PWM contre MPPT

PWM vs MPPT: Lequel est le meilleur?

Nous avons appris les fonctionnalités des deux contrôleurs (PWM et MPPT) dans les chapitres précédents. Nous avons bien noté que PWM ne convertit pas la tension supplémentaire en courants, ce qui entraîne de faibles taux de conversion de puissance. En d'autres termes, PWM ne transfère pas toute l'énergie collectée par les panneaux solaires aux batteries, mais MPPT suit toujours le point de puissance maximum des panneaux et ajuste ses courants et sa tension en conséquence afin de pouvoir transférer toute l'énergie collectée par le panneau solaire. à la batterie.

PWM contre MPPT

PWM contre MPPT

Un exemple concret l'expliquera clairement:

La formule physique de base:

Puissance (watts) = V (volts) x I (ampères)

Si nous utilisons un panneau solaire nominal de 12 V, 100 W pour charger un système de batterie 12 V, le Vmp réel est de 17 V et nous pouvons calculer sa sortie de courant:

I = Puissance / V

I = 100/17 = 5.88 ampères

Nous savons maintenant que la sortie du panneau est de 17V et 5.88A.

Scenario 1 : Le système photovoltaïque est avec contrôleur de charge solaire PWM.

PWM ramènera la tension à la tension de charge de la batterie - environ 14V. Après avoir traversé le PWM, l'énergie solaire ne reste que 14V et 5.88A.

C'est:

P = V x I = 14 x 5.88 = 82.32 W

Scenario 2 : Le système photovoltaïque est avec le contrôleur de charge solaire MPPT.

Le MPPT fait non seulement descendre la tension à 14 V, mais augmente également le courant, de sorte que la puissance équivaut presque à la mise hors tension.

Donc, si la tension diminue de 17/14 = 1.21

Ensuite, le courant vers la batterie augmente de 1.21, nous obtenons

5.88 x 1.21 = 7.11 A

Puissance totale

P = 14 x 7.11 = 99.54 W

Dans cet exemple, l'énergie gaspillée par PWM est

99.54 - 82.32 = 17.22 W

Près de 20% d'énergie n'a pas été convertie en énergie chimique de la batterie. Si nous considérons le scénario dans un grand panneau solaire, la perte pourrait être énorme.

Il est donc préférable d'utiliser MPPT pour les grands panneaux solaires.

6.2 Les atouts du MPPT

a) Haute efficacité de conversion

Si votre système photovoltaïque est livré avec un grand panneau solaire, MPPT serait le meilleur choix pour augmenter la conversion de l'énergie solaire, en particulier par temps froid, car la tension du panneau augmentera à mesure que la température baisse. Le taux de conversion MPPT pourrait passer de 20% à 40%. C'est une énergie verte et gratuite qui permet vraiment d'économiser de l'argent sur votre facture.

Panneau solaire à distance

Panneau solaire à distance

b) Diminution des pertes d'énergie dans les câbles ou réduction des coûts d'achat des câbles.

S'il vous plaît rappelez-vous Formule de la loi d'Ohm

V (Volts) = R (Ohm) x I (Ampères)

Puissance de sortie P(Watts) = V (Volts) x I (Ampères)

So

Perte de résistance PR(Watts) = R (Ohm) x I2 (Ampères)

Ensuite, si vos panneaux PV sont installés à une longue distance de votre parc de batteries, la perte de puissance de la résistance du câble est considérable (PR = R x I2  ). Ici, R représente la résistance des câbles. R augmente avec la longueur du câble:

Formule de résistance de câble

Formule de résistance de câble

Mais si nous doublons la tension du panneau solaire en les câblant en plus de séries, selon P = V x I, il n'y a pas de changement de la puissance de sortie totale P, donc le courant à travers le câble je devrais être la moitié.

Enfin, la résistance PR(Watts) = R (Ohm) x I2 (Ampères) sera un quart qu'avant.

En fait, avec MPPT, vous pouvez augmenter encore la tension du panneau solaire pour réduire le flux de courant.

Dans ce cas, nous augmentons la tension du panneau pour réduire la perte de résistance à travers les câbles, et comme nous utilisons MPPT, qui suit toujours pour récupérer la puissance maximale des panneaux, nous n'avons pas de perte de tension comme PWM peut avoir.

Nous pourrions revoir ce sujet sous un autre aspect. Si vous ne pouvez pas augmenter la tension des panneaux, vous devez trouver une solution pour réduire la résistance du câble, car résistance = résistivité × longueur / surface, il semble que le seul moyen soit d'utiliser des câbles avec de grandes surfaces transversales, et ce sera un autre énorme somme d'argent à dépenser.

Pour récapituler, quand il s'agit de petits systèmes, PWM est une bonne solution car il est peu coûteux, mais pour les grands systèmes, afin d'améliorer les taux de conversion et de ne pas gaspiller la capacité des panneaux solaires à exploiter l'énergie solaire, MPPT est préférable. Le MPPT serait toujours appliqué aux systèmes de puissance plus élevée.

6.3 Avantages et inconvénients

L'apprentissage des informations bien informées du contenu précédent est nécessaire avant de prendre la décision d'acheter un contrôleur de charge solaire pour votre système PV. Un tableau de comparaison, énumérant la différence entre PWM et MPPT, est également suggéré. Nous avons donc rassemblé leurs avantages et leurs inconvénients pour que vous puissiez les examiner plus facilement.

AvantagesInconvénients
PWM
  • La technologie PWM est disponible dans les systèmes PV depuis longtemps et est une technologie relativement stable et mature
  • Ils sont rentables et abordables pour la plupart des consommateurs
  • PWM peut supporter jusqu'à 60 ampères de charge actuellement
  • La plupart des PWM ont une structure de dissipation thermique raisonnable qui leur permet de fonctionner en continu
  • PWM est disponible en différentes tailles pour s'adapter à une large gamme d'applications
  • Si PWM est appliqué aux systèmes solaires photovoltaïques, la tension du panneau solaire doit correspondre à celle du groupe de batteries
  • La capacité de charge actuelle d'un seul PWM n'a pas été développée et n'est toujours que de 60 ampères
  • Certains contrôleurs de charge PWM de petite taille ne peuvent pas être répertoriés UL en raison de leur mauvaise conception de la structure
  • Certains PWM de plus petite taille n'ont pas de raccords de conduit
  • PWM a parfois des problèmes d'interférence de signal. Les contrôleurs génèrent du bruit dans la télévision ou les radios
  • PWM limite dans une certaine mesure l'expansion des systèmes solaires photovoltaïques
  • Il ne peut pas être appliqué aux panneaux solaires hors réseau haute tension
MPPT
  • MPPT maximise la conversion de l'énergie solaire à partir de panneaux photovoltaïques, et les taux peuvent être 40% plus efficaces que PWM
  • MPPT peut être utilisé dans les cas où la tension du panneau solaire est supérieure à la tension de la batterie.
  • MPPT peut supporter jusqu'à 80 ampères de courant de charge
  • MPPT offre des garanties plus longues que PWM
  • MPPT ne limite pas l'expansion des panneaux solaires dans le système
  • MPPT est la seule solution pour un système d'énergie solaire hybride
  • MPPT sont plus chers que PWM. Le prix de certains modèles est le double de celui d'un contrôleur de charge PWM
  • Étant donné que MPPT a plus de composants et de fonctions, sa taille physique est plus grande que PWM.
  • Les MPPT sont plus compliqués, donc la plupart du temps, nous devons suivre un guide lors du dimensionnement du panneau solaire
  • Le contrôleur solaire MPPT oblige constamment le panneau solaire à être câblé en chaînes

6.4 Chaque installation solaire photovoltaïque a-t-elle besoin d'un contrôleur de charge?

La réponse est non.

En règle générale, si votre panneau solaire est inférieur à 5 watts pour chaque batterie de 100 ampères-heures, vous n'avez pas besoin d'un contrôleur de charge solaire.

Voici une formule que nous pouvons utiliser:

Quotient = capacité de la batterie (ampère-heure) / imp du panneau solaire (ampères)

Si le quotient est supérieur à 200, vous n'avez pas besoin d'un contrôleur; sinon, vous feriez mieux d'installer un contrôleur.

Par exemple, si vous avez une batterie de 200 Ah et un panneau de 20 W, le quotient serait de 200 / 1.18 = 169.5; dans ce cas, vous avez besoin d'un contrôleur.

Si vous avez une batterie de 400 Ah et un panneau de 10 W, le quotient serait de 400 / 0.59 = 677.9; dans ce cas, vous n'avez pas besoin d'un contrôleur.