Panneaux solaires, controleur MPPT, batteries 24 V et 12 V...

[Yex2]

Bonjour à tous,

Pour faire une histoire courte, j'envisage d'installer quelques panneaux solaires supplémentaires sur le toit de ma cabane au Canada J'ai déjà un panneau de 75 W qui recharge une seule batterie de 12 V à décharge profonde (plomb acide). C’est ma seule source d’énergie et c'est assez limite lorsque les amis se pointent pour venir taquiner la truites au printemps.

J’ai la possibilité d’acheter quelques panneaux de 37 V (255 W) ou même 48 V (300 W) à tarif vraiment abordable et ainsi augmenter ma production à près de 1 kW.

Mais voilà, la plupart des contrôleurs que j’ai vu sur le marcher demande des batteries de 24 V pour le voltage de ces panneau. Certain MPPT sont capable d’abaisser le voltage à 12 V mais non seulement ils coûtent beaucoup plus cher mais demande de réduire la puissance d’entrée.

Par exemple, le Tracer 4210RN de 40 A accepte 500 W de panneaux en entrée pour charger 12 V ou 1000 W en entrée pour charger 24 V. C’est donc plus avantageux de charger du 24 V.

Voilà le problème, tous les appareils du chalet fonctionnent sur 12 V (lumière, pompe à eau, radio, ondulateur etc. Ce n’est pas rentable d’économiser sur le contrôleur si c’est pour tous changer dans le chalet d’autant plus que les appareils 12V sont plus courant et moins coûteux que ceux de 24 V. C'est sans doute plus économique d'acheter deux contrôleur et les brancher en parallèle que de tout remplacer les appareils existants.


Quelle est la solution ?

A) j’ai pensé à charger en 24 V et utiliser un convertisseur DC-DC pour abaisser à 12V afin d’alimenter le panneau de distribution. Mais est-ce rentable, côté efficacité énergétique ? Les meilleurs convertisseurs sur le marché peine à donner 90 % (et là on ne parle pas de puissance). En puissance ça descend à 80 %... 

B) J’ai pensé à un système plus cru mais plus simple mais qui devrais friser 100 %. Si j’utilise 2 batteries de 12 V en série. Je pourrais utiliser un relais de puissance (12V / ± 50A) pour alterner le drain d’une batterie à l’autre. L’alternance pourrait être simplement programmé sur une minuterie ou mieux, avec un circuit qui contrôle l’état de décharge individuel de chaque batterie. Donc à part la consommation du circuit et celle du relais (50% du temps) l’efficacité de ce système devrait approcher les 100%. Mais en contre parti, je ne peux accéder qu’à 50% de mes réserves énergétique à tout moment.

Aucune de ces solutions me paraît très élégantes. Qu’en pensez-vous ? Comment ce problème est-il réglé dans l’industrie ?

Existe-il des isolateurs électroniques ou autre dispositif capable de mettre en parallèle deux batteries pour fin de distribution alors qu’elles sont également branché en série pour les panneaux solaires ?

Merci de vos lumières,

Yex2
-----

[invite8486e7c5]

Essayez de mettre les batteries en série en mode charge et en parallèle en mode décharge par l'intermédiaire d'un relais 2RT monostable ou bistable (mieux, consomme moins), mais attention au courant de coupure (1kW = 83A) difficile à trouver.
Un seul circuit de contrôle de décharge des batteries est suffisant et indispensable.

[Yex2]

Essayez de mettre les batteries en série en mode charge et en parallèle en mode décharge par l'intermédiaire d'un relais 2RT monostable ou bistable (mieux, consomme moins), mais attention au courant de coupure (1kW = 83A) difficile à trouver.
Un seul circuit de contrôle de décharge des batteries est suffisant et indispensable.

On trouve des relais de 40 et 50 A dans l'insdustrie automobile. Donc deux relais en parrallèle serait suffisant. Mais de toute façon, un seul serait nécessaire avec votre solution parce que le controleur est limité à 40 A. C'est là le problème. Si je charge à 12V ou à 24V, son courant de sortie maximum reste le même de là l'obligation de limité à 500 W l'entrée si je choisi de charger à 12V.

Je cherche une solution qui me permet de charger la série à 24V et de sourtirer l'énergie à 12 V. Voyez ce schémas :



Yex2

[Forhorse]

A mon avis c'est préférable d'investir dans un bon MPPT pour continuer de charger en 12V même avec des panneaux 48V, même si c'est plus chère, ça sera plus simple et plus évolutif.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite1c645da4]

Bonsoir,
Sinon séparé le réseau 12V en 2 réseaux un sur la B1 et l'autre sur la B2. Mais faudra faire attention à équilibrer la décharge

[Forhorse]

vraiment pas bon pour la durée de vie des batteries ce genre de solution. Vu le prix d'une bonne batterie, j’éviterais de la bousiller avec des montages bancales.

[invite1c645da4]

Bonsoir,
Je suis entièrement d'accord avec toi. C'est pour ça que j'avais précisé équilibrer la décharge. Mais pour dépanner....

[Yex2]

A mon avis c'est préférable d'investir dans un bon MPPT pour continuer de charger en 12V même avec des panneaux 48V, même si c'est plus chère, ça sera plus simple et plus évolutif.

Les contrôleurs MPPT que je regarde sont tous capable de charger dans les deux voltages, mais tous ont la même limitation, soit le courant maximum de sortie. Donc la puissance maximale en entrée sera de moitié pour un système à 12 V vs 24 V, de là ma question...

Yex2

[Yex2]

Bonsoir,
Sinon séparé le réseau 12V en 2 réseaux un sur la B1 et l'autre sur la B2. Mais faudra faire attention à équilibrer la décharge

Oui c'est une solution simple mais loin d'être parfaite puisque certain appareil sont de gros consomateurs comme l'ondulateur. C'est difficile, voir impossible de balancer la charge quand une des charges du groupe est plus grosse que toutes les autres réunis. De plus, elle ne fonctionne pas régulièrement mais aléatoirement, comme les autres d'ailleurs..

Yex2.

[invite1c645da4]

Sinon cela serait d'avoir 2 jeux de batteries. Un jeu dont les batteries seraient en parallèles qui seraient en utilisation, l'autre jeu en série en charge sur le contrôleur. Une détection de charge sur les batterie en parallèle si trop bas elles basculent en série sur le contrôleur pendant que les autres se mettent en parallèle sur l'utilisation . L'électronique de commande reste simple mais faut voir avec le prix des batteries si c'est rentable.

[Yex2]

Sinon cela serait d'avoir 2 jeux de batteries. Un jeu dont les batteries seraient en parallèles qui seraient en utilisation, l'autre jeu en série en charge sur le contrôleur. Une détection de charge sur les batterie en parallèle si trop bas elles basculent en série sur le contrôleur pendant que les autres se mettent en parallèle sur l'utilisation . L'électronique de commande reste simple mais faut voir avec le prix des batteries si c'est rentable.

C'est faisable et c'est certainement moins cher qu'un deuxième contrôleur.

En prime ça donne 4 batteries en parallèle une fois la nuit tombé en autant qu'on a des isolateurs pour compenser les différences entre elles.

Yex2

[Forhorse]

Les contrôleurs MPPT que je regarde sont tous capable de charger dans les deux voltages, mais tous ont la même limitation, soit le courant maximum de sortie. Donc la puissance maximale en entrée sera de moitié pour un système à 12 V vs 24 V, de là ma question...

Yex2

Et pourquoi tu regardes les caractéristiques dans une autre tension ? ton système est en 12V donc cherches un régulateur dont les caractéristiques en 12V correspondent à tes besoin, point.
Quand tu achètes une voiture tu ne regardes pas à quelle vitesse maximum elle peut rouler, si ? puisque de toutes façons tu ne pourra jamais rouler à cette vitesse a cause des limitations réglementaires.
Ben là c'est pareil, qu'est ce que ça peut te faire qu'un Outback FM60 (par exemple) peut sortir 3750W en 60V puisque ton installation à toi est en 12V.

Et de toutes façons il y a d'autres critères limitant. Ce n'est pas pour rien que plus l'installation est puissance, plus on monte en tension.
Par exemple en 12V, avec 500Wc de panneaux il te faudra au moins 350Ah en batterie, et avec 1000Wc le double soit 700Ah, ça commence à faire un gros gros investissement en batterie.
Si tu as juste 200Ah de batterie et que tu y colle 1000Wc de panneaux, ta batterie va mourir rapidement, car le courant de charge maximum ne respectera pas la règle des C/10

[invite1c645da4]

[QUOTE=Forhorse;4288470]Et pourquoi tu regardes les caractéristiques dans une autre tension ?
Faut tout bien lire. Dans le 1er post il explique bien qu'il peut acheter des panneaux à prix très intéressant mais faut du 24V. Pourquoi se priver et pas chercher une solution

[Forhorse]

Parce que comme je l'ai dis, il sera de toutes façons limité par la capacité des batteries.
Certains régulateurs acceptent jusqu’à 150Voc même pour des batteries en 12V donc la tension des panneaux c'est un faux problème. Dans une installation il y a toujours un facteur limitant, il faut se faire à l'idée et concevoir plutôt en fonction de ses besoins.

[Yex2]

Et pourquoi tu regardes les caractéristiques dans une autre tension ? ton système est en 12V donc cherches un régulateur dont les caractéristiques en 12V correspondent à tes besoin, point.

J’ai l’impression que vous n’avez pas lu mon premier texte ou j’explique les raisons…

Je résume : un contrôleur est limité non pas en puissance d’entrée mais en courant de sortie. Donc si tu as un contrôleur de 60 A, la puissance d'entée des panneaux doubles si tu charges 24 V au lieu de 12 V. Voici le calcule :

60 A * 12 V = 720 W (maximum des panneaux raccordé au contrôleur).
60 A * 24 V = 1440 W (maximum des panneaux raccordé au contrôleur).

Vas relire la fiche du contrôleur que j'ai mis dans le premier lien. C’est bien expliqué.

Les contrôleurs de forte puissance sont cher. Je veux installer 1000 W de panneaux et j'ai un système de batteries de 12 V. Donc ou bien j'utilise DEUX contrôleurs qui seraient placés en parallèle ou bien j'ajoute une batterie en série pour avoir une banque de 24V. Je cherche un moyen de charger 24 V (pour économiser sur le contrôleur) mais utiliser l'énergie en 12V pour ne pas devoir tout remplacer dans le chalet...

Voilà, le dilemme. La solution d’ajouter une batteries est non seulement plus économique mais en plus elle augmente mes réserve de stockage. Et j’ajouterais que c’est un beau projet en plus

Pour le reste de tes propos concernant les calcules, t'en fait pas pour moi. Je suis ingénieur électrique de formation et skipper professionnel sur les bateaux de location. Je sais comment fonctionne le calcule des réserves de batteries vs puissance disponible. L'aubaine sur les panneaux est passagère et je veux les acheter tout de suite en vu d'une expansion ultérieur. Pour ton info, l'ondulateur installé demande beaucoup de jus et vas tirer sur les panneaux en direct. Le soir venu, je ferme le bureau et donc l'ondulateur ne tire plus grand chose. Pour le moment le besoin de stockage est moins important que le besoin d'énergie instantané. Mais ça peut changer.

Yex2

[Yex2]

Parce que comme je l'ai dis, il sera de toutes façons limité par la capacité des batteries.
Certains régulateurs acceptent jusqu’à 150Voc même pour des batteries en 12V donc la tension des panneaux c'est un faux problème. Dans une installation il y a toujours un facteur limitant, il faut se faire à l'idée et concevoir plutôt en fonction de ses besoins.

C'est un faux problème seulement pour ceux qui n'ont pas de problème d'argent. Je sais pas chez-vous mais ici on a pas encore trouver d'arbre ou les billets poussait dessus

Voici des contrôleurs modulables. Ils sont intéressant parce qu'on peu ajouter jusqu'à 16 modules qui sont contrôler par le premier. C’est comme si vous aviez un seul contrôleur capable de gérer des millier d'ampère. C'est parfait pour un projet de off-grid comme ce que je caresse à long terme. Mais le prix fait mal...

De plus, je commence avec les panneaux parce que j'ai une bonne occasion. J'ajouterai les batteries et fur et à mesure que le besoin se fera sentir. Pourquoi acheter des batteries toute de suite et commencer à les usées prématurément alors que j'en ai pas encore besoin ???
Yex2

[Forhorse]

Et achète les panneaux et garde les précieusement dans un coin, et en attendant ne branche que ceux que tu pourra utiliser.
Une installation de ce type c'est un adéquation entre les panneaux, les batteries et l'utilisation, avec tout une chaîne cohérentes.
Tu peux toujours essayer de faire un citroën 2CV avec un moteur de Ferrari F40... tu peux essayer.

[Yex2]

Et achète les panneaux et garde les précieusement dans un coin, et en attendant ne branche que ceux que tu pourra utiliser.
Une installation de ce type c'est un adéquation entre les panneaux, les batteries et l'utilisation, avec tout une chaîne cohérentes.
Tu peux toujours essayer de faire un citroën 2CV avec un moteur de Ferrari F40... tu peux essayer.

C'est un peu défaitiste comme proposition.
Il existe toujours une solution même si on ne la voit pas...

Yex2

[bobflux]

> Il existe toujours une solution même si on ne la voit pas...

Pour gérer des kW en 12V, les câbles risquent de se voir, oui...

Si tu changes l'onduleur pour un qui a une tension d'entrée supérieure, ce qui reste tire combien de watts ?

[Yex2]

> Il existe toujours une solution même si on ne la voit pas...

Pour gérer des kW en 12V, les câbles risquent de se voir, oui...

Si tu changes l'onduleur pour un qui a une tension d'entrée supérieure, ce qui reste tire combien de watts ?

Allo Bobfuck,

C'est à ça que je pensais justement. Je pourrais probablement revendre l'ondulateur actuel et en racheter un de 24V. En prime il risque d'être un peu plus efficace que celui que j'ai.

Le reste des charges sont les lumières, radio et la pompe à eau. Lumière et radio pourrait facilement être réparti sur les deux batteries ou encore l'option d'osciller d'une batterie à l'autre pourrait convenir pour ces petites charges.

La pompe ne fonctionne pas souvent durant les mois où la température est au dessus de 0 C parce que je stock l’eau dans un réservoir extérieur à 8 m d'hauteur, ce qui me donne une bonne pression sans la pompe. C'est seulement de la fin d'automne au début du printemps que je stock l'eau à l'intérieur. J'ai alors besoin de la pompe pour augmenter la pression à l'occasion (les douches par exemple). Mais bon, je passe pas mon temps à me laver alors c'est quand même un usage limité...

Je me disais que une fois l'onduleur retiré de l'équation, l'usage d'un convertisseur DC-DC 24V-12V pourrait convenir. Hier j'en ai trouvé sur eBAY pour ±25 Euro capable de fournir 25 A avec un taux d'efficacité (prétendu/annoncé) de 90% et un courant stand-by limité. Même s’il y a un peu de gaspillage d’énergie, c’est pas ça qui va tuer mes batteries vu l’abondante source d’énergie que j’aurais durant les longue journée d’été.

Mais tout de même, avoué que le problème initial proposé est vraiment intéressant. Imaginé qu’on élabore un circuit capable de charger sous un voltage élevé et rendre l’énergie sous un voltage réduit. Ça pourrait révolutionner l’énergie verte, ou à tout le moins lui donner un bon coup de pouce…

Yex2

[Forhorse]

Mais tout de même, avoué que le problème initial proposé est vraiment intéressant. Imaginé qu’on élabore un circuit capable de charger sous un voltage élevé et rendre l’énergie sous un voltage réduit. Ça pourrait révolutionner l’énergie verte, ou à tout le moins lui donner un bon coup de pouce…

Yex2

ça existe déjà : soit un convertisseur DC/DC (qui a mon avis la meilleur solution quand on ne peut pas avoir une chaîne homogène), soit un équilibreur de batterie (conçu a l'origine pour alimente des appareils 12V dans des véhicules en 24V en se branchant sur une seule batterie, cet appareil équilibre la charge entre les 2 batteries... mais c'est vraiment quand on a pas le choix et franchement je déconseil fortement)

[Yex2]

ça existe déjà : soit un convertisseur DC/DC (qui a mon avis la meilleur solution quand on ne peut pas avoir une chaîne homogène), soit un équilibreur de batterie (conçu a l'origine pour alimente des appareils 12V dans des véhicules en 24V en se branchant sur une seule batterie, cet appareil équilibre la charge entre les 2 batteries... mais c'est vraiment quand on a pas le choix et franchement je déconseil fortement)

C'est quoi un équilibreur de batterie ? Est-ce tout simplement un dispositif (une switch) qui permet de sélectrionner une batterie ou une autre ?

Yex2

[Forhorse]

Non c'est beaucoup plus complexe. C'est un appareil électronique qui a pour fonction d’équilibrer les tension entre 2 batteries montées en série. Il contient un double convertisseur DC/DC : un élévateur, un abaisseur.
Si tu décharges une seule batterie, grâce à l'abaisseur il va puiser dans l'autre batterie pour recharger celle que tu utilise jusqu’à ce que leur charge soit équivalente.
Si tu charges une seule batterie, grâce à l’élévateur il va également recharger l'autre.
Et si tu charges ou décharge les deux, mais qu'elles n'ont pas le même niveau de charge il va également s'arranger pour équilibrer tout ça.

C'est un appareil "usine à gaz" très peu répandu et hors de prix qui sert surtout à éviter le pire quand on a absolument pas d'autre solution. (par exemple batteries en 24V alors qu'on a une très grosse charge en 12V à alimenter et qu'il n'existe aucun convertisseur 24V/12V suffisamment puissant pour ça)

Car je rappel que dans un assemblage de batteries en série et/ou en parallèle, le moindre petit déséquilibre fait perdre pas mal d’énergie, use les batteries prématurément (augmente le nombre de cycle charge/décharge réalisé) et peut même dans les cas extrême amener à la destruction d'une batterie (par exemple 2 batteries en série, une étant chargé à 100%, l'autre à 20%, si on tente de recharger alors on provoque la mort de celle déjà chargée à 100%)

Quand on fait un assemblage de batteries, on le fait avec des batteries de même type, de même modèle, de même capacités et de même vétusté (en gros on couple des batteries neuves identiques achetée en même temps) et on le fait une fois pour toute s'amuser à coupler/découpler des batteries, c'est le "user" plus que nécessaire. Et dans une installation autonome solaire, les batteries c'est ce qui coute le plus chère, qui est le plus fragile et qui dure de toutes façons le moins longtemps, on fait donc tout pour qu'elles durent le plus possible en les soignant au petit oignons.

Après ceux qui ont envie de n'en faire qu'a leur tête en utilisant des systèmes de couplages exotiques ne pourront pas dire qu'ils n'auront pas été prévenu.

[Yex2]

Non c'est beaucoup plus complexe. C'est un appareil électronique qui a pour fonction d’équilibrer les tension entre 2 batteries montées en série. Il contient un double convertisseur DC/DC : un élévateur, un abaisseur.
Si tu décharges une seule batterie, grâce à l'abaisseur il va puiser dans l'autre batterie pour recharger celle que tu utilise jusqu’à ce que leur charge soit équivalente.
Si tu charges une seule batterie, grâce à l’élévateur il va également recharger l'autre.
Et si tu charges ou décharge les deux, mais qu'elles n'ont pas le même niveau de charge il va également s'arranger pour équilibrer tout ça.

C'est un appareil "usine à gaz" très peu répandu et hors de prix qui sert surtout à éviter le pire quand on a absolument pas d'autre solution. (par exemple batteries en 24V alors qu'on a une très grosse charge en 12V à alimenter et qu'il n'existe aucun convertisseur 24V/12V suffisamment puissant pour ça)

Car je rappel que dans un assemblage de batteries en série et/ou en parallèle, le moindre petit déséquilibre fait perdre pas mal d’énergie, use les batteries prématurément (augmente le nombre de cycle charge/décharge réalisé) et peut même dans les cas extrême amener à la destruction d'une batterie (par exemple 2 batteries en série, une étant chargé à 100%, l'autre à 20%, si on tente de recharger alors on provoque la mort de celle déjà chargée à 100%)

Quand on fait un assemblage de batteries, on le fait avec des batteries de même type, de même modèle, de même capacités et de même vétusté (en gros on couple des batteries neuves identiques achetée en même temps) et on le fait une fois pour toute s'amuser à coupler/découpler des batteries, c'est le "user" plus que nécessaire. Et dans une installation autonome solaire, les batteries c'est ce qui coute le plus chère, qui est le plus fragile et qui dure de toutes façons le moins longtemps, on fait donc tout pour qu'elles durent le plus possible en les soignant au petit oignons.

Après ceux qui ont envie de n'en faire qu'a leur tête en utilisant des systèmes de couplages exotiques ne pourront pas dire qu'ils n'auront pas été prévenu.

Merci pour tes explications Forhorse.

As-tu des liens pour ton équilibreur de batterie ? J'aimerais en savoir plus, si ce n'est que d'un point de vue pédagogique...

A+

Yex2

[Forhorse]

Le seul que j'ai jamais vu en vente est ici http://thesolarstore.com/batteries-a...&cvsfhu=383834

[bobflux]

Je me disais que une fois l'onduleur retiré de l'équation, l'usage d'un convertisseur DC-DC 24V-12V pourrait convenir. Hier j'en ai trouvé sur eBAY pour ±25 Euro capable de fournir 25 A avec un taux d'efficacité (prétendu/annoncé) de 90% et un courant stand-by limité. Même s’il y a un peu de gaspillage d’énergie, c’est pas ça qui va tuer mes batteries vu l’abondante source d’énergie que j’aurais durant les longue journée d’été.

Oui c'est la meilleure solution.

Tu peux aussi distribuer le 24V et utiliser des DC-DC ebay :

http://www.ebay.com/itm/10x-LM2596-L...ht_2935wt_1398

Pas chers, par exemple pour les lampes, tu peux les mettre après l'interrupteur. À voir.

[Yex2]

Oui c'est la meilleure solution.

Tu peux aussi distribuer le 24V et utiliser des DC-DC ebay :

http://www.ebay.com/itm/10x-LM2596-L...ht_2935wt_1398

Pas chers, par exemple pour les lampes, tu peux les mettre après l'interrupteur. À voir.

C'est moins éllégant et ça ne sera pas toujours possible de les dissimuler. J'aime mieux un seul concertisseur DC-DC au panneau.

Yex2

[invite94506c32]

Bonjour Yex2

Je ne sais pas si cela pourra t'aider, et surtout si tu n'as pas trouvé de solution.

J'avais moi aussi les meme soucis que toi pour regler des soucis de charge en 24 avec du 12 bord.

Il existe des relais que tu trouves chez Toyota, dans les modèles Lande Cruiser HDJ80, qui permettent de passer des batteries en parallele,
au montage en série.

La ref de la piece c'est : 28420-17011 , a la casse cela ne vaut pas grand chose...

Ca reste encore une source de conso electrique mais je crois savoir qu'il doit etre possible de baiser la conso du relais


Espere que ca pourra t'aider...