Le choix entre un montage en série ou en parallèle des panneaux solaires dépend des tensions cibles, des conditions d'ombrage et de la compatibilité avec la batterie. Pour le stockage par batterie lithium, une tension de champ optimale améliore l'efficacité de la charge, réduit les pertes dans les câbles et protège les composants du système. Ce guide explique comment calculer la tension des panneaux solaires pour les systèmes de batteries et choisir le régulateur de charge solaire adapté.
Panneaux solaires en série ou en parallèle : principales différences de tension, de courant et de performance en cas d’ombrage
Comprendre la différence entre panneaux solaires en série et en parallèle commence par l'étude du comportement de la tension et du courant.
Dans un montage en série, les tensions des panneaux solaires s'additionnent tandis que le courant reste constant. Par exemple, quatre panneaux solaires de 40 V câblés en série produisent un champ de 160 V tout en conservant le même courant. Cette tension plus élevée réduit les pertes dans les câbles et améliore le rendement pour les longues distances et les systèmes MPPT.
Dans un câblage en parallèle, la tension reste constante tandis que l'intensité augmente. Quatre panneaux solaires de 40 V branchés en parallèle produisent toujours 40 V, mais l'intensité est quadruplée. Ce montage est courant dans les systèmes basse tension, mais il nécessite des câbles de plus forte section.
Le principal inconvénient réside dans l'ombrage.
Si un panneau solaire d'une chaîne en série est ombragé, la production totale de la chaîne peut chuter considérablement. Dans les systèmes en parallèle, l'ombrage des panneaux n'affecte que leur propre production.
| Type de câblage | Tension | Actuel | Impact de l'ombrage | Idéal pour |
|---|---|---|---|---|
| Série | Augmentations | Constante | sensibilité accrue | Réseaux haute tension, MPPT |
| Parallèle | Constante | Augmentations | Sensibilité réduite | Systèmes compacts, PWM |
Pour les systèmes de batteries au lithium, les configurations en série sont souvent préférées car une tension plus élevée améliore l'efficacité de la charge.
Comment calculer la tension en série de votre panneau solaire pour des batteries au lithium de 12 V, 24 V et 48 V
Avant de choisir le câblage, les installateurs doivent comprendre comment calculer la tension des panneaux solaires pour la charge de la batterie .
Une batterie au lithium nécessite une tension de charge supérieure à sa tension nominale. Les plages de charge approximatives sont les suivantes :
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Batterie au lithium 12 V : 14,2 V–14,6 V
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Batterie au lithium 24 V : 28,4 V–29,2 V
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Batterie au lithium 48 V : 56 V–58,4 V
Cela signifie que la tension de votre champ de panneaux solaires doit dépasser ces valeurs après prise en compte des pertes du contrôleur et des conditions météorologiques.
Par exemple:
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Un panneau solaire de 40 V peut charger une batterie au lithium de 24 V grâce à un MPPT.
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Deux panneaux de 40 V en série (80 V) conviennent aux systèmes de batteries au lithium de 48 V.
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Quatre panneaux en série peuvent produire 160 V pour les grands réseaux haute tension.
Exemple de graphique de tension d'un générateur solaire
| Système de batterie | Tension de charge minimale | Tension recommandée pour le générateur photovoltaïque |
|---|---|---|
| Batterie lithium 12 V | 14,4 V | 18V–40V |
| Lithium 24 V | 28,8 V | 40V–80V |
| Lithium 48 V | 57,6 V | 80V–150V |
Un dimensionnement correct de la tension est essentiel non seulement pour l'efficacité de la charge, mais aussi pour le choix d'un contrôleur de charge solaire compatible, comme expliqué ci-dessous.
Quel régulateur de charge solaire est compatible avec les batteries au lithium ? MPPT ou PWM pour les panneaux solaires haute tension ?
Choisir le bon régulateur de charge solaire est tout aussi important que de choisir entre un montage en série ou en parallèle des panneaux solaires.
Les régulateurs PWM fonctionnent en adaptant la tension des panneaux solaires à celle de la batterie. Ils sont abordables, mais peu efficaces pour les installations de panneaux solaires haute tension. Par exemple, si un champ de 80 V charge une batterie de 24 V via PWM, la tension excédentaire est gaspillée.
Les contrôleurs MPPT résolvent ce problème.
Un régulateur de charge solaire MPPT convertit la tension excédentaire en courant utilisable, améliorant ainsi l'efficacité de charge de 20 à 30 % dans de nombreux systèmes. C'est pourquoi le MPPT est la solution privilégiée pour le stockage d'énergie par batteries au lithium, notamment lorsque les panneaux solaires sont câblés en série.
Pour les systèmes résidentiels de secours et de stockage d'énergie, le boîtier I-BOX 48100R de Hicor Energy est compatible avec les principales marques d'onduleurs et les systèmes de charge solaire avancés. Avec plus de 6 000 cycles, un rendement aller-retour supérieur à 95 % et une architecture de stockage évolutive, il fonctionne efficacement dans les environnements solaires avec stockage nécessitant une gestion optimisée de la tension.
Comparaison entre MPPT et PWM
| Fonctionnalité | PWM | MPPT |
|---|---|---|
| Idéal pour les basses tensions | Oui | Oui |
| Idéal pour les réseaux en série | Non | Oui |
| Efficacité | Inférieur | Plus haut |
| compatibilité avec les batteries au lithium | Basique | Excellent |
Pour la plupart des installations modernes de batteries au lithium, le MPPT représente un meilleur investissement.
Pics de tension et déclassement en fonction de la température par temps froid : NEC 690.7 et règle de sécurité de 20 %
Le froid a un impact significatif sur la tension des panneaux solaires .
Lorsque les températures baissent, la tension en circuit ouvert (Voc) augmente. Cela peut entraîner un dépassement des limites de tension de l'onduleur ou du contrôleur par un champ solaire si le calcul n'est pas effectué correctement.
La norme NEC 690.7 exige que les installateurs tiennent compte de la correction de tension par temps froid lors de la conception des réseaux.
Une règle de sécurité courante dans l'industrie est celle des 20 % :
Tension maximale ajustée du générateur = tension en circuit ouvert du panneau × nombre de panneaux × 1,2
Exemple:
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Panneau solaire Voc = 50 V
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3 panneaux en série = 150 V
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Facteur de correction à froid = 150 V × 1,2 = 180 V
Si la tension d'entrée maximale de votre contrôleur de charge solaire est de 150 V, cette conception est dangereuse.
C’est pourquoi le calcul de la tension des panneaux solaires pour les systèmes de batteries doit tenir compte des ajustements climatiques.
Le système de stockage d'énergie SI LV1 de Hicor Energy est adapté aux installations résidentielles nécessitant une alimentation de secours évolutive avec une gestion intelligente des batteries. Sa conception modulaire prend en charge des capacités de 10,24 kWh à 30,72 kWh par module et simplifie l'intégration avec des panneaux solaires et des systèmes de batteries au lithium de taille appropriée.
Négliger la réduction de puissance en fonction de la température peut endommager l'équipement, annuler les garanties et réduire la fiabilité à long terme.
Conclusion : Solutions de stockage solaire Hicor Energy
Hicor Energy propose des produits de batteries au lithium de pointe, notamment l'I-BOX 48100R , le SI LV1 et des systèmes de stockage évolutifs conçus pour l'intégration de panneaux solaires, l'alimentation de secours et la gestion efficace de l'énergie dans le monde entier.
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