulateurs ouvrent simplement un ou plusieurs relais selon la tension des batteries, afin de réduire la charge, ou de l'arrêter complètement. Les régulateurs contrôlent aussi les courants de l'ordre de 40 à 50 ampères provenant des panneaux solaires photovoltaïques. L'ouverture et la fermeture de ces relais est réalisée en fonction des seuils de tensions maximum et minimum prédéterminés. Pour des régulateurs à relais multiples, un relais peut rester fermé pour maintenir une charge complète, en alimentant les batteries via un circuit de puissance ou un circuit électronique linéaire.
Pour les systèmes dont les courants de sortie excèdent 50 ampères, les régulateurs doivent comporter plus d'un relais (au mercure de préférence), branché à un ensemble ou des régulateurs individuels, offrant l'avantage d'un système parallèle opérant indépendamment, avec une bonne fiabilité.
Ces régulateurs utilisent des MOSFET ou des transistors de puissance fonctionnant à des fréquences importantes, afin de générer des impulsions, pour maintenir les batteries à une tension constante. La durée d'un cycle d'impulsion utilisée dans les régulateurs types Séries ou Shunt, varie en fonction de la tension des batteries et du courant de charge. Ces régulateurs ont une excellente caractéristique de charge pour les systèmes photovoltaïques jusqu'à 40 ampères; cependant, à cause de leur grande commutation, ils peuvent générer des fréquences pouvant interférer avec les équipements de télécommunication.
Les relais utilisés dans les régulateurs ont quelques limites qui affectent leur durée de vie. Pour prolonger celle-ci, il faut allonger leur cycle d'ouverture et de fermeture, entravant par conséquent les performances des batteries. Lorsque le courant de charge est grand, ces relais nécessitent un circuit de dérivation pour supporter temporairement le courant pendant le cycle. Les circuits de commutation des régulateurs solid state feront indéfiniment des cycles d'impulsions sans dommage. Cependant, la chute de tension à leurs bornes génère de la chaleur.
La modulation de Largeur d’Impulsion (PWM) est une méthode très rapide et efficace qui permet d’atteindre l’état de pleine charge d’une batterie solaire. Contrairement aux contrôleurs plus anciens qui n’agissaient sur le courant de charge que par ON ou OFF (ce qui est suffisant pour restaurer l’état de charge d’une batterie à environ 70%), le régulateur à technique PWM vérifie constamment l’état de charge de la batterie pour ajuster la durée et la fréquence des impulsions de courants à lui délivrer. Si la batterie est déchargée, les impulsions de courant sont longues et presque ininterrompues. Quand la batterie est presque entièrement chargée, les impulsions deviennent de plus en plus brèves et espacées.
Par sa nature même, cette technique achève la dernière portion du processus de la recharge (la plus complexe) et diminue la sulfatation des plaques car le courant de charge de la batterie est pulsé à haute fréquence.
Installations auto régulées
Dans certains cas, les panneaux solaires photovoltaïques peuvent fonctionner sans régulateur de charge, utilisant simplement une diode anti-retour pour empêcher le courant de circuler dans le sens inverse sous les conditions suivantes:
Diode Zéner
Avant, les systèmes photovoltaïques de taille relativement petite utilisaient des diodes zéner comme shunt afin de court-circuiter les panneaux solaires photovoltaïques. Ces moyens de contrôle limitent les applications car les variations des performances des systèmes photovoltaïques sont énormément affectées à cause de la température et la difficulté de trouver la diode zéner correspondant à la tension de charge des batteries.
Trois facteurs sont importants dans le choix d'un régulateur de charge: il s'agit de la tension du système, la température d'opération et le courant maximal. Concernant le courant, il faut additionner tous les courants court-circuits fournis par les panneaux solaires et multiplier par 1,30. Exemple: si on a un panneau solaire qui fournit 4,8 A en court-circuit, il suffit de multiplier 4,8 A par 1,30, ce qui est égal à 6,24 A. Dans ce cas le régulateur doit être en mesure de supporter 6,24 A.
Un certain nombre d'options sont disponibles:
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