Systèmes photovoltaïques - Cythelia

Systèmes photovoltaïques avec stockage électro-chimique
Régulation électronique de la charge
4 Régulation électronique de la charge 5
4.1 Généralités
On a vu que les accumulateurs sont caractérisés par deux variables électriques fonction de leur état de
charge et de la température: la f e.m. Vb et la résistance interne r.
Dans les accumulateurs au Pb, on doit limiter la tension de décharge à 1.75 V par élément, et la
tension de charge à 2.35 V par élément. La résistance interne peut varier du simple (pleine charge) au
double (décharge profonde).
On a vu que la diode anti-retour est là pour empêcher que la batterie ne se décharge dans le module
pendant la nuit. En fait ce courant de fuite est très faible et dans la plupart des cas la perte d'énergie
nocturne est à peine plus élevée que la perte d'énergie diurne due à la tension de déchet de la diode.
En effet, pour les modules dont la tension de puissance optimale est supérieure à 16V et qui
alimentent une batterie de 12 V, le courant qui traverse les cellules en inverse lorsqu' elles
fonctionnent en récepteur ne dépasse pas quelques mA, car dans cette zone de tension, leur
impédance dynamique est très élevée.
La tension de batterie étant une bonne indication de l'état de sa charge, elle sera généralement utilisée
pour effectuer la commande de la régulation. On peut réguler la charge d'une batterie de trois
manières différentes: l'autorégution, la régulation shunt et la régulation série, chacune de ces
méthodes s'appliquant en fonction des cas d'espèces. Le plus souvent on prendra soin d'installer un
circuit de délestage de l'utilisation qui s'actionne quand la tension des batteries descend au-dessous
d'un certain seuil afin de ne pas en endommager les plaques par sulfatation.
4.2 Autorégulation
Le principe de l'auto-régulation consiste à déterminer le nombre de cellules du module de sorte que la
région verticale à droite du coude de la caractéristique corresponde (à la température de
fonctionnement), avec la zone critique de fin de charge de la batterie (voir Figure 12). Pour une
batterie au plomb de 12 V, il faut limiter la tension de charge à 14.5 V, soit en utilisant la formule
vue au chapitre sur les modules, où l'on a remplacé la tension optimale par la tension de circuit
ouvert:
N
14. 5 0.
6
0580 . 0.
044
28
Certains fabricants ont proposé dans leur catalogue (Arco–Solar, France-Photon), pour des petites
applications où l'on veut faire l'économie du régulateur, des modules dits auto-régulés de 30 cellules.
En fait ces modules ne s'adaptent bien que pour des conditions de température limitées. Ils ne
surchargent pas les batteries mais ils ne les chargent pas toujours dans les conditions optimales. On
montre sur la Figure 12, le double effet de l’éclairement et de la température sur l’intersection de la
caractéristique du module et de la tension effective de charge d’une batterie avec un module
autorégulé.
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Ce chapitre fait des emprunts à l’ouvrage de référence «Photovoltaic Engineering Handbook » de F Lasnier and TG
Ang, Adam Hilger, 1990.
Polytech' Savoie 5eme année ©Alain Ricaud, Oct 2011 30/ 155