Dans notre Quelle est la technologie ? série, nous décomposons la terminologie complexe, examinons les tendances émergentes en matière d'énergie et mettons en lumière la technologie utilisée dans la fabrication de nos solutions portables d'alimentation, d'énergie solaire et d'éclairage. Poursuivez votre lecture pour découvrir en profondeur les différences entre les contrôleurs de charge MPPT et PWM et le rôle qu'ils jouent dans votre expérience de charge solaire.

Recharger votre centrale électrique au soleil est un excellent moyen de garder votre batterie chargée à la fois dans la maison et dans des situations hors réseau lorsqu'une prise murale n'est pas facilement disponible. Cependant, votre expérience de recharge solaire peut fluctuer en fonction de quelques variables telles que la lumière, la température et l'état de charge de la batterie (pourcentage de capacité restante).

La clé pour obtenir le plus d’énergie possible de vos panneaux solaires à tout moment est d’utiliser le bon contrôleur de charge solaire. Le rôle d’un contrôleur de charge solaire est de réguler la puissance allant du panneau solaire aux batteries. Cependant, tous les contrôleurs de charge ne sont pas égaux. Jetons un coup d'œil aux options.

MODULATION DE LARGEUR D'IMPULSION

Toutes les centrales électriques Goal Zero Yeti Lithium sont livrées avec un contrôleur de charge intégré à modulation de largeur d'impulsion (PWM) avec protection contre les tensions inverses, les surtensions et les surintensités. Cela signifie que les commutateurs électroniques du contrôleur sont programmés pour autoriser uniquement un courant moyen prédéterminé dans la batterie en commutant rapidement l'alimentation du panneau solaire à la batterie.

Pensez-y comme à une personne jouant avec un interrupteur qui contrôle une seule ampoule de 100 W (Watt). Disons que cette personne allume la lumière à plusieurs reprises pendant exactement 1 seconde, puis l'éteint pendant exactement 2 secondes. Cela dure une heure entière. Quelle a été la consommation électrique moyenne au cours de cette heure ? Étant donné que l’ampoule de 100 W n’était allumée que toutes les secondes sur trois, la puissance moyenne sur cette période serait de 33 W (1 divisé par 3). C'est la même consommation d'énergie que si vous laissiez une ampoule de 33 W allumée pendant une heure complète.

De la même manière, le contrôleur de charge PWM transmet l'énergie solaire à la batterie du Goal Zero Yeti, mais à une fréquence beaucoup plus élevée (~ 300 fois par seconde). Si le courant d'entrée maximum du contrôleur de charge PWM ne dépasse pas le courant nominal des interrupteurs électroniques, les interrupteurs resteront simplement allumés (c'est-à-dire en retirant la personne contrôlant l'interrupteur d'éclairage et en laissant la lumière allumée) jusqu'à ce que la batterie soit à pleine capacité. A ce stade, les interrupteurs s'éteignent et la batterie est protégée de toute surcharge.

Bien que le contrôleur de charge PWM soit une solution extrêmement rentable et compacte, il présente de nombreuses inefficacités. Afin de comprendre ces inefficacités, regardons son utilisation avec le panneau solaire Goal Zero Boulder 100. Tous les panneaux solaires Boulder fonctionnent entre 14 et 22 V. Dans des conditions parfaites (températures ambiantes basses et ensoleillement optimal), il est possible que le Boulder 100 fournisse 5,88 A (A). Étant donné que Ampères x Volts = Watts, si le panneau fonctionne à 17 V, il atteindra sa puissance nominale de 100 Watts.

Cependant, lorsque le Boulder 100 est connecté à une batterie via un contrôleur PWM, la tension du panneau est forcée de chuter jusqu'à la tension inférieure de la batterie, qui est de ~9 V à 12,6 V. Ainsi, même si notre panneau est évalué à 100 W, se chargeant via un contrôleur PWM dans des conditions parfaites, il ne pourra charger la batterie qu'entre 50 W et 75 W.

SUIVI DU POINT DE PUISSANCE MAXIMUM

Une alternative plus efficace est le contrôleur de charge MPPT. Les centrales électriques Goal Zero Yeti 1250 et Yeti Lithium 3000 sont livrées avec un MPPT intégré et le module d'optimisation de la charge solaire MPPT est disponible en tant que module complémentaire externe pour les Goal Zero Yeti Lithium 1000 et 1400. MPPT signifie Maximum Power Point Tracking et est un convertisseur DC-DC très efficace qui utilise un retour en boucle fermée pour maximiser la puissance de sortie d'un panneau solaire. Le contrôleur MPPT examine la sortie du panneau, la compare à la tension de la batterie et détermine quelle est la meilleure puissance que le panneau peut produire pour charger la batterie. Il le convertit ensuite à la meilleure tension pour obtenir un courant maximum dans la batterie.

Pensez-y comme à une transmission dans une voiture. En changeant les rapports de démultiplication, une voiture peut faire varier ses capacités de vitesse et de couple. Le sacrifice de l’un signifie un potentiel accru pour l’autre. Par exemple, si vous êtes dans un rapport bas, votre vitesse maximale diminue, mais le couple maximal augmente.

Dans un MPPT, nous jouons à un jeu similaire, mais avec tension et courant. Si vous consommez une quantité maximale de courant, votre tension au panneau diminuera et la puissance totale diminuera considérablement. Cependant, si vous sacrifiez votre consommation de courant maximale, il y aura un point où le MPP (point de puissance maximale) sera atteint. Le contrôleur MPPT suivra automatiquement ce point de puissance maximale et cherchera à maintenir le courant du panneau pour l'atteindre constamment.

Plaçons la technique dans un scénario réel. Si un nuage couvre temporairement le soleil pendant que vous chargez à partir d'un panneau solaire, le MPP changera et le contrôleur MPPT diminuera la quantité de courant consommée afin de maintenir une tension souhaitable à la sortie du panneau. Ensuite, une fois le nuage disparu, le MPP reviendra à sa place d'origine et le contrôleur MPPT permettra à nouveau plus de courant du panneau solaire.

De même, une transmission automatique dans une voiture passera automatiquement à un rapport inférieur en montée pour permettre plus de couple pour vaincre les forces de gravité.

En utilisant cette technique MPPT, il est possible d’obtenir une amélioration de 20 à 40 % de la production solaire.