Solution adoptée pour cette installation

Nous avons une installation en montage en "série" de 2 batteries lithium de 12 Volts ce qui représente 24 volts et 520 Ah, la charge est produite par un alternateur 120 Ah sur le moteur avec deux répartiteurs de charge + un générateur 230 volts diesel 7,5 kVA - 37,5 A relié à un chargeur "Mastervolt Mass" 24/100 - 100 Ah. Ainsi qu'un convertisseurs/sinusoïdaux 24/2500 "Mastervolt Mass" de 24 V.DC vers 230 V.CA.
Le tout avec la possibilté de mettre une prise de quai avec commutation automatique, transformateur d'isolement et disjoncteur différentiel.
Le prix du gasoil, le bruit et l'aspect pas vraiment écologique du générateur ainsi que l'absence fréquente de prises de quai nous encouragent à l'installation de PV en fonction des contraintes existantes.

Pour qualifier un courant électrique et son déplacement dans un conducteur, les scientifiques ont élaboré différentes unités de mesure, à savoir :

• La tension électrique, notée U et mesurée en volts (V),
• l’intensité électrique, notée I et mesurée en ampères (A),
• la puissance électrique, notée P et mesurée en watts (W),
• la résistance, notée R et mesurée en ohms (Ω).

Panneaux solaires photovoltaïques : branchement série, parallèle ou hybride ?

Chaque montage a évidemment ses avantages et ses inconvénients. Ainsi, on ne peut pas dire que l’un est meilleur que l’autre, dans l’absolu. D’ailleurs, on s’aperçoit même que l’idéal est parfois un mix des deux, une forme de montage hybride comme nos batteries. Mais encore une fois, tout ceci est fonction de ce que vous voulez faire de votre installation photovoltaïque.

• La tension « côté charge » (côté batterie ou côté réseau), que l’on aura à alimenter (220V, 48V, 24V, 12V, …) ?
• Comment calculer la puissance donc nous avons besoin ?
• le meilleur point de fonctionnement des modules photovoltaïques, ainsi que les caractéristiques de l'onduleur ou du régulateur ?
• est-il recommandé de limiter l'intensité par rapport à la capacité totale du parc quand il s'agit de batteries acides, AGM ou Gel ?
• les besoins en énergie qui est le produit de la puissance (W) par le temps (h). W x h = Wh ?
• pour une tension de 24 Volts avec quelle puissance peut-on travailler ?

Important, au delà de 50 volts en condition sèche, ou 25 volts en condition humide, le seuil de dangerosité devient préoccupant. En effet, en cas de contact électrique entre vous et votre installation électrique, le courant traversant votre corps pourrait vous être fatal, aussi bien de manière directe, qu’indirecte.
En courant alternatif, le seuil de dangerosité en milieu sec se situe ainsi à 50 V contre 120 V pour le courant continu (tension de contact maximale admissible pendant 5 secondes). Au niveau de l'intensité, le seuil de danger est de 30 mA (seuil de paralysie respiratoire) à 50 mA (seuil de fibrillation cardiaque irréversible). En conclusion, la tension délimite le risque.

• Le montage en série des panneaux photovoltaïques est sans conteste le type de montage le plus utilisé. Et ce, surtout lorsqu’on souhaite produire de l’électricité en 230 volts, que ce soit pour la revendre sur le réseau, ou l’autoconsommer dans sa maison.
• L'avantage du montage en parrallèle des panneaux photovoltaïques est de pouvoir rester en basse tension. En effet, lorsque tous les modules sont branchés, la tension résultante de cet ensemble de panneau est égal à la tension d’un seul panneau. Par contre, le courant total est quant à lui égal à la somme des courants fournis par chacun des panneaux celui-ci peut devenir très intense !


Types de raccordement des panneaux


• En restant en basse tension on peut être en autonomie totale car notre prééquipement est conçu en 24 volts avec un convertisseur 24/230 volts et donc nous n'avons pas besoin de tension (U) mais d'intensité (A), de puissance (P) pour maintenir la charge des batteries comme pour notre alternateur à savoir qu'un parc de batterie Gel de 460 Ah réclame un chargeur d'au moins 56 A. Comme sur une voiture ou dans notre cas notre générateur nous avons juste besoin de conducteur plus gros; on aurait pu mettre 2 régulateurs pour diviser par 2 l'intensité mais dans notre cas cela revient plus cher.


Section de câble en parallèle


• Dans tous les cas, ce qui est séduisant en parrallèle, c’est qu’il n’y a en théorie plus de risques d’électrocution c’est donc une installation bien plus sécuritaire que le montage en série, de ce point de vue.
• Les cycles de charge des batteries "gel" sont bien plus importants si on les maintient en charge permanente avec une puissance nominale en plein soleil ce qui représente une charge lente pendant la journée. Durée de vie en cyclage élevée (500 à 1600 cycles à 80 % de décharge)

Les panneaux solaires

Nous avons pris plusieurs critères pour sélectionner nos panneaux :

• L'origine de fabrication du panneau photovoltaïque : Européen, Américain, Asiatique,
• la puissance crête par mètre carré (Wc/m²),
• la puissance en kWh à l’année dont nous avons besoin en tenant compte des contraintes d'un bateau,
• la garantie de performance linéaire sur 25 ans et sur le rendement photovoltaïque,
• la type du panneau photovoltaïque : amorphe, monocristallin, polycristallin, souple, rigide,
• la surface disponible et la position pour la pose des panneaux,
• le rendement en %, la tension de puissance nominale (Vmpp), l'intensité de puissance nominale (Impp) d'un module,
• test de corrosion au brouillard salin à la Norme IEC, marquage CE, panneau recyclable.

Nous avons donc retenu la marque "Dualsun" et le type : "FLASH 375 Half-Cut Black", chaque panneau représente une Puissance de (375 W) pour une Tension de (34,1 V) et une Intensité (11,1 A), (T x I = P).
Donc, 6 panneaux photovoltaïque (PV) représentent (6 x 375 W) = 2 250 kilowatt-crête (kWc) de puissance maximum.

Pour fixer les panneaux nous avons adopté le même principe que pour les camping-cars des supports qui résistent au vent avec Sika-Flex colle.

Les panneaux étant équipés de prises MC4 nous avons mis ((U = 34,1 V), (ΔU = 0,68 V), (ƒ = 1,6x10⁸ le mètre) - (p1 = 375 Wc - i1 = 11,1 A - s1 = 1,6 mm²) 6 rallonges en 4 mm² par sécurité, des protections courant inverse soit 6 diodes anti-retour MC4 , les diodes de blocage évitent que le flux de courant soit inversé entre les panneaux reliés en parallèle. Ensuite, traverser 3 presse-étoupes en plastique pour connecter les câbles "Plus" vers un bornier avec fusibles et les câbles "Moins" vers une barre omnibus pour mettre nos panneaux en parrallèle avec quelques cosses et colliers.

La protection à la sortie des panneaux

Le porte-fusible Mega-Fuse de Victron Energy nous permettra d'accueillir 6 fusibles MEGA-fuse afin de protection efficacement l'installation !

• Courant max : 250 A,
• tension max: 70 VDC,
• poids : 450 g,
• fabricant : Victron (Pays-Bas),
• dimensions avec couvercle : 50.9 x 181.5 x 88 mm.

Les barres omnibus sont utilisées pour la distribution de courant à haute intensité et fournissent en même temps des connexions 150 A / 70 V - 6 connexions haute intensité pour batteries et/ou les équipements CC.

Les "Plus" cumulés des 6 panneaux protégés individuellement par fusible délivrent 34,1 volts et 66,06 ampères en sortie du porte-fusible. Par sécurité on a installé un commutateur Switch ON/OFF adapté à des systèmes de batterie jusqu’à 48 V et 275 A. Il dispose d’un bouton qui peut être retiré à des fins d’isolation ou de sécurité pour protéger la partie haute (timonerie) et la partie basse (moteur).

Comme conducteur nous avons installé 6 mètres ((U = 34,1 V), (ΔU = 0,68 V), (ƒ = 1,6x10⁸ le mètre) - (p2 = 2250 Wc - i2 = 66,2 A - s2 = 21,8 mm²) de câble souple de 25 mm² par sécurité du commutateur vers le MPPT Victron.

Un régulateur a MPPT a deux fonctions :

• Trouver la puissance optimale des panneaux afin de fournir le maximum d’énergie (ce que ne font pas les autres régulateurs qui sont généralement optimisés pour un seul point de fonctionnement en plein soleil),
• Adapter l’impédance entre panneaux et batteries dans le cas des installations d'autoconsommation tout en conservant l’énergie.

Contrôleurs de charge solaire

SmartSolar MPPT 150/85-Tr VE.Can (12/24V) Victron

Le contrôleur de charge SmartSolar MPPT 150/85-Tr VE.Can utilisera l'énergie produite par notre ensemble de panneau photovoltaïque pour charger notre parc de batterie automatiquement à la tension souhaitée.

Caractéristiques :

• Tension adminissible : 150 Volts,
• courant de charge nominal : 85 Ampères,
• puissance nominale PV : 2 400 watts en 24 volts,
• température d’exploitation -30° à +60°,
• affichage du niveau de charge (écran en option),
• affichage des incidents par led (surcharge, décharge profonde, court-circuit),
• protection contre la surcharge,
• protection contre la décharge profonde,
• protection contre les courts-circuits,
• protection des panneaux solaires photovoltaïques (contre les retours de charges électriques),
• protection thermique (sonde des batteries).

Le port VE.CAN permet d'interconnecter et faire communiquer plusieurs régulateur SmartSolar ensemble.
SmartSolar connexion Bluetooth® intégrée pour consulter et paramétrer toutes les données via notre smartphone.
Tr : Bornier à vis jusqu'à 35 mm².

On a choisi ce régulateur pour connecter des panneaux solaires d'une puissance totale pouvant atteindre 2 400 Wc soit supérieure aux 2 250 Wc que l'on va générer pour notre parc de batterie en 24 volts par une tension de charge :

• D’absorption de 28,8 volts,
• de maintien de 27,4 Volts,
• d’égalisation de 30 Volts.

Il nous permet de visualiser et paramétrer via l'application :

• La tension batterie,
• l’historique solaire,
• la charge de sortie,
• l’algorithme de charge flexible,
• l’option de temporisation jour / nuit,
• l’option de luminosité.

Afin de fonctionner correctement le régulateur MPPT nécessite d’avoir une visibilité directe sur la tension de la batterie. L’utilisation des répartiteurs de charge de l'alternateur ne permet pas d’envisager un fonctionnement optimal et sera donc connectée directement sur les batteries.

Que signifient Bulk, Absorption et Float de mon régulateur ?

La LED « Bulk » du régulateur signifie que la batterie est décharge à plus de 80%. Si vous avez une batterie au Plomb (GEL ou AGM), sachez que ses batteries acceptent mal les décharges profondes. Pour ne pas impacter significativement leur durée de vie, elles ne doivent pas être déchargé à plus de 30%.%. Il faut donc arrêter de consommer de l’électricité et attendre que le parc batterie se recharge et passe en « absorption » ou mieux encore, en « Float ».

La LED « ABSORPTION » du régulateur signifie que la batterie que la batterie charge, son état est supérieur à 80% de charge.

La LED « FLOAT » du régulateur signifie que la batterie est chargée à 100%. Ainsi le régulateur de charge MPPT stoppe la production du panneau. Le régulateur de charge assure le maintien de charge de votre parc batterie.

Comme conducteur nous avons installé 3 mètres ((U = 30 V), (ΔU = 0,6 V), (ƒ = 1,6x10⁸ le mètre) - (p3 = 2400 Wc - i3 = 85 A - s3 = 13,6 mm²) de câble souple de 25 mm² du MPPT Victron vers la première batterie de service.