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Contrôleur de charge solaire MPPT vs PWM
Il existe deux méthodes pour charger un contrôleur de charge solaire à partir d'un panneau solaire : le MPPT et le contrôleur solaire PWM. Ces technologies sont toutes deux de bonnes options pour charger efficacement votre batterie. Ce qu'il faut déterminer lors du choix entre les contrôleurs de charge solaire PWM et MPPT, c'est celui qui convient le mieux à votre système.
Continuez à lire et vous découvrirez les différences entre les contrôleurs de charge solaire MPPT et PWM, le fonctionnement des panneaux solaires MPPT et PWM, leurs avantages et inconvénients, etc. Allons-y !
Qu'est-ce qu'un contrôleur de charge solaire MPPT ou PWM ?
MPPT (Maximum Power Point Tracking) est un algorithme complexe utilisé dans certains contrôleurs de charge solaire haut de gamme. Grâce à la technologie MPPT, le contrôleur de charge solaire MPPT extrait la puissance maximale du panneau solaire dans toutes les conditions météorologiques ou à différents moments de la journée. Il peut convertir l'excès de tension en ampérage, ce qui entraîne des temps de charge plus rapides et une utilisation plus efficace de vos panneaux solaires. Mais les contrôleurs de charge solaire MPPT sont généralement plus chers que les contrôleurs PWM.
Les contrôleurs de charge PWM (Pulse width Modulation) sont plus simples et moins coûteux et conviennent aux petits systèmes. Uncontrôleur PWM fonctionne en se connectant directement du panneau solaire à la batterie. Lorsque la batterie est pleine, le contrôleur de charge solaire PWM réduit le courant de charge pour éviter la surcharge. Dans ce système, la tension de sortie du panneau solaire correspond à la tension de la batterie. Cependant, cela entraîne une perte de puissance et une efficacité moindre, car le contrôleur de charge solaire PWM ne transforme pas l'excès de tension en courant supplémentaire.
Tableau de comparaison des contrôleurs de charge solaire PWM et MPPT
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Contrôleurs PWM |
Contrôleurs MPPT |
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Le contrôleur de charge solaire PWM est moins efficace |
Le contrôleur de charge solaire MPPT est plus efficace |
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Coupez l'excès de tension pour charger la batterie |
Convertir l'excès de tension d'entrée en ampérage |
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Fonctionne généralement en dessous de la tension d'alimentation maximale |
Fonctionner à la tension d'alimentation maximale |
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Convient aux petits systèmes solaires |
Convient aux grands systèmes solaires qui ont un coût par watt inférieur |
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Généralement idéal pour les climats chauds qui ne produiront pas autant de boost MPPT |
Offre plus de boost que le PWM, surtout pendant les journées froides ou lorsque la tension de la batterie est faible |
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Moins cher et plus facile à entretenir |
Plus cher |
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Il convient mieux lorsque vous avez beaucoup de toits ou d'espace d'installation |
Idéal pour les toits ou les espaces de montage limités, car ils sont plus efficaces et peuvent récolter la quantité maximale d'énergie solaire dans un espace limité. |
Comment fonctionne le contrôleur de charge solaire PWM ?
Le contrôleur PWM suit la tension de la batterie et décide de la quantité de courant qu'il peut y injecter en toute sécurité. Il fonctionne en envoyant des impulsions d'énergie à la batterie de différentes longueurs. Lorsque la batterie est presque pleine, la durée d'impulsion devient plus courte pour éviter une surcharge. D’un autre côté, lorsque la batterie est faible, les impulsions s’allongent pour améliorer la charge.
Le contrôleur PWM est similaire à un chargeur de batterie dans la mesure où il régule le courant circulant du panneau solaire vers la batterie pour éviter une surcharge. Lorsqu'une tension de batterie atteint le point de consigne de régulation, l'algorithme PWM réduit lentement le courant de charge pour éviter l'échauffement et le dégagement de gaz de la batterie.
L'avantage typique d'un contrôleur de charge solaire PWM est de faire correspondre la tension du panneau solaire avec celle de la batterie. Cela garantit d’éviter d’endommager la batterie. Si vous utilisez l'énergie solaire, investir dans un contrôleur de charge solaire PWM de haute qualité constitue une solution rentable.
Figure 1 : Contrôleur de charge PWM
Figure 2 : Courbe de puissance d'un contrôleur PWM
Comment fonctionne le contrôleur de charge solaire MPPT ?
Un contrôleur de charge solaire MPPT est un convertisseur DC-DC qui reçoit la tension des panneaux solaires et la convertit pour charger une batterie au niveau le plus efficace. Il régule le courant de charge dans la batterie comme un contrôleur PWM. Mais le contrôleur solaire MPPT convertit la tension sortant du panneau pour qu'elle corresponde aux besoins de la batterie. Le contrôleur solaire MPPT suit et s'ajuste systématiquement à la tension de sortie optimale du panneau solaire.
En termes simples, le contrôleur de charge solaire MPPT recherche le « point de puissance maximale » dans la courbe puissance-tension dans différentes conditions météorologiques. Il transforme ensuite l'excès de tension en courant ou en ampérage supplémentaire, ce qui conduit à une efficacité énergétique plus élevée et à des temps de charge plus rapides pour vos batteries. Cette adaptabilité le distingue du contrôleur PWM, en particulier dans les climats plus froids ou lorsque les batteries sont dans un état de décharge profonde.
Les contrôleurs MPPT sont plus efficaces que les contrôleurs PWM, générant jusqu'à 30 % d'énergie en plus. Cependant, ils sont plus chers et plus complexes que les contrôleurs PWM, car ils nécessitent davantage de composants et de circuits pour effectuer la conversion DC-DC et le suivi de puissance. Le contrôleur solaire MPPT peut également alimenter une charge CC, qui est directement connectée à la batterie.
Figure 3 : Contrôleur de charge MPPT
Figure 4 : Courbe de puissance d'un panneau PV avec plages de charge pour les contrôleurs MPPT.
Différences entre le contrôleur de charge solaire MPPT et PWM
Les charges solaires MPPT sont plus efficaces que les contrôleurs de charge solaire PWM. Ils ont transformé l’excès de tension en ampères pour le chargement, ce qui a permis de générer jusqu’à 30 % d’énergie en plus. Un système utilisant un contrôleur MPPT peut générer plus de puissance à partir du même nombre de panneaux. En comparaison, les contrôleurs PWM fonctionnent avec une efficacité de récolte relativement constante malgré la taille de l'installation solaire.
Les contrôleurs MPPT adaptent la résistance de la batterie au panneau solaire, tandis que les contrôleurs PWM réduisent la tension du panneau pour qu'elle corresponde à la tension requise de la batterie.
En ce qui concerne le prix, les contrôleurs de charge solaire MPPT sont plus chers que les contrôleurs solaires PWM. Ainsi, les contrôleurs de charge solaire MPPT sont mieux utilisés pour les systèmes solaires plus grands comme 400 W ou plus. Alors que les contrôleurs de charge solaire PWM sont rentables pour un petit système.
Ici, pour vous aider à clarifier les distinctions entre les contrôleurs de charge solaire PWM et MPPT, nous énumérons 9 différences significatives entre eux :
1. Coût initial
Le contrôleur de charge solaire MPPT est plus cher que d'autres types de contrôleurs tels que le PWM, de nombreux MPPT populaires commençant à 100 $, tandis que les PWM coûtent entre 20 et 50 $. Cela pourrait en faire un choix moins attrayant, surtout lorsque vous avez un budget serré.
Bien que les contrôleurs MPPT soient coûteux au départ, ils constituent un meilleur investissement à long terme en raison de leur efficacité améliorée, de leurs options de conception flexibles et de leur capacité à s'adapter à l'expansion future de votre panneau solaire.
2. Efficacité
Les contrôleurs MPPT sont plus efficaces que les PWMS car ils ajustent leur entrée pour récolter la puissance maximale des panneaux solaires, puis convertissent cette puissance pour répondre aux différentes exigences de tension de la batterie et de la charge. De cette façon, ils minimisent la perte de puissance globale.
3. Capacité à gérer une installation solaire de plus grande taille
Le MPPT est plus efficace pour les systèmes plus grands ayant des besoins énergétiques massifs, car il peut accepter des entrées de tension plus élevées et les convertir en une sortie de courant à tension plus faible et plus élevée. Ainsi, si vous envisagez une configuration solaire plus étendue, les contrôleurs MPPT sont ce que vous recherchez car ils peuvent bien mieux gérer des entrées de puissance plus élevées que les contrôleurs PWM. La charge solaire PWM ne peut pas gérer les tensions d'entrée élevées de ces configurations.
Cependant, pour les petits systèmes solaires à basse tension, un contrôleur de charge solaire MPPT n'est peut-être pas le meilleur choix en raison de son coût et de sa complexité élevés. Un contrôleur PWM est plus adapté à ces petits systèmes solaires car il est moins cher et plus simple.
4. Adaptabilité à différentes conditions météorologiques
Contrairement au PWM, les contrôleurs MPPT sont plus adaptables aux différentes conditions météorologiques. Qu'il s'agisse d'une journée nuageuse ou d'un froid extrême, un contrôleur MPPT s'adapte constamment aux changements d'intensité lumineuse ou de température, garantissant des performances optimales et une efficacité maximale à tout moment.
C'est quelque chose qui manque à un contrôleur PWM, car sa sortie peut diminuer considérablement dans des conditions météorologiques moins qu'idéales.
5. Production d’électricité dans des conditions de faible luminosité
Le contrôleur MPPT permet de maximiser la récupération d'énergie pendant les heures de pointe d'ensoleillement, mais son efficacité peut diminuer dans des conditions de faible luminosité. Ce facteur doit être pris en compte si vous vivez dans une région avec de nombreux jours nuageux ou pendant les saisons hivernales.
Dans des conditions où il y a moins de soleil, comme par temps nuageux ou en hiver, les contrôleurs PWM sont moins efficaces pour récolter l'énergie. Cela se traduit par une production d’énergie réduite et une efficacité globale moindre.
6. Dépendance à la température
Le temps froid peut réduire les performances des panneaux solaires. Cependant, les contrôleurs MPPT brillent dans de telles conditions en raison de leur capacité à tirer parti de l'augmentation de la tension, favorisant ainsi l'efficacité globale du système.
Les performances des contrôleurs PWM sont considérablement affectées par les changements de température. À des températures plus froides, la tension de sortie diminue, ce qui entraîne une diminution de l'efficacité de la charge.
7. Compatibilité avec les panneaux solaires à tension plus élevée
Le contrôleur de charge solaire MPPT peut gérer des entrées de tension plus élevée. Avec un contrôleur MPPT, vous pouvez utiliser des panneaux à tension plus élevée. Cette fonctionnalité peut réduire considérablement la quantité de courant nécessaire, minimisant ainsi la taille des câbles et la perte de puissance dans les câbles.
Si votre système d'énergie solaire a une sortie haute tension ou si vous envisagez d'augmenter la taille de votre système à l'avenir, un contrôleur MPPT serait un meilleur choix. Vous pouvez connecter plusieurs panneaux en série pour obtenir une tension plus élevée, ce qui peut améliorer l'efficacité et permettre des distances plus longues entre le panneau solaire et le contrôleur de charge.
D'un autre côté, le PWM a besoin que la tension du panneau solaire corresponde à la tension de la batterie. Si vous souhaitez ajouter plus de panneaux à votre système, vous êtes limité à utiliser les mêmes panneaux de tension. Cela limite la flexibilité d’extension de votre système.
8. Interférences sonores potentielles
Il a été signalé que certains contrôleurs MPPT produisent du bruit électrique susceptible d'interférer avec d'autres appareils électroniques.
9.Installation
L'installation d'un contrôleur de charge solaire MPPT est plus compliquée que celle des modèles PWM plus simples. Cela nécessite des services d’installation professionnels, ce qui entraîne des dépenses supplémentaires.
Quel est le meilleur, MPPT ou PWM ?
Lorsque vous choisissez entre la recharge MPPT et la recharge PWM, cela dépend vraiment de vos besoins spécifiques tels que le budget, la taille des installations solaires et les conditions environnementales.
Les contrôleurs de charge solaire MPPT améliorent l'efficacité avec des rendements de conversion d'environ 95 % pour les MPPT et 75 % pour les PWM. Ils convertissent l'excès de tension en ampérage, réduisant ainsi la perte de puissance globale et améliorant les performances de votre panneau solaire.
Par conséquent, les contrôleurs de charge solaire MPPT sont le meilleur choix si vous disposez de grands systèmes solaires ou si vous vivez dans des endroits où la lumière du soleil fluctue. Les contrôleurs MPPT fournissent plus de puissance à des températures plus froides. Et ils peuvent également être utilisés avec des modules 60 cellules moins chers qui ne conviennent généralement pas aux contrôleurs PWM.
Au contraire, si vous possédez un projet solaire à petite échelle ou si vous vivez dans une zone où la lumière solaire est relativement constante, les contrôleurs de charge solaire PWM vous permettent d'économiser de l'argent tout en fournissant suffisamment d'énergie. En outre, les contrôleurs PWM sont moins coûteux que les contrôleurs MPPT. Ils sont donc plus économiques pour les petits systèmes.
En résumé, même si les contrôleurs PWM peuvent avoir un avantage en termes de coût, les contrôleurs MPPT sont en tête grâce à leur rendement élevé, leur adaptabilité et leur capacité à gérer des systèmes d'énergie solaire plus importants. Par conséquent, si la maximisation de la puissance de sortie et l’utilisation efficace de l’énergie sont vos principales préoccupations, un contrôleur de charge solaire MPPT peut être un investissement rentable.
Cependant, les contrôleurs PWM ont tendance à être un meilleur choix dans le cas où vous avez des systèmes plus petits où l'efficacité maximale n'est pas aussi cruciale, où le coût est un facteur important, ou dans les cas où la température des cellules solaires est constamment assez élevée. Et avant de choisir un contrôleur de charge solaire PWM, tenez compte attentivement de divers facteurs tels que la taille, l'emplacement, les conditions météorologiques et les projets d'expansion futurs.
Comment choisir le bon contrôleur de charge ?
Lorsque vous choisissez le contrôleur de charge qui vous convient, plusieurs facteurs doivent être pris en compte. Ceux-ci incluent les conditions du site, la taille et la charge du réseau, les composants du système et le coût de votre système d'énergie solaire.
Température
Pour des conditions plus froides, un contrôleur MPPT serait le choix le plus judicieux pour vous. En effet, plus la température de fonctionnement du module solaire diminue, plus la Vmp augmente. Avec le contrôleur MPPT, vous pouvez capter l'excès de tension du module solaire afin de charger vos batteries. Cela rend le contrôleur MPPT 20 à 25 % plus efficace que le contrôleur PWM dans des conditions plus froides.
Le Le contrôleur de charge solaire PWM , en revanche, ne serait pas en mesure de détecter la surtension car la batterie se charge à la même tension que la technologie de modulation de largeur d'impulsion. Cependant, lorsque ces panneaux sont placés dans des endroits où la température est plus chaude, leur Vmp diminue et le point de puissance de pointe fonctionne à une tension plus proche de celle d'une batterie 12 V. Tant qu’il n’y aura pas de poussée de transfert dans ce cas, l’utilité du MPPT deviendra inutile. Cela annule l'avantage dont bénéficie MPPT par rapport à PWM.
Grille à charger
Relation entre le réseau et le rapport de charge Si le panneau solaire est plus grand que l'énergie tirée des batteries par la charge, les batteries resteront probablement proches d'un niveau de charge complet. Dans ce cas, un contrôleur PWM serait capable de maintenir efficacement le système sans le coût supplémentaire d'un contrôleur MPPT.
Taille du système
Les contrôleurs PWM conviennent mieux aux petits systèmes électriques pour trois raisons. Tout d’abord, le contrôleur PWM fonctionne avec une efficacité de récolte constante, quelle que soit la taille du réseau. Deuxièmement, un contrôleur MPPT est moins efficace dans les applications à faible consommation. Enfin, le PWM est moins cher que le contrôleur MPPT, ce qui en fait le choix le plus économique pour les clients.
Type de module solaire
Les modules solaires hors réseau indépendants sont généralement constitués de 36 modules cellulaires compatibles avec les technologies PWM et MPPT. Les autres modules solaires connectés au réseau disponibles aujourd'hui ne sont pas des modules à 36 cellules, ce qui les rend incompatibles avec les systèmes électriques hors réseau. Un exemple de ceci serait un panneau de 60 cellules de 250 W. Cette valeur est trop faible pour une batterie de 24 Volts et trop élevée pour une batterie de 12 Volts. Avec la technologie MPPT, vous pouvez suivre le MPPT de ces modules de raccordement au réseau moins chers tout en chargeant la batterie. Le régulateur PWM n'a pas cette fonction.
Coût
Les contrôleurs MPPT sont plus chers que les contrôleurs PWM. Cependant, l’avantage de l’utilisation du MPPT est qu’il est plus efficace dans des conditions spécifiques. Si vous souhaitez acheter un MPPT, il est préférable de vérifier d'abord si la fonction spécialisée du MPPT peut être appliquée aux conditions du site. Si vous découvrez que les fonctions du MPPT ne sont pas applicables sur le site que vous avez choisi, il serait plus économique pour vous de choisir le contrôleur PWM.
Conclusion
Alors voici le truc ! Vous pouvez désormais clairement faire la différence entre les deux contrôleurs de charge solaire, leurs avantages et comment choisir entre eux. Avant de choisir le contrôleur qui vous convient, il serait préférable de considérer les emplacements, les conditions et fonctions que vous préférez, ainsi que votre budget pour la technologie. Assurez-vous de prendre en compte les facteurs présentés ci-dessus avant d’acheter votre contrôleur de charge !
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FAQ
1. Un contrôleur MPPT est-il meilleur qu’un PWM ?
Les contrôleurs de charge solaire MPPT récoltent jusqu'à 30 % d'énergie en plus à partir du même nombre de panneaux. Ils offrent également davantage d’options de conception et d’évolutivité, ce qui les rend idéaux pour l’expansion des systèmes solaires.
Cependant, les contrôleurs MPPT sont plus chers que les contrôleurs PWM.
2. Vaut-il la peine d’obtenir le MPPT ?
Oui. Si vous disposez d'un grand panneau solaire, les contrôleurs de charge solaire MPPT valent la peine d'investir car ils extraient plus d'énergie et sont adaptables aux panneaux solaires à haute tension. Voici quelques avantages d’un contrôleur de charge solaire MPPT :
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Plus efficace : les contrôleurs MPPT génèrent jusqu'à 30 % d'énergie en plus à partir des mêmes panneaux solaires. Et ils sont plus efficaces dans des conditions nuageuses et plus froides
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Tension flexible : les systèmes MPPT permettent à la tension du panneau d'être supérieure à la tension de la batterie. Ils peuvent gérer des panneaux solaires avec une tension beaucoup plus élevée que la tension de charge de la batterie.
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Lectures de tension de la batterie : les lectures MPPT sont plus précises
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Plus de production d’énergie. Vous pouvez récupérer les coûts d’investissement plus rapidement, surtout si vous disposez d’un système connecté au réseau.
3. Un contrôleur MPPT augmente-t-il les ampères ?
Oui, un contrôleur MPPT peut augmenter le courant de charge de 25 à 30 %. Le contrôleur MPPT utilise des circuits électroniques pour réguler la tension de charge juste au-dessus de ce dont la batterie a besoin. Cela permet au contrôleur d’échanger des volts contre des ampères.
4. De quelle taille de MPPT ai-je besoin pour un panneau solaire de 1 000 W ?
Pour déterminer la taille du contrôleur de charge pour un panneau solaire de 1 000 W, vous pouvez diviser le total des watts du panneau solaire par la tension du parc de batteries. Par exemple, un panneau solaire de 1 000 W avec une batterie de 24 V nécessiterait un contrôleur de charge d'au moins 40 A. Vous pouvez également ajouter 25 % pour tenir compte des températures froides et de l'arrondi.
