MPPT et multiple panneaux solaires

pas de pb
c'est dommage de se priver de production même partiellement mais les circonstances faisant il faut faire avec les panneaux sont équipés de diodes anti retour donc en // jusqu'à l'entrée du régulateur

le régulateur
il ne gère pas les panneaux ..

il reçoit du courant, le transforme et le ressort à la tension qui va bien.

que ce courant provienne d'un ou 10 panneaux c'est pareil.

en schématique si 1 panneau donne 1 A, un autre 3 A et un dernier 0.
le régulateur gérera un courant de 4 A en entrée.

si les panneaux sont en //, ils délivreront tous à la même tension.
si 1 panneau donne 1 A, un autre 3 A et un dernier 0.
le régulateur gérera un courant de 4 A en entrée.

A voir en fonction de ton régulateur et de tes panneaux si il est préférable de monter tout en // ou de mixer du // et série (voir la tension d'entrée max du régulateur).

ça se discute ...
Je ne sais pas à quel point le régulateur MPPT est "intelligent" mais à priori il ne pourra pas optimiser les panneaux en parallèle et éclairés de façon différente.

Comme tu dis, en // il vont débiter tous à la même tension. Et de ce fait même, le plus éclairé va "imposer sa loi" de tension aux autres, qui ne débiteront pas dans de bonnes conditions, voire ne débiteront plus rien du tout alors qu'à une tension plus basse ils le pourraient.

Le régulateur intelligent n'y pourra rien.

Idéalement, il faudrait autant de régulateurs MPPT que de panneaux, mais on n'imagine pas rentabiliser un pareil investissement.

je suis d'accord ...
sur le principe, avec ton objection jpgb.

A priori, idéalement il faudrait autant de régulateurs que de panneaux, mais Tili nous dira peut-être s'il a testé cela et si en pratique ça fait une grande différence ou pas.

le régulateur adapte
le régulateur n'additionne pas ampères, il n'adapte pas plus sa tension d'entrée.

il accepte une puissance électrique en entrée par exemple 4 A à 22 Volts soit 88 W.

qu'il va "transformer"

pour ressortir mettons 80 W (le rendement n'est jamais de 100 %)

en un courant de prêt de 6 A sous une tension de l'ordre de 14 V.

par exemple sur des installation solaire domestique il est fréquent de travailler en entrée avec de tension de 90 à 560 V en entrée du régulateur MPPT pour être en sortie à 230 V.

cette discussion
démontre bien le flou organisé autour des régulateurs MPPT et leur mode de fonctionnement .

En pratique, en dehors des documentations commerciales, il n'y a aucune indication sur leur mode de fonctionnement .

Il y a trois questions (ou plus) :
1) comment se comporte le groupe de générateurs en parallèle et peut le modèliser (courbe U/I) comme un générateur unique ?
2) comment se comporte le régulateur face à ce générateur unique ?
3) comment se comporte le régulateur face à la batterie ? (U f(I),I f(U), ...)

Vaste programme .

Sincèrement ...
Tu penses vraiment qu'un fabricant qui a mit au point un produit qui fonctionne correctement va étaler ses schémas et équations en public pour se faire plagier par le premier venu ?

Les programmes complexes, ça fait un bout de temps que l'on sait les loger dans les quelques millimètres cube d'une puce sur un circuit imprimé ! ;-)

_/)

Réponses
Je me permet de répondre à Alien, car je pense connaitre la théorie, et j'ai également pratiqué les panneaux solaires.

&gt 1) comment se comporte le groupe de générateurs
&gt en parallèle et peut le modèliser (courbe U/I)
&gt comme un générateur unique ?
C'est simple: tu traces une courbe U/I, ou pour chaque tension (U), tu additionnes le courant de tous les producteurs.

&gt 2) comment se comporte le régulateur face à ce
&gt générateur unique ?
Dans certains cas tordus, ton générateur aura une courbe U/I en "escalier" (dans le cas de panneaux solaires avec des courbes U/I en carré), et donc une courbe P/U avec plusieurs pics. Dans ces conditions, pas certain que ton régulateur MPPT réussisse à trouver le maximum global de ces 2 pics... à voir.

&gt 3) comment se comporte le régulateur face à la
&gt batterie ? (U f(I),I f(U), ...)
Le régulateur se contrefout de la tension batterie. Il va juste chercher à optimiser la puissance globale.

Mon avis sur les régulateurs MPPT?
Après y avoir longuement réfléchi, je pense qu'il y a énormément de flan derrière les arguments marketings. Je m'explique:

1) La tension d'un panneau solaire varie peu en fonction de l'éclairage (mesures à l'appui). Dans la courbe U/I, c'est décallé en intensité. C'est plutôt son intensité qui varie. Donc l'argument du régulateur "qui s'adapte à l'intensité de l'éclairage" tombe rapidement à l'eau!

2) Le prix auquel est vendu un régulateur MPPT est délirant pour une petite installation (moins de 500W). L'apport du MPPT n'est pas si important que ça.

3) Il y d'autres optimisations qui font gagner infiniment plus:
- choisir des panneaux qui ont des diodes de bypass (elles permettent de ne pas limiter l'ensemble du panneau à cause d'une seule cellule mal éclairée). Caractéristique malheureusement rarement mentionnée.
- optimiser l'orientation des panneaux
- limiter l'ombre portée sur les panneaux

Bref, pour brancher plusieurs panneaux à un parc batterie, tu les branches en parallèle en amont d'un régulateur "PWM", en ayant bien vérifié qu'ils aient tous une diode anti retour, et c'est tout.

Leon.

Robert
Robert, je te répond, puisque tu es visiblement plus valable sur les arguments techniques que notre cher Fred.

Je précise: Fred parlait d'un arrêt temporaire du régulateur suite à une forte variation d'intensité lumineuse. C'est complètement inutile. Si le régulateur connait l'état de charge de la batterie, il n'a pas besoin d'aller la vérifier à nouveau suite à une baisse d'ensoleillement. Il faut juste qu'il ajuste le PWM qui sert à réguler l'intensité de sortie. Pour ça, il n'a pas besoin de mesurer la tension batterie.

Pour le reste, tu confonds plusieurs choses: une pompe de charge pompe en faisant (en gros) varier la position d'un condensateur dans un montage, pour augmenter la tension en sortie par rapport à la tension d'entrée. Les seuls régulateurs MPPT que je connaisse ne sont pas des "pompe de charge", mais sont réalisés à base de régulateurs abaisseurs à récoupage (avec grosse bobine, gros condo, et gros mosfet). Je te laisse vérifier tout ça sur le ouaib, pour voir que je raconte pas (trop) de connerie.

Et pour ce qui est du PWM, il y a également confusion: dans tout régulateur à découpage, il y a un signal PWM qui sert à réguler. C'est bien de ce signal dont je parlais.

Et quand les shipchandlers parlent de régulateur PWM, ils parlent de régulateurs basiques constitués d'un MOSFET piloté par PWM, et qui vient court-circuiter le panneau solaire, le tout étant placé en amont d'une diode. C'est complèment mal nommé, mais c'est encore une fois du marketing.

Enfin, je persiste, et insiste, tu n'as visiblement pas compris mon argument principal: la tension d'un panneau solaire ne varie quasiment pas en fonction de l'ensoleillement! Je suis 100% d'accord pour dire que le MPPT optimise la charge batterie, mais l'argument des marketeux est bidon: le régulateur n'a pas besoin d'adapter, d'optimiser, de rechercher la tension optimale de fonctionnement du panneau solaire, vu que cette tension est... CONSTANTE! Un régulateur à découpage à tension constante en entrée (ça existe, c'est très très simple) ferait donc aussi bien.
Ce n'est pas la techno que je critique, mais le marketing vendu avec.

Leon.

Pour mémoire,

voici ce que j'écrivais il y a presque un an :

YvesD... - 19-03-2008 17:56

Tu avais raison : j’ai trouvé il y a quelque temps les régulateurs MPPT, (Maximum Power Point Tracking) mais je ne croyais pas vraiment aux arguments présentés... :oups:

[i]A PV module is a constant current type device. As shown on a typical PV module voltage vs. current curve, current remains relatively constant over a wide range of voltage. A typical 75 watt module is specified to deliver 4.45 amps @ 17 volts @ 25°C cell temperature. Conventional PV controllers essentially connect the PV array directly to the battery when battery is discharged. When a 75 watt module is connected directly to a battery charging at 12 volts, the module still provides approximately the same current. But, because output voltage is now at 12 volts rather than 17 volts, module power production is artificially limited and the 75W module only delivers 53 watts. This wastes 22 watts of available power.[/i]

C’est en gros ce que tu disais, de mes 330 watts installés, je n’ai que 10 A à 28 volts soit 280 watts ce que je trouvais satisfaisant, mais plus que 250 watts à 25 volts…

[i]Solar Boost 3024i’s patented MPPT technology operates in a very different fashion. Under these conditions Solar Boost 3024i calculates the maximum power voltage (VMP) at which the PV module delivers maximum power, in this case 17 volts. It then operates the module 17 volts which extracts maximum available power from the module. Solar Boost 3024i continually recalculates the maximum power voltage as operating conditions change. Input power from the maximum power tracking controller, in this case 75 watts, feeds a switching type power converter which reduces the 17 volt input to battery voltage at the output. The full 75 watts which is now being delivered at 12 volts would produce a current of 6.25 amps. A charge current increase of 1.8 amps or 40% is achieved by converting the 22 watts that would have been wasted into useable charge current. Note that this example assumes100% efficiency to illustrate the principal of operation. In actual operation, boost will be somewhat less.[/i]

Très alléchant, isn’t it ? Mais il y a le détail qui chagrine :

[i]The principal operating conditions which affect current boost performance are PV array temperature and battery voltage. At constant solar intensity available PV power changes with PV temperature. A PV array’s power vs. temperature characteristic is such that a cool PV array can produce a higher voltage and more power, than a hot PV array. When PV voltage is sufficiently high for MPPT to operate, a constant power output is delivered to the battery. Since output power is constant while MPPT is operating, a decrease in battery voltage produces corresponding increase in charge current. This means that the greatest current increase occurs with a combination of cool ambient temperature and low battery voltage. The unit delivers the greatest charge current
increase when you need it most, in cold weather with a discharged battery. Additionally, anything that can be done to lower PV array temperature will also lead to increased charge current by increasing PV power production. In cool/comfortable temperatures and typical battery states of charge, most systems see about 10 – 20% increase. Charge current increase can go to zero in hot temperatures, whereas charge current increase can easily exceed 30% with a discharged battery and freezing temperatures.[/i]

En gros on comprend que ça marche bien si les panneaux sont froids et la batterie bien déchargée… dans mon cas les batteries ne sont jamais très déchargées et sous mon climat tropical les panneaux sont brûlants !

Mais cette histoire me grattant depuis un bon moment, j’ai cassé ma tirelire pour tester ce truc histoire ne pas mourir idiot… le régulateur + le FedEx + la douane = 300 euros ! (Pour un régulateur 24 volts 30 A, le modèle 12 volts 25 A est presque moitié moins cher)

Et là… surprise ! Le matin à huit heures j’obtiens 5 A au lieu de 3 A, et dès 10 heures ça monte à 12-13 A au lieu de 9-10 A à 26 volts, soit 312 à 338 watts pour 330 watts "officiels"...

Du coup, on peut considérer que ce qu'annonce le fabricant est non seulement exact, mais encore meilleur qu'annoncé !

Comme quoi "nobody is perfect"... et surtout pas moi ! ;-)

En un an, j'ai plus de recul et peux prétendre que mon gain moyen est d'environ 20%, ce qui est considérable vu les conditions climatiques locales.

Ce qui est surprenant, c'est que lorsque le ciel est légèrement voilé la production est meilleure qu'avec un ciel parfaitement bleu... mais c'est logique : les panneaux sont moins chauds ! ;-)

_/)

P.S. Un lien pointant vert un "vilain commerçant marketing" qui je pense explique quand même assez bien la chose : www.solar-electric.com[...]ppt.htm ;-)

Complètement bidon ?
Tu écris [i]Je précise que je n'ai pas de régulateur MPPT[/i]... donc tu te permets néanmoins d'en juger sur "des impressions" ?

Je suis perplexe : tu nous as habitué à mieux ! ;-)

_/)

hummm ....
Leon, merci pour ce cours un peu approximatif sur ce qu'est une pompe de charge et une régulation à découpage, je me sens beaucoup mieux maintenant. :heu:

Mais il y a toujours la même chose qui ne colle pas: un panneau solaire n'a pas son rendement optimal à la tension de la batterie, et "a priori" on ne sait pas exactement à quelle tension cet optimum sera réalisé. C'est bien là l'enjeu du MPPT.

Il faut donc entre le panneau et la batterie un convertisseur à découpage (puisque tu n'aimes pas le terme pompe de charge, et que tu aimes bien jouer sur les mots !) à rapport de réduction (ou d'amplification) variable, et dont le rapport est asservi à la mesure de la puissance de sortie soit du panneau soit de sortie du convertisseur, peu importe. Parce que cela dépend de divers paramètres, dont le panneau solaire lui-même.

Mais bon, dans le fond, je ne l'écris pas pour toi, mais pour l'ensemble des lecteurs que ça intéresse sur le forum ;-)

Pour ce qui est la comparaison que tu fais entre moi et Tilikum, je suis confus de tant d'honneur de ta part ... mais je me passerais bien de telles comparaisons peu amicales, voire limite injurieuses: n'étant que théoricien de diverses choses, j'ai toujours placé les praticiens au dessus de moi, car on constate qu'on trouve les solutions pratiques le plus souvent bien avant que la théorie ne sache expliquer pourquoi ça marche ... :pouce:

3 liens ...
... vers des sites universitaires ou du moins de formation scolaire, de trois pays différents (c'est à dire qui ne sont pas des vilains commerciaux :heu:) et qui expliquent comment on suit le point de puissance maximale d'un panneau solaire avec un MPPT:

www.lei.ucl.ac.be[...]pes.htm

mfca.ups-tlse.fr[...]rie.pdf

www.cder.dz[...]4_1.pdf

panneaux multiples ...
Je viens de lire un article sur les MPPT qui indique que la question initiale de jpgb est pertinente:

Selon les assemblages de panneau en série ou parallèle, et selon la position des diodes anti-retour incorporées, on arrive parfois à une situation ou le groupe de panneau a plusieurs pics de maximum de puissance, et que le MPPT peut parfois être leurré et se positionner sur un pic qui n'est pas le pics le plus élevé.

Mais bon, là on chipote probablement sur des pouièmes qui n'ont peut-être aucune importance sur une installation nautique, qui est par définition mal optimisée vu la variabilité des expositions au soleil ;-)

des réponses simples !
pour raccorder un panneau à une batterie, il y a un pléthore de régulateurs chers ou pas chers qui feront l'affaire .
Quand on met plusieurs panneaux en parallèle, personne n'est capable de prédire la caractéristique du résultat tant il y a de variables .
Un régulateur analogique basique va se planter plus ou moins souvent . (c'est assez facile à expliquer)
Un numérique se plantera peut-être moins ou pas du tout, ça dépend de l'algorithme . Mais là c'est secret défense .
Certains vont jusqu'à dire qu'il faudrait un régulateur par panneau ! Après comment coupler les régulateurs ?