WikiSun : définitions techniques des installations photovoltaïques

Comprendre et analyser la fiche technique d'un panneaux solaire pour définir le MPPT.

Définitions :

WP ou WC -> Puissance crête (Wp) La puissance maximale d’un panneau solaire, exprimée en watts (W), correspond à la puissance qu’il peut produire dans les conditions de test standard STC : une température de cellule de 25 °C et un rayonnement solaire de 1 000 W/m².

Dans la réalité, ces conditions sont rarement réunies en permanence. En plein soleil, la température d’un panneau peut dépasser 60 °C, ce qui réduit légèrement son rendement, tandis que les nuages ou une baisse de l’ensoleillement peuvent également diminuer la puissance réellement produite.

Tolérence : Une tolérance de puissance de +5 % signifie qu’un panneau solaire peut fournir une puissance légèrement supérieure à sa puissance nominale. Par exemple, un panneau annoncé à 425 Wc peut atteindre jusqu’à environ 446 W dans des conditions de test favorables.

Vmpp -> Tension à puissance maximale : Le Vmpp est la tension, exprimée en volts, à laquelle le panneau solaire délivre sa puissance maximale. Cette valeur est notamment utilisée pour vérifier que les panneaux sont correctement adaptés au régulateur MPPT et pour déterminer leur configuration en série ou en parallèle.

Impp -> Intensité à puissance maximal : Le Impp est le courant, exprimé en ampères, fourni par un panneau solaire lorsqu’il fonctionne à son point de puissance maximale. Cette valeur permet notamment de vérifier que le courant du champ solaire reste compatible avec les limites du régulateur MPPT.

Pour rappel, la puissance se calcul celon la formule suivante : P (Watt) = I (Ampère) x V (Volt) 

Ainsi, un panneau soumis à une tension de 39 V et qui délivre 8.9 A produira instantanément 39 x 8.9 = 347 W

Voc -> Tension à vide : c'est la tension, exprimée en volt, qui est mesurée au borne d'un panneau lorsqu'il n'est connecté à aucun onduleur. C'est une valeur importante pour vérifier que la tension maximale du champ solaire reste compatible avec l'entrée du régulateur MPPT ou de l'onduleur solaire.

Isc -> Intensité de court-circuit : c' est le courant de court-circuit, exprimé en ampères, qu’un panneau solaire peut délivrer lorsque ses bornes sont directement reliées entre elles. Cette valeur est importante pour dimensionner correctement les câbles, protections et régulateurs en tenant compte du courant maximal possible.

Courbe I V : tension, courant et puissance

Chaque panneau solaire possède une courbe I-V, c’est-à-dire une courbe qui montre la relation entre la tension (V) et le courant (I) qu’il peut fournir.

On y retrouve notamment les valeurs spécifiques du Voc et de l’Isc.

Les données électriques à prendre en compte sont toujours celles données dans les conditions STC, c'est à dire les conditions standard d'analyse :

Température du test : 25°C

Conditions d'irradiation (équivalent ensoleillement) : 1000 W/m²

Si ces conditions sont réunies, alors le panneau possède les caractéristiques suivantes:

Que se passe-t-il quand l'ensolleillement ou la température varie ?

Dans des conditions de faible ensoleillement (courbe grise), le panneau produit peu de courant (Ampère).

A l'inverse, lorsque l'ensoleillement est important (courbe rouge), le panneau produit plus de courant (Ampère) 

On retiendra donc :

Plus l’ensoleillement est important, plus le panneau peut produire de courant et donc de puissance. À l’inverse, lorsque l’ensoleillement diminue, par exemple à cause des nuages ou en début et fin de journée, la puissance disponible baisse également.

Pour rappel : P (puissance) = V (tension) x I (courant)

Variation de la température

La température influence surtout la tension du panneau : lorsqu’il chauffe (courbe bleu), sa tension diminue légèrement, ce qui réduit sa puissance maximale. 

À l’inverse, par temps froid (courbe grise), la tension augmente et le panneau peut atteindre de très bonnes performances. ...

On retiendra donc :

Plus il fait froid, plus le panneau peut produire de la  puissance.

À l’inverse, lorsque qu'il chauffe (et c'est souvent le cas quand il est au soleil),plus la puissance disponible baisse.

Pour rappel : P (puissance) = V (tension) x I (courant)

C'est la raison pour laquelle un panneau de 425 Wc ne produira qu'environ 395 Watt lorsqu'il est soumis à de l'ensoleillement.  

Qu'est-ce que la fonction MPPT

La courbe I-V nous donne des informations techniques importantes sur les caractéristiques électriques propres à chaque panneau solaire, notamment l’évolution du courant en fonction de la tension et de l'ensoleillement

Mais elle permet surtout de tracer la courbe de puissance (courbe verte), qui est généralement plus facile à interpréter.

Pour rappel, la puissance se calcule selon la formule :

P (W) = V (V) × I (A)

À chaque point de la courbe I-V correspond donc une puissance. La courbe de puissance permet alors de visualiser directement à quelle tension le panneau fournit sa puissance maximale. C'est le Vmp.

Et c’est ici que nous allons casser une idée reçue : un panneau solaire ne fonctionne pas en envoyant simplement une tension fixe vers l’onduleur.

Lorsqu’il est raccordé à un onduleur ou à un régulateur MPPT, c’est celui-ci qui fait fonctionner le panneau à une certaine tension. Pour cette tension donnée, le panneau fournit alors un certain courant. La combinaison de cette tension et de ce courant détermine la puissance récupérée :

P = V × I

C’est précisément ici qu’intervient la fonction MPPT. L’onduleur fait varier en permanence la tension de fonctionnement du panneau afin de rechercher le point où la puissance récupérée est la plus élevée.

Cette tension particulière est appelée Vmp ou Vmpp, c’est-à-dire la tension au point de puissance maximale. Associée au courant Imp ou Impp, elle permet au panneau de fournir sa puissance maximale, Pmax.

Recherche permanente du point de puissance :

Comme nous l’avons vu précédemment, la puissance produite par un panneau solaire varie principalement en fonction de la température et de l’ensoleillement.

Or, ces deux paramètres évoluent constamment au cours de la journée : les matinées sont généralement plus fraîches, les panneaux chauffent progressivement dans l’après-midi, et l’ensoleillement peut varier rapidement avec le passage des nuages.

La puissance disponible n’est donc jamais totalement fixe : elle évolue en permanence en fonction des conditions réelles auxquelles le panneau est soumis.

Par exemple, 3 courbes de puissance différentes 

Voici trois courbes de puissance différentes pour un même panneau solaire au cours d’une journée. On constate clairement que lorsque les conditions climatiques changent, la puissance disponible évolue elle aussi.

Puisque c’est l’onduleur qui détermine la tension de fonctionnement du panneau, il doit donc adapter en permanence cette tension afin d’aller chercher le point où le panneau fournit le plus de puissance possible.

C’est précisément le rôle du MPPT – Maximum Power Point Tracking, que l’on peut traduire par recherche du point de puissance maximale.

En pratique, l’onduleur ajuste continuellement la tension appliquée au panneau pour suivre l’évolution des conditions de température et d’ensoleillement et ainsi extraire, à chaque instant, le maximum de puissance disponible.

Le rôle du MPPT est donc simple à comprendre : chercher en permanence la meilleure tension de fonctionnement pour extraire le maximum de puissance disponible du panneau solaire.

Vous cherchez un régulateur solaire MPPT ?

Le fonctionnement MPPT, qui recherche en permanence le point permettant d’extraire le maximum de puissance disponible du panneau, est donc nettement plus performant que le mode PWM, encore présent sur de nombreux régulateurs d’entrée de gamme.