MPPT ou PWM: Quel régulateur convient le mieux aux panneaux solaires sur les yachts ?
Hauke Schmidt
· 13.05.2024
"En matière d'autarcie complète, nous devons souvent modérer les attentes des propriétaires", explique Arne Gründel de Ferropilot. Pour couvrir l'ensemble des besoins en électricité d'un yacht confortablement équipé, il manque de la surface sur les bateaux normaux en Europe du Nord. Pour vérifier l'utilité d'un système solaire, il recommande d'établir un bilan énergétique et d'utiliser un moniteur de batterie avec un système multishunt.
Non seulement la consommation totale d'électricité du yacht est enregistrée, mais elle peut être ventilée par consommateur individuel. "Cela permet d'identifier rapidement quel système consomme actuellement le plus d'énergie et de le désactiver de manière ciblée", explique M. Gründel.
Les besoins en électricité dépendent du comportement d'utilisation
En matière de consommation d'énergie, il existe certes des valeurs indicatives, mais si l'on veut s'assurer d'avoir toujours assez de jus, on ne peut pas faire l'économie d'une réflexion individuelle ; les besoins en électricité de nombreux consommateurs dépendent fortement du comportement d'utilisation.
En règle générale, le refroidissement est l'un des plus gros consommateurs d'énergie, avec environ 16 ampères-heures par jour, mais même avec le pilote automatique, il est difficile de faire une estimation globale. Selon la charge et la durée d'utilisation, il faut compter entre dix et 80 ampères-heures. Les instruments et le traceur ont besoin de dix ampères-heures supplémentaires, l'éclairage à DEL et les pois ont besoin de sept ampères-heures.
Il faut donc faire le plein d'environ 40 ampères-heures, ce qui correspond à une consommation d'énergie de 480 wattheures. Les yachts économiques se contentent de 300 wattheures. La puissance obtenue par les panneaux solaires dépend principalement de la puissance nominale en watt-crête, de l'orientation et de l'ensoleillement, qui dépend lui-même de la saison, du temps et de la latitude.
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Prévision par module solaire de 100 watts et par jour
Les valeurs moyennes d'ensoleillement peuvent être utilisées pour l'estimation. Par exemple, avec le système d'information photovoltaïque PVIGIS de la Commission européenne (re.jrc.ec.europa. eu/pvg_tools/fr/tools.html). Il prévoit pour Kiel une récolte de 250 wattheures par module solaire de 100 watts et par jour entre mai et septembre.
Le yacht pris en exemple devrait donc disposer d'environ 200 watts de puissance solaire à bord. En Méditerranée, la quantité d'énergie disponible est deux fois plus importante, avec plus de 500 wattheures. Toutefois, le calcul se base sur des conditions optimales, sans ombre, ce qui n'est pratiquement jamais le cas lors d'une installation sur le pont. Dans la pratique, il faudra prévoir une puissance nominale plus importante.
Les jours de beau temps, de juin à août, un système de 150 watts crête fournit déjà plus d'énergie que nécessaire, ce qui, combiné à une batterie au lithium de 2 400 heures, assure une grande indépendance vis-à-vis d'autres sources d'électricité. De telles installations peuvent également être installées sur des yachts de croisière normaux, comme le montre notre Atelier montre.
Bien régulé, bien réglé : MPPT ou PWM ?
La plupart des panneaux solaires sont équipés de 36 à 42 cellules montées en série, ce qui, avec une tension nominale de 0,5 volt par cellule, suffit pour charger directement un accumulateur au plomb de 12 volts. Pour ne pas endommager l'accumulateur, il suffit d'une déconnexion automatique. C'est précisément ce que fait un régulateur à modulation de largeur d'impulsion, ou PWM. Il interrompt le flux de courant vers la batterie lorsque la tension de fin de charge est atteinte. Comme la tension du panneau solaire est ramenée à la tension de la batterie, le module ne fonctionne pas forcément au point de fonctionnement optimal. Comme le montre la courbe caractéristique ci-dessus, les cellules solaires fournissent un courant constant sur une large plage de tension. La surface sous la courbe indique la puissance. Plus la tension à laquelle les cellules fonctionnent est élevée, plus elles fournissent de puissance.
C'est précisément là qu'intervient la technique MPPT, l'abréviation de Maximum Powerpoint Tracking. Derrière ce terme se cache un convertisseur de tension qui veille à ce que la tension de travail du module solaire soit découplée de la tension de la batterie. Ainsi, le module peut fonctionner à une tension plus élevée en fonction de l'ensoleillement et de la température et fournir ainsi plus de puissance (surface grise dans le graphique ci-dessus). En contrepartie, il y a des pertes lors de la conversion de la tension. C'est pourquoi un régulateur MPPT doit être dimensionné de manière à fonctionner à au moins 80 % de sa puissance.
