cellules photovoltaïque et diode de bypass

[Povogla]

Bonjour à tous,

je suis actuellement entrain d'étudier l'évolution du parc photovoltaïque de mon chalet.
Sur la surface qu'il me reste je souhaite intégrer le plus discrètement possible les
nouveaux panneaux. La solution que j'ai trouvé est de les monter sur mon balcon de la manière
que vous pourrai voir sur l'image ci-jointe.

Par contre les panneaux de cette dimensions n'existent pas. Je vais donc les fabriquer.
Pour le matériel, pas de soucis, on trouve les cellules nues sans problème par lot de 100
à bon prix (même si c'est l'intégration qui m'intéresse et pas le prix).

Voilà le décor est posé, passons maintenant à la partie technique car c'est là que j'ai des questions.

Je prévois de monter 98 cellules monocristallines dans mes panneaux, le tout en série couplé à
un régulateur MPPT. Je crois savoir qu'une cellule à une tension de 0.5-0.6V à vide ce qui
me donnerait, à vide toujours, environ 60V. Est-ce correct? C'est plus pour un ordre d'idée
affin de valider le concept, car à la fin je regarderai la documentation technique des cellules
que j'aurai choisies.

Je pense monter une diode de bypasse par panneau car c'est ce qui est fait sur les panneaux industriels
Mais j'aimerais avant tout bien comprendre son fonctionnement.
Tout d'abbord le branchement, il faut bien que je mette l'anode sur le "-" du panneau et la catode sur le "+"?

En cas d'une ombre portée sur dison le panneau 1 de mon ilustration, qu'est-ce qui va faire que la diode
conduise?

Mon analyse est que les cellules du panneau 1 se trouvant à l'ombre ne produisent plus autant de courant
que les cellules au soleil. De ce faite les cellules du panneau passent de générateur à récépteur.
Et c'est la que la diode entre en jeu, elle se met à conduire et empêche le courant total de traverser
les cellules à l'ombre.
Est-ce correct?

Du coup, peu importe le nombre de cellules par panneau, une diode suffit?
Si oui, la seul conséquence est que l'on se prive de l'énergie de tout le panneau d'un seul coup
alors qu'il n'y en a peut-être qu'une seule partie à l'ombre?

Et concernant la diode elle même, un simple diode de redressement adaptée au courant max des cellules suffit?


D'avance merci d'avoir lu et de prendre le temps de me répondre.
-----

[Pierrre]

bonjour

'anode sur le "-" du panneau et la catode sur le "+" : OK

environ 60V : je dirai entre 50 et 60V

Mon analyse : grosso modo c'est cela

peu importe le nombre de cellules par panneau, une diode suffit : oui

la seul conséquence est que l'on se prive de l'énergie de tout le panneau d'un seul coup
alors qu'il n'y en a peut-être qu'une seule partie à l'ombre : oui ; l'ideal serait d'avoir une diode (parfaite, c'est a dire avec une tension de seuil de 0V) par cellule... mais....les diodes ne sont helas pas parfaites .

un simple diode de redressement adaptée au courant max des cellules suffit : oui, mais pour se rapprocher de la diode parfaite, on choisit plutot des schottky qui ont une tension de seuil plus faible, de l'ordre de 0.4V, ce qui limite les pertes.

le nombre de cellules par diode... en principe 2 cellules -->1V, donc une diode; apres c'est une question de coût et d'encombrement, de poids...etc

voili

A+

[Povogla]

Parfait, merci pour tes réponses.

J'ai fait un calcul de ce qu'il est possible de gagner en mettant une diode schottky à la place d'une diode
de redressement.

En partant sur une installation de 14 panneaux à 7 cellules, j'ai:

Umpp1 = tension lorsque tout les panneaux sont au soleil -> 98 panneaux
Umpp2 = tension lorsque un panneau est à l'ombre -> 91 panneaux
Pmpp1 = Puissance maximale du système entièrement ensoleillé
Pmpp2 = Puissance maximale lorsqu'un panneau est à l'ombre
Uf1 = tension direct d'une diode de redressement -> ~0.8V
Uf2 = tension direct d'une diode Schottky -> ~0.5V

Lorsque tout les panneaux sont au soleil:
Pmpp1 = Umpp1*Impp

Lorsqu'un panneau est à l'ombre, une branche ne produit plus et on doit encore soustraire la tension direct
de la diode à la tension totale. C'est juste?
Pmm2 = (Umpp2-Uf)*Impp

Pour estimer les pertes on fait un rapport des deux puissances ci-dessus

(Umpp2-Uf)*Impp/Umpp1*If on simplifie par If et on obtiens : (Umpp2-Uf)/Umpp1

Pour estimer ce qui est à gagner en passant d'une diode de redressement à une Schottky on soustrait les deux rapport de puissance à chaque fois la tension directe correspondante.

(Umpp2-Uf1)/Umpp1 - (Umpp2-Uf2)/Umpp1 = (Uf2-Uf1)/Umpp1

Si on prend le pire des cas, c'est à dire celui ou la tension Umpp1 est la plus basse (0.5V/cellules) j'ai
numériquemement : (0.8-0.5)/98*0.5 = 0.61% de pertes en moins avec un diode schottky.

Du coup ça me semble pas spécialement intéressant de faire ce choix. D'autant que face à une diode de redressement,
une schottky est quand même moins robuste non?

[Pierrre]

re

c'est vrai que la difference est minime; je conseillais des schottky car j'ai utilise ce type de diodes sur un vehicule automobile solaire ou le moindre Watt est precieux, et en general c'est ce qu'on trouve sur les panneaux du commerce.

les schottky moins robustes ? jamais constaté ni entendu parler, mais ...?

A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[Povogla]

Pour la robustesse des diode schottky, j'appel Vincent66 à la barre, j'ai vu dans plusieurs de ses post parlant
d'installation photovoltaïque qu'il en faisait mention.
Ensuite, moins robustes, tout dépend dans ce qu'on entend, wiki annonce que la tension de claquage inverse est généralement
beaucoup plus faible sur les schottky que sur les diodes silicium. De plus il est aussi fait mention que le courant
de fuite en inverse est plus grand (à voir de combien) sur les schotky que sur les diode silicium.
Donc comme la majeure partie du temps les diodes de bypass sont polarisée en inverse, on perdrait plus d’énergie
qu'en installant une diode de redressement. Je met au conditionnel, car je n'ai pas fait de calcul.

Mais quoi qu'il arrive dans le cas de mon installation je ne pense pas qu'il soit nécessaire d'aller chercher
aussi loin.

[Pierrre]

si la diode est bien calibree, il n'y a pas de raison qu'elle claque.

c'est vrai que le courant inverse est superieur...de l'ordre de 0.6mA pour une diode 3A : rendement a calculer...

vais peut etre me rendre compte que j'aurai du mettre de simple diodes... ;o))

[Antoane]

Bonjour,

http://fides-reliability.org/files/U...09_Ed_A_FR.pdf ne fait pas de différence entre les diodes schottky et silicium, pour une tension et un courant spécifié donnés.

Une solution consiste à remplacer le redressement par diode par un redressement actif, utilisant un transistor, par exemple mosfet. Le schéma se complique assez nettement.

[Povogla]

Bonjour,

http://fides-reliability.org/files/U...09_Ed_A_FR.pdf ne fait pas de différence entre les diodes schottky et silicium, pour une tension et un courant spécifié donnés.

Une solution consiste à remplacer le redressement par diode par un redressement actif, utilisant un transistor, par exemple mosfet. Le schéma se complique assez nettement.

Merci pour ce document, c'est très intéressant. Pour le redressement ce n'est pas le propos mais c'est toujours intéressant d'apprendre de nouvelles choses. Je pense que le sujet est clos, donc merci à vous deux d'avoir participé.

Pour la suite j'ai ouvert ce sujet en technologie pour ce qui concerne la partie vitrage et angle de montage.
Si vous avez encore des conseils concernant cette partie je les prends volontiers.

[invite812469e4]

Les diodes shottky ne sont pas moins résistantes que les diodes silicium normales, en courant direct elles les gammes shottky vont beaucoup plus haut en puissance.
Après il faut prendre en compte la puissance directe que peut supporter une diode sachant que P= U x I avec U=0,5V
Et la les shottky sont supérieures parce que les boitiers sont concus pour dissiper plus de puissance que les diodes silicium normales.

Par contre, je ne comprend pas vos craintes sur les panneaux a l'ombre et ceux au soleil:

- La première règle simple quand on installe des panneaux et de tout mettre en exposition solaire optimale et faire en sorte de ne jamais avoir d'ombre portée sur une quelconque partie des panneaux, sinon tout peut etre ecrété à la valeur due la partie qui a le plus faible ensoleillement. D'ou l'intérêt de mettre les panneaux sur le toit le plus haut possible sans arbres qui peuvent faire de l'ombre et en exposition plein sud.
Si malgré tout une partie des panneaux peut être occultée ou avoir de l'ombre, il existe des onduleurs qui ont plusieurs entrees et sur des entrees différentes, on met des groupes de panneaux d'exposition différentes, mais ce n'est pas une solution parfaite car ces onduleurs disposent en général d'un nombre d'entrées limité et on peut se retrouver coincé
JJT

[Povogla]

- La première règle simple quand on installe des panneaux et de tout mettre en exposition solaire optimale et faire en sorte de ne jamais avoir d'ombre portée sur une quelconque partie des panneaux, sinon tout peut etre ecrété à la valeur due la partie qui a le plus faible ensoleillement. D'ou l'intérêt de mettre les panneaux sur le toit le plus haut possible sans arbres qui peuvent faire de l'ombre et en exposition plein sud.
Si malgré tout une partie des panneaux peut être occultée ou avoir de l'ombre, il existe des onduleurs qui ont plusieurs entrees et sur des entrees différentes, on met des groupes de panneaux d'exposition différentes, mais ce n'est pas une solution parfaite car ces onduleurs disposent en général d'un nombre d'entrées limité et on peut se retrouver coincé
JJT

En théorie c'est très facile, mais en pratique un peut différent.
J'ai tout d’abord en fin de journée le toit en surplomb et un arbre qui risque de faire un peu d'ombre sur le panneau d'extrémité voir son voisin. A côté de ça, je ne suis pas tout les jours sur place et donc au cas ou des
feuilles ou autres venaient à se coller sur la surface, j'aurai aussi les mêmes symptômes qu'une ombre portée.

Donc tant qu'a faire mes panneaux moi mêmes et au prix d'une diode je pense en mettre une par panneau tout de même.