Nous savons tous intuitivement que s'il y a de l'ombre sur une cellule de panneau solaire, cela va avoir un impact négatif sur la production d'électricité.
Mais savons nous réellement ce qui se passe (moi je ne savais pas jusqu'à ce que je me pose des questions); connaissons-nous le rôle des diodes de by-pass qui doivent (c'est à vérifier) être présentes en plus de la diode anti-retour dans un panneau solaire sérieux.
Rappel : toutes les cellules d'un panneau solaire sont montés en série.
- Cas 1, situation idéale --
quand il n'y a pas d'ombre - Cas 2 -- quand il y a de l'ombre et pas de diodes de by-pass
- Cas 3 -- quand il y a de l'ombre et des diodes de by-pass
Impact des diodes by-pass sur la sécurité :
Vu le montage en série dans un PS, la cellule à l'ombre subit une surchauffe ("hot spot") qui peut entraîner sa destruction. Les diodes by-pass servent à protéger les cellules à l'ombre.
Sans ces diodes, le panneau risquerait de prendre feu à cause de l'échauffement de la cellule occultée qui n'arrivera pas à dissiper la puissance à ses bornes.
Selon le panneau (nombre de cellules, architecture du panneau, puissance crête) et le fabricant, le nombre de dioies by-pass varie.
J'ose espérer que tous les PS vendus aux camping-caristes comportent des diodes de by-pass, mais c'est à vérifier auprès du fabricant ou du revendeur (attention : certains revendeurs ne savent pas ce qu'est une diode de by-pass ou confondent avec la diode anti-retour).
Ce nombre peut être typiquement de un, deux, trois ou cinq, et c'est une donnée que l'on trouve très rarement dans la documentation !
Rappel sur montage des PS en série ou en parallèle :
Remarque préalable : aucun régulateur solaire ne peut recharger une batterie si sa tension d'entrée (celle qui arrive des PS) est plus basse que celle de la batterie.
Un régulateur solaire classique (PWM) ne transforme pas l'énergie produite par les panneaux : l'énergie non absorbée par les batteries est perdue.
Un régulateur MPPT fonctionne comme un convertisseur de puissance : la tension perdue au niveau des panneaux solaires est récupérée pour augmenter le courant de charge des batteries.
- Branchement en série : ce branchement permet d'additionner les tensions (en volts), l'intensité (en ampères) ne bouge pas.
Si les tensions (en volts, V) s'additionnent systématiquement, c'est l'intensité (en ampères, A) la plus faible qui prime dans le cas de produits différents; il est classique, et recommandé, d'avoir deux panneaux identiques (même puissance et caractéristiques). - Branchement en parallèle : ce branchement permet d'additionner les intensités (en ampères, A), la tension (en volts, V) ne bouge pas.
- Branchement mixte : en série et en parallèle : quand gros besoin, donc beaucoup de panneaux et qu'on a la place sur le toit.
Avec un régulateur MPPT (un vrai), vérifier sa tension d'entrée max dans les spécifications et brancher les panneaux en série SI la tension totale des panneaux ne dépasse pas la tension d'entrée max du contrôleur. Un régulateur MPPT vous donnera une meilleure performance lorsque le temps n'est pas ensoleillé.
De plus les branchements en série permettent d'utiliser des fils moins gros. Par contre, on est limité au niveau courant au plus petit panneau, mais sur une plus grande plage de temps (matin, soir, nuageux, printemps, automne, etc), ce qui peut compenser et au-delà selon les circonstances.
Concrètement :
Si on a deux 2 panneaux en 12 V avec un régulateur MPPT et branchement en série, la tension d'entrée, en plein soleil, sera d'environ 2 x 18 V = 36 V et rechargera facilement une batterie à 14.4 V, mais si pas en plein soleil (souvent le cas l'hiver, ou le matin, le soir) et que vos panneaux ne fournissent que, disons 11 V chacun, alors vous aurez encore 2 x 11 V = 22 V à l'entrée du contrôleur et donc encore capable de recharger une batterie à 14.4 V, ce qui ne serait pas possible en parallèle, car seulement 11 V d'entrée.
Donc, pour moi, selon ce que j'ai compris, le meilleur compromis est le montage en série SI les panneaux solaires ont des diodes de by-pass et ce avec un régulateur MPPT de puissance suffisante; ce montage sera un peu moins efficace l'été en plein soleil car en parallèle la tension sera alors suffisante pour charger la batterie et on profitera du fait que les ampères seront additionnés. Cependant le delta ne devrait pas être trop important.
Si quelqu'un a fait des mesures dans les deux cas de figure de montage, l'été en plein soleil, l'été avec de l'ombre (ne pas oublier que l'été il fait chaud et cela va avoir un impact sur le rendement des panneaux) et l'hiver en plein soleil, l'hiver avec de l'ombre, je suis preneur de votre retour car dans ce domaine l'expérience est, à mon avis, plus probante que le raisonnement.
Nota : il faudrait aussi mesurer dans chaque cas l'éclairement en Watts par mètre carré (pas évident pour nous simples particuliers), ainsi que la température au niveau du panneau, qui dépend du montage qui a été fait, du type de panneau - souple collé ou pas, c'est-à-dire avec une lame d'air sous le panneau - !
C'est donc très difficile de déterminer quel est le meilleur montage en terme d'efficacité de charge d'une batterie, cela dépend de beaucoup de facteurs.
Rappel sur diode anti-retour :
Le jour le panneau solaire produit de l'électricité, le courant sort du panneau. Par contre la nuit, sans diode, la batterie se décharge dans le panneau, ce qui n'est bon ni pour la batterie ni pour le panneau solaire. Les panneaux solaires n'aiment pas qu'un courant électrique circule en sens inverse dans les panneaux, ce courant inverse, en plus de vider la batterie, peut endommager le panneau solaire !
Pour éviter ça, une diode qu'on appelle diode-antiretour est montée en série à la sortie du panneau solaire. Pour rappel, une diode est un petit composant électrique qui ne laisse passer le courant que dans un sens.
La diode anti-retour ne doit pas être confondue avec les diodes by-pass.
La diode anti-retour sert à protéger le panneau solaire contre le courant inverse pouvant entrer dans le panneau mais ne joue aucun rôle pour empêcher les points chauds (hot spots) dus à l'ombre et pour limiter la perte de rendement qu s'ensuit.
PS : si vous voyez une erreur, merci de me la signaler, je ne suis pas un spécialiste en énergie photovoltaïque, ce qui est écrit ci-dessus est ce que j'ai retenu de mes lectures sur ce sujet, peut-être ai-je mal interprété un document.
d'Isère Évasion sur Master L2H3
