Suivi du point de puissance maximale (MPPT) : comment augmenter le rendement de votre système solaire

Les modules solaires ne fournissent pas toujours la puissance maximale qui serait théoriquement possible. Les fluctuations du rayonnement solaire, des températures et de l'ombrage influent de manière significative sur le rendement énergétique. C'est exactement là qu'intervient le Maximum Power Point Tracking (MPPT). Vous trouverez ici tout ce que vous devez savoir sur cette technologie.

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Qu'est-ce que le suivi PowerPoint maximal (MPPT) ?

Le suivi des points de puissance maximale (MPPT) est une méthode permettant d'optimiser les performances des systèmes photovoltaïques. Il garantit que les modules solaires fonctionnent toujours à leur puissance maximale, indépendamment de l'irradiation ou de la température. En ajustant en permanence le courant et la tension, le MPPT détermine automatiquement ce que l'on appelle le point de puissance maximal et maximise ainsi le rendement énergétique du système.

Comment fonctionne le MPPT ?

Techniquement, le MPPT fonctionne grâce à un système de contrôle électronique qui surveille et ajuste en permanence le point de fonctionnement d'un module solaire. Le contrôleur MPPT mesure en continu le courant et la tension et les utilise pour calculer la puissance actuelle. À l'aide d'un convertisseur DC/DC intégré, le système modifie la charge électrique de sorte que le produit du courant et de la tension reste toujours à son maximum.

Les systèmes MPPT modernes utilisent des algorithmes qui trouvent automatiquement le point optimal et le suivent en temps réel en cas de changement de rayonnement ou de température. Cela garantit que le système solaire fonctionne toujours avec une efficacité maximale.

Comment est créé le point de travail optimal ?

Le point de fonctionnement optimal est atteint lorsque le rapport entre le courant et la tension d'un module solaire donne une puissance maximale. Lorsque la tension augmente, le courant diminue, ce qui donne une courbe courant-tension caractéristique (courbe I-V). Le point auquel le produit de la tension et du courant est le plus élevé est appelé point de puissance maximale (MPP). À ce stade, le module fournit le rendement le plus élevé que le système MPPT vise et maintient spécifiquement.

À quelle fréquence le traceur ajuste le point de fonctionnement ?

Le tracker MPPT ajuste le point de fonctionnement plusieurs fois par seconde. La fréquence exacte dépend de l'algorithme et de l'électronique utilisés, mais se situe généralement entre 100 et 1 000 réglages par seconde. Cela permet au système de réagir immédiatement et de maintenir avec précision le point de puissance maximal même en cas de changements rapides du rayonnement solaire ou de la température.

Pourquoi le MPP fluctue-t-il constamment ?

Le MPP fluctue constamment car les conditions extérieures telles que le rayonnement solaire et la température changent constamment. Un rayonnement plus élevé augmente l'ampérage, tandis que des températures élevées abaissent la tension. L'ombrage partiel ou les différentes orientations du toit influencent également les caractéristiques électriques des modules. Ces changements modifient le point de performance maximale, c'est pourquoi le système MPPT doit continuellement le rechercher et l'adapter.

Où sont utilisés les trackers MPP ?

Les trackers MPP sont utilisés partout où les modules solaires doivent fonctionner le plus efficacement possible. Ils font partie intégrante des systèmes photovoltaïques modernes et sont utilisés dans différents composants :

• Onduleur : Dans les systèmes connectés au réseau, les trackers MPP intégrés trouvent le point de fonctionnement optimal pour chaque chaîne de modules.
• Régulateur de charge solaire : Dans les systèmes hors réseau ou les solutions autonomes, les régulateurs de charge MPPT régulent la tension entre les modules solaires et le stockage des batteries et rendent le processus de charge plus efficace.
• Onduleurs hybrides : Dans les systèmes avec stockage, plusieurs trackers MPP optimisent simultanément les performances des chaînes photovoltaïques et des systèmes de stockage dans le but de maximiser l'autoconsommation et le rendement.
• Microonduleurs et optimiseurs de puissance : Pour les systèmes présentant une ombre partielle ou des pentes de toit différentes, un tracker MPP par module garantit le meilleur rendement énergétique possible.

Combien coûtent les trackers MPP ?

Des régulateurs de charge MPPT simples pour les petits systèmes solaires sont disponibles à partir de 50 euros environ. Les modèles pour systèmes de taille moyenne avec des ampérages plus élevés coûtent entre 150 et 300 euros. Les appareils à haute performance pour les grands systèmes photovoltaïques coûtent généralement entre 400 et 600 euros. Les modèles de marque de haute qualité dotés de fonctions supplémentaires telles que le Bluetooth ou la surveillance des données peuvent coûter jusqu'à 800 euros. Le coût des trackers MPP dépend de l'alimentation, de la tension et de l'équipement.

Avantages et limites du MPPT

Les systèmes MPPT offrent des avantages significatifs en termes de rendement énergétique des systèmes solaires, car ils adaptent en permanence le point de fonctionnement des modules aux conditions changeantes. En conséquence, l'efficacité augmente et le système fournit un rendement élevé et constant, même en cas d'ombrage partiel ou de variation du rayonnement. Dans le même temps, cette technologie entraîne des coûts d'acquisition plus élevés et une électronique plus complexe, ce qui peut rendre la maintenance et l'installation plus exigeantes.

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Ce à quoi vous devez faire attention lors de l'achat

Lors de l'achat d'un tracker MPP, plusieurs critères techniques et qualitatifs doivent être pris en compte pour garantir des performances et une durabilité maximales :

• Plage de tension d'entrée : Le tracker doit correspondre à la tension en circuit ouvert des panneaux solaires pour fonctionner efficacement.
• Courant de charge maximal : Le contrôleur doit être en mesure de traiter en toute sécurité le courant maximal possible provenant du système photovoltaïque.
• efficacité : Un rendement élevé de plus de 95 % réduit les pertes d'énergie et augmente le rendement.
• Nombre de traceurs MPP : Avec plusieurs chaînes de modules ou des orientations de toit différentes, il est avantageux de disposer de plusieurs dispositifs de suivi.
• compatibilité : L'appareil doit être compatible avec la batterie de stockage, l'onduleur et la tension du système (12 V, 24 V, 48 V).
• Surveillance et contrôle : Les modèles modernes offrent le Bluetooth, le contrôle des applications ou l'enregistrement des données pour une surveillance efficace.
• Caractéristiques de protection : La protection intégrée contre les surcharges, la température et l'inversion de polarité augmente la sécurité de fonctionnement.
• Qualité et garantie du fabricant : Les produits de marque offrent des périodes de garantie prolongées et une assistance fiable.

Pouvez-vous moderniser les trackers MPP ?

Les trackers MPP peuvent être installés ultérieurement si le système existant s'y prête. En particulier dans les anciens systèmes sans MPPT intégré, l'installation d'un régulateur de charge MPPT moderne ou d'un nouvel onduleur peut augmenter considérablement le rendement. Il est important que la tension et l'ampérage des modules soient compatibles avec le nouvel appareil et que le câblage réponde aux exigences les plus élevées.

Le MPPT fonctionne-t-il également lorsqu'il est ombré ?

Le MPPT fonctionne également lorsqu'il est ombré, mais avec des limites. L'ombrage partiel provoque plusieurs pics de puissance, appelés maxima locaux, sur la courbe caractéristique des modules solaires. Un algorithme MPPT simple peut sélectionner par erreur l'un de ces points au lieu du maximum global. Les systèmes modernes dotés d'un MPPT global reconnaissent cette situation, parcourent l'ensemble de la courbe caractéristique et s'assurent que le point de performance le plus élevé est utilisé.

Le MPPT offre-t-il de plus en plus de performances ?

Le MPPT fonctionne mieux dans la plupart des cas, mais pas toujours. L'avantage est particulièrement évident en cas de variation du rayonnement, d'ombrage partiel ou de températures différentes des modules. Cependant, dans des conditions idéales avec un ensoleillement uniforme et une orientation optimale, le rendement supplémentaire est faible. Dans la pratique, l'augmentation des performances grâce au MPPT se situe généralement entre 10 et 30 %, en fonction de l'emplacement, de la météo et de la configuration du système.

Le MPPT peut-il endommager les modules photovoltaïques ?

Le MPPT ne peut pas endommager les panneaux solaires. La technologie fonctionne dans les limites électriques du système et garantit uniquement une régulation optimale de la tension et du courant. Un contrôleur MPPT correctement dimensionné empêche même les surcharges car il possède des fonctions de protection intégrées telles que la protection contre les surintensités, la température et les inversions de polarité. Les dommages ne se produisent que lorsque des valeurs de tension ou de courant incorrectes ne correspondant pas aux spécifications sont utilisées.

Le MPPT est-il adapté aux petits systèmes ?

Le MPPT est utile pour les petits systèmes lorsque les conditions changent fréquemment ou lorsque le stockage sur batterie est utilisé. L'augmentation du rendement peut être particulièrement visible dans les centrales électriques à balcon ou dans les systèmes autonomes à ombrage partiel. Cependant, dans le cas de très petits systèmes à rayonnement stable et à faible sortie de module, le prix plus élevé d'un contrôleur MPPT peut à peine être amorti, ce qui signifie qu'un simple contrôleur PWM est suffisant.

Quelle est la différence entre les trackers MPP et les contrôleurs PWM ?

La différence entre les trackers MPP et les contrôleurs PWM réside dans la façon dont ils contrôlent l'énergie solaire. Un contrôleur PWM (modulation de largeur d'impulsion) fonctionne avec une tension fixe et ne peut pas ajuster dynamiquement le point de fonctionnement des modules. Par conséquent, une partie de l'énergie potentielle est perdue. Un tracker MPP, quant à lui, ajuste constamment la tension et le courant au point de fonctionnement optimal, ce qui signifie que le système solaire peut obtenir jusqu'à 30 % d'énergie en plus.

Conclusion : quand est-ce que le MPPT vaut la peine ?

Le MPPT est intéressant pour presque tous les systèmes solaires modernes, car il augmente considérablement le rendement énergétique et optimise l'efficacité du système. Cette technologie présente des avantages remarquables, en particulier lorsqu'elle est exposée à un rayonnement solaire variable, à un ombrage partiel ou à différentes orientations du toit. Le prix d'achat légèrement plus élevé est généralement rentable en raison des revenus supplémentaires générés en quelques années. Pour les propriétaires qui souhaitent tirer le meilleur parti de leur système photovoltaïque, un onduleur ou un régulateur de charge MPPT est donc une recommandation claire.

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