Contrôleurs de charge solaire : qu'est-ce que c'est, pourquoi en avez-vous besoin et coût (2023)

Un contrôleur de charge solaire régule la tension et le courant lorsque vous utilisez des panneaux photovoltaïques pour charger une batterie. Sans cet appareil, vos batteries seraient endommagées par une surcharge.

Les contrôleurs de charge ne sont nécessaires que dans les systèmes solaires hors réseau. Ils ne sont pas nécessaires dans les systèmes liés au réseau, car l'onduleur envoie automatiquement l'énergie excédentaire au réseau. Alors que le prix d'un contrôleur de charge solaire peut varier d'environ 20 $ à 500 $, il est important de garder à l'esprit qu'un système hors réseau a un coût global plus élevé qu'un système lié au réseau. Les meilleures entreprises solaires vous conseilleront si vous en avez besoin et s'assureront que tout est correctement configuré.

Si vous connectez une batterie directement aux panneaux solaires de votre maison, aucun appareil ne contrôle le processus de charge. Dans ce cas, votre batterie sera très probablement endommagée par une tension et un courant excessifs. Un contrôleur de charge solaire ou un régulateur solaire remplit trois fonctions importantes :

Un contrôleur de charge peut être décrit comme un chargeur de batterie intelligent, et cet appareil est très important lors de la charge d'une batterie avec des panneaux solaires. Leur sortie de tension et de courant varie en fonction de la lumière du soleil, et les batteries ont besoin d'une entrée stable et contrôlée.

La fonction principale des contrôleurs de charge solaire est de réguler la charge de la batterie, mais ils peuvent également assurer une protection électrique en :

Les contrôleurs de charge solaire ne sont nécessaires que dans les systèmes hors réseau. La plupart des systèmes solaires domestiques sont connectés au réseau et aucun contrôleur de charge n'est nécessaire dans ce cas.

La configuration d'un système d'énergie solaire avec un parc de batteries change en fonction du type d'onduleur. Vous pouvez utiliser un onduleur hybride, qui se connecte simultanément aux panneaux solaires et aux batteries, ou vous pouvez avoir un onduleur solaire et un onduleur à batterie séparés. Dans les deux cas, l'onduleur a une fonction de contrôleur de charge intégrée et vous n'avez pas besoin d'un appareil séparé.

Les contrôleurs de charge solaire peuvent être classés en deux types principaux : les contrôleurs de modulation de largeur d'impulsion (PWM) et les contrôleurs de suivi du point de puissance maximale (MPPT).

Les contrôleurs de charge solaire PWM sont plus simples et plus abordables, mais aussi moins efficaces. Les contrôleurs PWM réduisent leur courant de sortie au fur et à mesure que la batterie se charge. Une fois que la batterie atteint 100 % de charge, le contrôleur peut la garder pleine en fournissant de petites quantités d'énergie sans surcharge.

Les contrôleurs de charge PWM sont conçus pour être utilisés avec des panneaux solaires qui correspondent à la tension de la batterie. Par exemple, si vous souhaitez charger une batterie 12V, vous avez également besoin de modules photovoltaïques avec une puissance nominale de 12 volts.

Selon EnergySage, vous pouvez vous attendre à payer entre 15 $ et 125 $ pour un contrôleur de charge solaire PWM, où le prix dépend de la puissance nominale et de l'ampérage. Les contrôleurs PWM ont une efficacité typique inférieure à 80 %.

Avantages et inconvénients

Les contrôleurs de charge solaire MPPT sont également connus sous le nom de convertisseurs DC-DC intelligents, et ils sont plus avancés que les contrôleurs PWM. Un contrôleur de charge MPPT peut correspondre à un système de batterie avec des panneaux solaires de tension plus élevée.

Selon EnergySage, vous pouvez vous attendre à payer entre 28 $ et 324 $ pour un contrôleur de charge solaire MPPT. Les meilleurs contrôleurs MPPT peuvent atteindre une efficacité de plus de 95 %.

Comme exemple rapide, supposons qu'un petit panneau solaire fonctionne à 36 volts et 10 ampères, fournissant 360 ​​watts de puissance. En utilisant un contrôleur de charge PWM, vous ne pouvez pas utiliser cette puissance de sortie pour charger une batterie 12V. Cependant, un contrôleur de charge MPPT peut abaisser la tension à 12V tout en augmentant le courant à 40 ampères, ce qui rend la charge possible.

Avantages et inconvénients

+ Vous pouvez charger des batteries avec des panneaux solaires de tension plus élevée

+ Jusqu'à 20 % plus efficace que les contrôleurs de charge PWM

– Peut gérer efficacement des puissances plus élevées

– La technologie MPPT est plus chère

– L'installation est plus complexe

– Moins efficace dans les systèmes inférieurs à 170W

Avant d'acheter un contrôleur de charge, vous devez vérifier attentivement ses spécifications techniques. S'il y a une incompatibilité entre votre contrôleur de charge et vos panneaux solaires et vos batteries, votre système ne fonctionnera pas et vous risquez même d'endommager des composants.

Votre contrôleur de charge doit être compatible avec la tension de sortie fournie par les panneaux solaires et la tension d'entrée requise par la batterie. Ces tensions sont égales lorsque vous utilisez un contrôleur PWM, mais la tension du panneau solaire peut être plus élevée lorsque vous utilisez un contrôleur MPPT.

Comme dans tout système électrique, vous avez également besoin d'une compatibilité actuelle entre les composants. Votre contrôleur de charge ne doit pas dépasser le courant d'entrée nominal de votre batterie et il doit être capable de gérer le courant le plus élevé possible du générateur solaire. Par exemple, si votre système de batterie a un courant maximum de 30 ampères, vous ne devez pas utiliser un contrôleur de charge de 40 ampères.

Les contrôleurs de charge utilisés pour les systèmes d'énergie renouvelable tels que les panneaux solaires et les éoliennes sont souvent équipés d'une charge de dérivation, qui est utilisée pour évacuer l'énergie excédentaire une fois la batterie complètement chargée.

De nombreux contrôleurs de charge incluent un écran LCD où vous pouvez vérifier les paramètres de fonctionnement ou un module Bluetooth qui permet la surveillance via un smartphone. Idéalement, vous devriez rechercher un contrôleur de charge capable d'afficher ses conditions de fonctionnement.

Une température élevée peut réduire considérablement la durée de vie de votre batterie, mais les meilleurs contrôleurs de charge ont une fonction de compensation de température. Ils surveillent la batterie avec un capteur de température et réduisent la tension de charge si nécessaire pour éviter la surchauffe.

L'efficacité de votre contrôleur de charge est une mesure importante, car elle détermine la quantité d'énergie solaire qui est convertie en charge de batterie. Les contrôleurs de charge MPPT peuvent atteindre une efficacité de charge de plus de 95 %, mais ils sont plus chers. Les contrôleurs de charge PWM sont généralement efficaces à moins de 80 %, mais ils sont également plus abordables.

Les contrôleurs de charge solaire ne sont pas très chers en eux-mêmes. Même un contrôleur MPPT de haute qualité ne coûte que quelques centaines de dollars, ce qui en fait l'un des composants les moins chers d'un système solaire hors réseau. Cependant, le coût total d'un système hors réseau est généralement beaucoup plus élevé que celui qui est connecté au réseau, potentiellement de plusieurs dizaines de milliers de dollars.

La difficulté d'installation d'un contrôleur de charge peut varier en fonction du produit spécifique que vous achetez et de la taille de votre système. Certains contrôleurs de charge ont une conception plug-and-play simple, ce qui signifie que vous n'avez qu'à connecter des panneaux solaires et des batteries de tension et de courant correspondants.

Cependant, si vous avez besoin d'un grand système solaire hors réseau pour une maison, une installation solaire professionnelle est fortement recommandée. Les puissances et les courants nominaux impliqués sont plus élevés et les projets de bricolage peuvent être dangereux.

Étant donné que les contrôleurs de charge n'ont pas de pièces mobiles, leurs besoins de maintenance sont très simples. Cependant, vous devez vérifier le câblage régulièrement, car des connexions desserrées créent une résistance électrique et un échauffement. Avoir un contrôleur de charge avec un écran LCD est également utile à des fins de maintenance, car l'écran vous avertira de tout problème nécessitant votre attention.

Il existe de nombreux fournisseurs de contrôleurs de charge sur le marché, et il est fortement recommandé de lire les avis sur les produits avant de faire votre achat. Victron Energy et Renogy sont largement considérées comme deux des meilleures marques :

Série Victron SmartSolar = contrôleurs MPPT 12/24/36/48 V, 10–100 A

Série Renogy Rover = contrôleurs MPPT 12/24/36/48 V, 20–100 A

Les contrôleurs de charge solaire sont nécessaires pour charger les batteries en toute sécurité dans les systèmes solaires hors réseau. Ils peuvent être utilisés avec des batteries au plomb et au lithium, mais vous devez vous assurer que leurs valeurs nominales de tension et de courant correspondent.

Si vous envisagez d'installer des panneaux solaires dans une maison qui restera connectée au réseau, vous n'avez pas besoin d'un contrôleur de charge. Un onduleur hybride ou un onduleur à batterie peut contrôler le processus de charge par lui-même, et l'électricité excédentaire est simplement envoyée au réseau.

Gardez à l'esprit que les systèmes solaires domestiques hors réseau sont plus chers que les systèmes connectés au réseau. Le coût typique d'un système solaire domestique est de 15 000 $ à 20 000 $, et il peut descendre en dessous de 10 000 $ après des incitations comme le crédit d'impôt fédéral. Cependant, un système solaire hors réseau peut dépasser 50 000 $ car il nécessite de grandes batteries et des systèmes de contrôle supplémentaires.

La taille du contrôleur de charge solaire dépend de la puissance totale de votre système de panneaux solaires et de la taille de votre batterie. Vous avez besoin d'un contrôleur de charge capable de gérer la tension et le courant de sortie de vos panneaux, tout en fournissant une tension et un courant d'entrée appropriés pour la batterie.

Les contrôleurs de charge MPPT sont recommandés si vous souhaitez une efficacité de charge maximale et pour les grandes installations hors réseau avec plusieurs panneaux.

Les contrôleurs de charge PWM sont moins efficaces, mais rentables pour les petits systèmes solaires portables.

Les contrôleurs PWM et MPPT ont des avantages et des inconvénients. Les contrôleurs PWM sont plus abordables, mais les contrôleurs MPPT sont jusqu'à 20 % plus efficaces. Les contrôleurs PWM sont rentables dans les systèmes à faible puissance, tandis que les contrôleurs MPPT sont recommandés pour les systèmes solaires de plus de 170 W.

Les deux types de contrôleurs de charge solaire sont la modulation de largeur d'impulsion (PWM) et le suivi du point de puissance maximale (MPPT).

Léonard David est ingénieur en électromécanique, titulaire d'un MBA, consultant en énergie et rédacteur technique. Son expérience en efficacité énergétique et en conseil solaire couvre des secteurs tels que la banque, la fabrication textile, la plasturgie, la pharmacie, l'éducation, la transformation alimentaire, l'immobilier et la vente au détail. Il écrit également des articles sur des sujets liés à l'énergie et à l'ingénierie depuis 2015.

sabrina lopez est un éditeur avec plus de six ans d'expérience dans la rédaction et l'édition de contenu numérique avec un accent particulier sur les services à domicile, les produits pour la maison et les finances personnelles. Lorsqu'elle ne travaille pas sur des articles pour aider les consommateurs à prendre des décisions éclairées, Sabrina aime écrire de manière créative et passer du temps avec sa famille et leurs deux perroquets.