NOTE TECHNIQUE
CONNEXION DES PANNEAUX SOLAIRES À BORD. SÉRIE OU PARALLÈLE ?
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MISE EN PLACE DES PANNEAUX EN SÉRIE OU PARALLÈLEPANNEAUX ET DIODES BYPASS
Les panneaux Seatronic sont optimisés pour limiter les effets de l’ombre. Ils disposent (en fonction des modèles) de diodes bypass permettant de rendre les différentes rangées du panneau indépendantes les unes des autres. Ceci est particulièrement important lorsque les panneaux sont utilisés en série. Si on prend le cas d’un modèle 120W Seatronic, voici son schéma électrique équivalent.
On note que ce modèle dispose de deux diodes bypass, ce qui rend chacune des deux rangées de 16 cellules le composant indépendante.
IMPACT D’UNE ZONE D’OMBRE SUR UN DEMI PANNEAU(PANNEAU EN SÉRIE)
Ainsi lorsqu’une rangée de 16 cellules est à l’ombre, si l’autre est exposée au soleil, elle peut produire dans des conditions normales dans la mesure ou la diode bypass permet le passage du courant. Cette fonctionnalité est particulièrement utile lorsque deux panneaux sont mis en série. Dans l’exemple ci-dessous, on voit les deux panneaux solaires en série avec une ombre sur une rangée de cellules.
Dans ce cas de figure, la première diode bypass offre un chemin alternatif au courant et la seconde rangée du panneau peut continuer à produire. La production équivalente de cette situation sera celle correspondant à 1,5 panneau. Cette solution est plus favorable à celle ou les panneaux auraient été mis en parallèle, car dans ce cas, seul un des deux panneaux continuera à produire (voir ci-dessous).
IMPACT D’UNE ZONE D’OMBRE SUR UN DEMI PANNEAU (PANNEAU EN PARALLÈLE)Seul un des deux panneaux continuera à produire dans la mesure ou la tension du panneau étant à l’ombre est insuffisante pour recharger les batteries. La production du système est celle d’un seul panneau. Dans l’exemple ci-dessous, on voit les deux panneaux solaires en parallèle avec une ombre sur une rangée de cellules.
La résistance interne du panneau à l’ombre étant importante, celui ci n’affectera pas la production du panneau ensoleillé (pas de dispersion de courant dans le panneau à l’ombre). IMPACT D’UNE ZONE D’OMBRE SUR UN DEMI PANNEAU (PANNEAU EN SÉRIE)
Si la zone d’ombre atteint les deux rangées de cellules, dans ce cas de figure, le panneau concerné arrête de produire et le courant suit le schéma indiqué ci-dessous :
Dans un tel cas de figure, la solution est légèrement moins favorable à la solution ou les panneaux sont connectés en parallèle dans la mesure ou les deux diodes bypass induisent une chute de tension de l’ordre de 1,2V (perte de l’ordre de 4% en fonction de la tension de sortie VMP du panneau). Avec les panneaux en parallèle, le panneau exposé au soleil aurait continué à produire à sa puissance nominale.
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Impact sur le câblage
Le fait de mettre les panneaux en série permet de diviser l’intensité du circuit par deux (comme la puissance reste la même, la tension étant doublé, l’intensité est divisé par deux). Cela permet de diminuer les pertes en ligne par un facteur quatre (les pertes en ligne étant égales à l’intensité au carré multiplié par la résistance du circuit). Il est donc possible de mettre en place des câbles de section plus petites tout en conservant la même efficacité. Si on prend pour exemple le cas d’un kit 2*120W fonctionnant à pleine puissance, voici une estimation des pertes dans chacun des cas de figure :
Importance de disposer d’un régulateur MPPT performant
A noter que la solution de mise en série est valable si le régulateur MPPT dispose d’un bon rendement. Pour la gamme de régulateurs Seatronic, le rendement est de 98%. Il y a donc uniquement 2% de perte lors de l’étape de conversion de tension et la différence de rendement en fonction de la tension d’entrée panneau (VMP) est faible, ce qui rend cette solution valable.
Problème de sécurité
La limite de sécurité (Très Basse Tension) pour les courants continus est de 50V. Au delà de cette limite, il est conseillé de faire appel à un professionnel qualifié. Il est par ailleurs nécessaire d’identifier clairement au niveau des câbles, le fait qu’il existe un risque électrique en mettant en place la signalétique adaptée.
Il est en effet tout à fait possible de subir une électrocution causé par des panneaux solaires si leur tension est importante.
Pour des intensités faibles, une sensation de chaleur est sentie dans les extrémités pendant le passage du courant (au dessus de 3 mA). 130mA est le seuil de fibrillation cardiaque. Les courants transversaux, d’au plus 300 mA, passant à travers le corps pendant plusieurs minutes peuvent provoquer des arythmies cardiaques réversibles, des marques visibles, des brûlures, des vertiges et parfois l’inconscience. Au-dessus de 300 mA, l’inconscience se produit fréquemment.
Si on considère que le corps humain à une résistance ohmique de 500 ohm (valeur conservatrice en environnement humide), un courant de 130 mA correspond à une tension de 65V. Si on met ceci en rapport avec les panneaux Seatronic basés sur des cellules Sunpower, cela signifie que jusque 320W de panneaux solaires peuvent être mis en série sans prise en compte de consignes de sécurité particulières. Au delà l’intervention d’un professionnel est requise et une signalétique. adaptée est nécessaire. Il est à noter que dans le cadre d’installations importantes, il est pertinent de mettre en place des régulateurs par groupe de panneau afin d’assurer une redondance au système (en cas de panne d’un ensemble, les autres restent opérationnels).
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Conclusion
Avec un régulateurs MPPT performant, la mise en série des panneaux solaires y compris pour recharger
Afin d’être pertinente cette installation nécessite néanmoins de prêter attention aux points suivants: 2. Le régulateur MPPT doit disposer d’un excellent rendement. Dans le cas contraire, la perte lié à la conversion de tension pourrait contre balancer le gain apporté par les panneaux en parallèle. 3. Respect des contraintes de sécurité: Au delà d’une tension de 50V en sortie de panneaux, un marquage |
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