Alimentation d'un chauffe eau en courant continu par 8 panneaux solaires

[bricocherche]

Bonjour, l'idée parait saugrenue mais je veux utiliser 8 panneaux photovoltaîques (qu'on m'a donné) pour chauffer mon ECS. J'ai un chauffe-eau de récup de 200L 3KW. J'ai câblé les panneaux en série. J'alimente directement la résistance et ça chauffe très bien. Je voudrais maintenant faire une régulation. Je sais que le thermostat ne peut être utilisé sur le circuit de puissance courant continu, aussi je vais l'utiliser pour commuter une tension de commande 9V d'un composant de puissance. voici les données : à vide les panneaux donnent 270V, en plein soleil et en charge j'ai environ 210V. Le courant max est de 8A. J'ai fait des essais avec MOSFET IRFP 450 sur un bon radiateur + ventilo, j'ai simulé le thermostat par un interrupteur coupant la tension de commande 9V mais après quelques manœuvres le mosfet se met en court-circuit : cramé. Je suis passé à l'IRFP 460, plus costaud. idem.
Nouvel essai avec relais statique SSR-25 DD. Là, ça ne marche pas du tout, le relais se met en court circuit dès la mise sous tension, même en l'absence de commande.

Quelqu'un aurait-il une explication? Merci
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[titijoy3]

Bonjour, l'idée parait saugrenue mais je veux utiliser 8 panneaux photovoltaîques (qu'on m'a donné) pour chauffer mon ECS. J'ai un chauffe-eau de récup de 200L 3KW. J'ai câblé les panneaux en série. J'alimente directement la résistance et ça chauffe très bien. Je voudrais maintenant faire une régulation. Je sais que le thermostat ne peut être utilisé sur le circuit de puissance courant continu, aussi je vais l'utiliser pour commuter une tension de commande 9V d'un composant de puissance. voici les données : à vide les panneaux donnent 270V, en plein soleil et en charge j'ai environ 210V. Le courant max est de 8A. J'ai fait des essais avec MOSFET IRFP 450 sur un bon radiateur + ventilo, j'ai simulé le thermostat par un interrupteur coupant la tension de commande 9V mais après quelques manœuvres le mosfet se met en court-circuit : cramé. Je suis passé à l'IRFP 460, plus costaud. idem.
Nouvel essai avec relais statique SSR-25 DD. Là, ça ne marche pas du tout, le relais se met en court circuit dès la mise sous tension, même en l'absence de commande.

Quelqu'un aurait-il une explication? Merci

j'ai en projet de faire exactement la même chose, avec les mêmes contraintes ! je pense qu'avec un relais de puissance suffisamment costaud ça doit le faire..,

il faut aussi que je construise une bascule solaire/secteur pour les jours sans soleil

[bricocherche]

Oui, un relais pourrais faire l'affaire, mais pour du continu il faut trouver un relais spécial sinon les contacts seront vite charbonnés, voire soudés.

[titijoy3]

les relais de puissance pour automobile sont fait pour ça

https://www.googleadservices.com/pag...BAgGEDE&adurl=

https://www.celduc-relais.com/fr/rel...urant-continu/

[A voir en vidéo sur Futura]

[trebor]

Bonjour, l'idée parait saugrenue mais je veux utiliser 8 panneaux photovoltaîques (qu'on m'a donné) pour chauffer mon ECS. J'ai un chauffe-eau de récup de 200L 3KW. J'ai câblé les panneaux en série. J'alimente directement la résistance et ça chauffe très bien. Je voudrais maintenant faire une régulation. Je sais que le thermostat ne peut être utilisé sur le circuit de puissance courant continu, aussi je vais l'utiliser pour commuter une tension de commande 9V d'un composant de puissance. voici les données : à vide les panneaux donnent 270V, en plein soleil et en charge j'ai environ 210V. Le courant max est de 8A. J'ai fait des essais avec MOSFET IRFP 450 sur un bon radiateur + ventilo, j'ai simulé le thermostat par un interrupteur coupant la tension de commande 9V mais après quelques manœuvres le mosfet se met en court-circuit : cramé. Je suis passé à l'IRFP 460, plus costaud. idem.
Nouvel essai avec relais statique SSR-25 DD. Là, ça ne marche pas du tout, le relais se met en court circuit dès la mise sous tension, même en l'absence de commande.

Quelqu'un aurait-il une explication? Merci

Bonjour à tous,
Le boiler n'est pas alimenté depuis la sortie 220 ACV d'un onduleur ?
Si un onduleur est utilisé, le thermostat du boiler coupera l'alimentation de la résistance lorsque l'eau sera à la T° choisie.

[gg2t]

Salut,

les Mosfets IRFP 450 460 sont limites en intensité( 8 à 10 A en régime permanent)
le relais statique que tu cites ne tient que 120 V DC donc à oublier.

Si tu veux utiliser un relais, c'est plutôt un contacteur qu'il faut utiliser ( genre KILOVAC série LEV 200 de chez TYCO ou autres...)
Surtout pas un relais automobile 12 V, car au delà de 48V DC à ses bornes il va s'établir un bel arc entre ses contacts et pschhit le relais !

[f6bes]

Bjr à toi, Ben non , il ne mets pas d'onduleur (frais supplémentaires...pour rien)
(.....à vide les panneaux donnent 270V, en plein soleil et en charge j'ai environ 210V....)
Du moment qu'il est dans la fourchette de tension. Ca suffit.

@Bricocherche: Nota un thermostat mesure une élevation de température..... il se moque si c'est du continu ou de l'alternatif.
Suffit que les contacts "supportent" le courant de passage sans se souder. (mettre un condo pour atténuer l'arc de rupture)
Bien sur je parle de thermostat.....mécanique. Un thermostat électronique n'apporte rien de plus ( sauf des emmerd...)
Bonne journée

[trebor]

Salut,

les Mosfets IRFP 450 460 sont limites en intensité( 8 à 10 A en régime permanent)
le relais statique que tu cites ne tient que 120 V DC donc à oublier.

Si tu veux utiliser un relais, c'est plutôt un contacteur qu'il faut utiliser ( genre KILOVAC série LEV 200 de chez TYCO ou autres...)
Surtout pas un relais automobile 12 V, car au delà de 48V DC à ses bornes il va s'établir un bel arc entre ses contacts et pschhit le relais !

La bobine de ce relais a une résistance de 11 ohms.
Les contacts d'un relais de puissance automobile (30 A ou plus) peuvent être protégés par la mise en parallèle d'un condensateur entre ses contacts (valeur à déterminer).
C'était la solution pour protéger les vis platinée de commutation du primaire de la bobine d'allumage anciennement.

[Black Jack 2]

Bonjour, l'idée parait saugrenue mais je veux utiliser 8 panneaux photovoltaîques (qu'on m'a donné) pour chauffer mon ECS. J'ai un chauffe-eau de récup de 200L 3KW. J'ai câblé les panneaux en série. J'alimente directement la résistance et ça chauffe très bien. Je voudrais maintenant faire une régulation. Je sais que le thermostat ne peut être utilisé sur le circuit de puissance courant continu, aussi je vais l'utiliser pour commuter une tension de commande 9V d'un composant de puissance. voici les données : à vide les panneaux donnent 270V, en plein soleil et en charge j'ai environ 210V. Le courant max est de 8A. J'ai fait des essais avec MOSFET IRFP 450 sur un bon radiateur + ventilo, j'ai simulé le thermostat par un interrupteur coupant la tension de commande 9V mais après quelques manœuvres le mosfet se met en court-circuit : cramé. Je suis passé à l'IRFP 460, plus costaud. idem.
Nouvel essai avec relais statique SSR-25 DD. Là, ça ne marche pas du tout, le relais se met en court circuit dès la mise sous tension, même en l'absence de commande.

Quelqu'un aurait-il une explication? Merci

Donc en 210 VDC, on a I = 210/17,6 = 12 A

Bonjour,

La datasheet du IRFP450 indique ID = 14 A ... mais cela c'est si la température de jonction est à 25°C (ce qui est impossible en conditions de travail normal)
A T case = 100°C, la data sheet donne ID = 8,7 A ... et donc le IRFP450 ne convient pas.

Pour le IRFP460, calcul un peu moins simpliste :
La datasheet indique : ID = 20 A à Tc = 25°C et ID = 13 A à Tc = 100°C

Donc le IRFP460 pourrait convenir ... si on arrive à maintenir la température du case à 100°C max.

La datasheet donne Rth(jc) = 0,45 °C/W et Rth(cs) = 0,24 °C/W (sous bonne condition, donc avec graisse thermique correctement appliquée (et cela veut dire, juste ce qu'il en faut et pas plus ... ni moins)

Donc Rth(js) = 0,69 °C/W (entre la jonction et le heatsink)

La courbe de variation de la RDSon en fonction de la température indique que RDSon près de la température max de jonction est 2,5 fois plus grande qu'à 25°C de Tj
Et donc RDSon = 0,27 * 2,5 = 0,675 ohms (à Tj = 150°C)
P dissipée dans le transistor si Tj = 150°C : P = 0,675 * 12² = 97,2 W
Ce qui donne Delta température(jc) = 0,45 * 97,2 = 44 °C
Donc on doit maintenir la température case à moins de 150 - 44 = 106°C (pour passer les 12 A permanents)

On a Delta température(js) = 0,69 * 97,2 = 67°C
Donc la température max permise du heatsink est de 150 - 67 = 83 °C
En supposant une température ambiante max de 30°C (en été à proximité du cumulus qui chauffe ... c'est même probablement plus),
Le delta température max permis du refroidisseur est Delta theta = 83-30 = 53°C
Avec une puissance dissipée de 97,2 W, la résistance thermique max du refroidisseur est de : Rthh = 53/97,2 = 0,55 °C/W

Je ne sais pas quel refroidisseur (et les conditions : orientation, vitesse d'air de ventilateur et ...) mais il est plus que probable que ce réfroidisseur était largement insuffisant.
************
Ceci dit, un contacteur électromécanique pour couper du DC en 270 VDC (avec ou dans RC de protection des contacts) ne se trouve pas facilement, il faut que cela les conditions de coupure en DC soient EXPLICITEMENT mentionnées dans la datasheet ...

Il existe des "relais statiques" (qui font la même chose d'un simple MOSFET bien calculé) ... mais il faut aussi assurer le refroidissement adéquat pour ce type de composants.
************
Tu peux trouver un Mosfet qui conviendra ... mais il faut refaire les calculs similaires à ceux fait ici pour vérifier si c'est OK.
Se fier uniquement sur les 3 lignes "tape à l'oeil" de début de datasheet (comme VDSS = 500 V ; RDS(on) = 0,27 ohm eet ID = 20 A) ne permet en aucun cas d'évaluer si le composant convient ... Il faut pousser largement plus avant pour le vérifier.

[Black Jack 2]

Rebonjour,

En complément de ma réponse précédente :

Le SSR25-DD ne convient pas.

Extrait de la datasheet :

SOLID STATE RELAY
Model:SSR-25DD

Specifications:
- Input Voltage: 5-32VDC
- Output Voltage: 5-60VDC
- Output Current: 25A

On ne peut donc évidemment pas alimenter le relais pour tenir du 270 VDC alors que la tension maximale permise est de 60 VDC.

[titijoy3]

je n'ai pas tout lu, ce ne sont que des exemples, j'aurai du le préciser,

on peut modifier les caractéristiques de tension et courant en câblant différemment les panneaux

ça se trouve forçément, mon onduleur est capable de commuter 27 ampères sous 500 volts en courant continu

[bobflux]

La RdsON des MOSFETs proposés est 10x trop élevée.

Tu ferais mieux de mettre celui-là : avec RdsON de 45 mOhm, on a Pd=RI^2=3.2W, ou 5W à Tj=100°C.

Il y a des RdsON plus basses, mais c'est plus cher.

Un radiateur de 5°C/W suffira pour le garder au frais.

Prévoir une tension de commande de 12V plutôt que 9V pour réduire la RdsON.

Pour le temps de commutation, inutile de fabriquer trop d'interférences : 10µs ce sera très bien, donc un courant de grille de 10mA, mettons une résistance de grille de 470 ohms à 1kOhm.

Il serait de bon goût d'ajouter un monostable pour éviter que les rebonds du contact provoquent des commutations en rafale, et probablement ajouter un snubber pour éviter tout risque d'oscillation...

[bricocherche]

Merci mais j'avais déjà regardé côté CELDUC. On est sur des composants très hauts de gamme à plusieurs centaines d'euro. Les composants que j'ai essayé et qui marche sur le papier valent quelques euros. Il doit bien y avoir un intermédiaire. Je ne suis pas le premier à faire ce montage, quand même.

[bricocherche]

Eh non, TREBOR. Je veux faire l'économie d'un onduleur. Je reste en continu

[bricocherche]

Merci à tous pour vos réponses. Je comprends maintenant pourquoi les 3 composants essayés ont cramé. Je vais donc suivre la piste du mosfet SIHG052N60EF-GE3 à 5€ conseillé par Bobflux. La solution relais spécial est intéressante et doit marcher à tous les coups mais là, ça coûte une centaine d'Euros chez Farnell. Je vous tiendrai au courant (continu) de l'essai.

[bobflux]

Un relais statique pour le continu, c'est un optocoupleur et un MOSFET... c'est cher parce que ce n'est pas un produit commun fabriqué en grande quantité.

Avec un bon MOSFET bien mis en oeuvre tu auras un aussi bon résultat...

[bricocherche]

J'avais bien compris, bobflux, je parlais d'un relais mécanique tel que celui-ci : [URL="https://fr.farnell.com/te-connectivity/2138602-1/contacteur-spst-24v-panneau/dp/3394061"]

[bobflux]

Ah oui, un contacteur pour véhicule électrique... 450VDC 660 Ampères ! D'où le prix !

Note que connecter les panneaux directement à la résistance, ça va bien fonctionner seulement par temps ensoleillé.

Pour les jours gris il faudrait un MPPT, mais c'est pas mal plus compliqué, et le gain risque de ne pas être énorme parce que la production sur ces jours là est de toutes façons pas terrible.

[salagou]

bonjour,

que pensez-vous d'un IGBT DG30X06T2 pour commuter la résistance du chauffe-eau ?
Ce transistor a l'air d’être très largement dimensionne pour un prix assez modique.
https://www.reichelt.nl/nl/fr/transi...NGUAGE=FR&&r=1

je suis moi-même en réflexion ce type d'installation (j'ai réccupéré quelques panneaux photovoltaique 200v déclassés)

bonne soirée.
Olivier

[bobflux]

Ça devrait fonctionner.

Il n'est pas cher parce que c'est fabriqué par Starpower (une boîte chinoise) donc moins réputé que ST par exemple.

Attention comme je disais plus haut, brancher la résistance en direct sur les panneaux ne fonctionne que si les panneaux sont capables de sortir assez de courant pour l'alimenter. Sinon la tension va s'écrouler et il n'y aura pas de production d'énergie. En fait il faudrait piloter ton IGBT avec un algorithme MPPT par exemple.

[Jgod]

Bonjour,
8 panneaux qu’ils soient gratuits ou non produisent à la louche 3000 kwh annuels mais bien entendu surtout l’été et en mi saison ensoleillée.
En réalisant ce type de montage vous allez «*perdre*» 1500 kwh l’été que votre chauffe eau ne pourra absorber (chez nous pour deux l’eau chaude sanitaire c’est 1700 kwh an).
Je crois que ça vaut le coup d’acquérir un onduleur pour pouvoir utiliser la production excédentaire ne serait-ce que pour alimenter la clim l’été tout en privilégiant la recharge du ballon entre 10 et 16h. Sachant que de toutes les façons l’hiver il faudra un complément (et en ce cas le charger en heures creuses est la solution).
8 panneaux c’est l’idéal pour beaucoup car ça représente grosso modo 30% de la puissance nécessaire au Français moyen, pour de l’autoconsommation.
C’est quand même réducteur de ne pas tout auto-consommer.
Bon courage et bonne journée.
Joël.

[Jgod]

Amorti dès la 1 ère année.
https://www.vevor.fr/onduleurs-solai...p_010931991320

[Jgod]

Et avec EDF Zen Flex, heures creuses de 13 à 18h, donc une programmation de recharge du cumulus dans cette tranche horaire pourra tout à fait être maintenue toute l’année, pour moins de 14 ct d’€ le kwh…
Joël.

[titijoy3]

Amorti dès la 1 ère année.
https://www.vevor.fr/onduleurs-solai...p_010931991320

salut jgod,

a tu une batterie sur ton installation ?

[Jgod]

Bonsoir,
Absolument pas. Je dispose d’un groupe de secours en poste fixe depuis 20 ans mais pas de batteries.
Je devrais y regarder mais je crains que le retour sur investissement ne soit trop long, je suis déjà trop vieux pour me lancer dans des investissements qui ne s’amortiraient pas rapidement (64 ans et une spondylartrite ankylosante).
La question se pose pour un projet de construction à côté de notre pavillon qui est de moins en moins adapté à nos usages (134 m2 de sous sol, idem au rdc, 100 m2 d’étage et 80 m2 de grenier plus des bâtiments, donc des marches qui finissent par devenir gênantes et des surfaces importantes à entretenir et chauffer.
Nous avons donné la nue propriété à notre fils unique, nous devrons donc conserver cette maison mais nous pourrions la louer.
Dans le cas où je construirais sur le terrain voisin du nôtre je me demande si je ne m’orienterais pas vers l’autonomie complète, comme un site isolé en fait.
En effet en construction neuve ça a du sens, économiser le coût du branchement devenu ici un tantinet stratosphérique, passer le pan de couverture sud en panneaux sur 70 m2 (les panneaux devenants le matériau de couverture et ardoises au nord) et du stockage. Avec un pavillon en plein pied et garage à 20 mètres comprenant groupe de secours et accus).
Le prix des panneaux étant ce qu’il est (sensiblement 60€/m2, équivalent au prix de l’ardoise naturelle, sensiblement 30 panneaux donc 4 fois trop mais en y adossant la recharge des véhicules et en donnant aux locataires de notre maison le surplus ce ne serait pas couillon.
Et dans tous les cas je serai claqué avant les panneaux, au pire des accus seront à remplacer mais en économisant entre 2 et 3000€ d’EDF annuels plus 4000€ de gasoil ce ne serait plus vraiment un souci.
J’y pense vraiment et pour l’instant je m’attelle à acquérir ce beau terrain (4000 m2 orienté sud face la seine dont 3/4 non constructible car inondable, idem chez nous d’ailleurs).
Si nous devions lancer un tel projet il sera bien entendu extrêmement réfléchi, et je viendrai ici vous l’exposer avec un argumentaire complet.
Je crois qu’en construction neuve ça peut être tenté aujourd’hui. On a besoin de 80 à 120 m2 si on souhaite y intégrer un logement indépendant pour un auxiliaire de vie, ici la nappe est à 4.60 mètres sous mes pieds, je dispose d’une PAC eau/eau d’avance et dans tous les cas ça se trouve pour trois sous sur LBC car les clients peinent à les faire dépanner et les sources se tarissent. Plus un bon poêle à pellets au cas où et trois monosplits pour la clim et le chauffage de secours.
J’y pense vraiment. Je reviendrai vous en parler.
Bonne soirée.
Joël.

[titijoy3]

si on ne rétrocède pas à EDF je pense qu'il est intéressant d'avoir un pack de batteries pour augmenter le rendement, de cette manière l'énergie non consommée à l'instant T est quand même produite et stockée pour être consommée plus tard, le retour sur investissement est ainsi plus court malgré le surcoût

[salagou]

ok merci,
je vais calculer le nombre de panneaux nécessaires (en parallèle, ce sont des panneaux 200v) pour produire le courant suffisant pour alimenter la résistance du chauffe-eau dans des conditions correctes.
on ne cherche pas le performance, juste un montage le plus simple possible sans achat d'onduleur, c'est davantage pédagogique.
Sinon, pour l'onduleur, pour mes panneaux c'est plutôt qq chose dans le genre https://allo.solar/onduleur-reseau-2...row-power.html avec une tension d’entrée plus élevée, un peu plus cher...

[titijoy3]

ok merci,
je vais calculer le nombre de panneaux nécessaires (en parallèle, ce sont des panneaux 200v) pour produire le courant suffisant pour alimenter la résistance du chauffe-eau dans des conditions correctes.
on ne cherche pas le performance, juste un montage le plus simple possible sans achat d'onduleur, c'est davantage pédagogique.
Sinon, pour l'onduleur, pour mes panneaux c'est plutôt qq chose dans le genre https://allo.solar/onduleur-reseau-2...row-power.html avec une tension d’entrée plus élevée, un peu plus cher...

il est vrai que se passer d'onduleur peut être intéressant pour éviter les pertes (fonctionnement de l'onduleur, ventilateurs de refroidissement quand il y en à), en plus du coût de l'appareil