Recharger sa batterie au soleil

Pour recharger sa batterie au soleil, il faut au moins un panneau et un chargeur solaire. A cela peut s’ajouter un Wattmètre ou un Cycle Analyst qu’il est possible d’insérer dans le branchement pour contrôler les différentes valeurs (tension en V, intensité en A, puissance en W) en sortie panneau ou en sortie chargeur. Les panneaux solaires diffèrent par leur taille ce qui influe sur leur puissance (50W, 100W, 120W et 160W). L’inclinaison de ces panneaux par rapport au soleil a une grande influence sur la rapidité de la charge.

1. Les panneaux, l’importance de leur position

1.1 Les panneaux

Panneau solaire 12V 50W semi flexible :Dimensions : 670 x 515 x 2mm
Masse : 2.5 kg
Panneau solaire 12V 100W semi flexible :Dimensions : 1225 x 510 x 2mm
Masse : 3 kg
Panneau solaire 12V 120W semi flexible :Dimensions : 1120 x 670 x 2mm
Masse : 3.9 Kg
Panneau solaire 12V 160W semi flexible ETFE :Dimensions : 1510 x 670 x 3mm
Masse : 5.6 Kg
panneau solaire

La taille des panneaux influe sur la puissance qu’ils développent mais leurs performances sont proportionnelles (exemple : un panneau 100W délivre une intensité 2 fois plus importante qu’un panneau 50W).

1.2 Lecture des informations qui figurent sur le panneau

Exemple avec un panneau 160W :

  • Puissance Max = 160W
  • Imp = 8.79A représente l’intensité à la puissance max (160W)
  • Vmp = 18,2V représente la tension à la puissance max (160W)
  • Isc = 9.31A représente l’intensité de court-circuit. Cette valeur est obtenue en reliant les deux bornes du panneau. Pour le choix du chargeur solaire, vérifiez que ce dernier accepte en entrée une intensité supérieure d’au moins 10% à Isc.
  • Voc = 21,5V représente la tension en circuit ouvert, c’est-à-dire la tension mesurée aux bornes du panneau lorsque celui-ci n’est pas branché à l’installation. Pour le choix du bon chargeur, vérifiez que le chargeur accepte une tension en entrée supérieure à Voc d’au moins 10%.

Conclusion, pour utiliser le chargeur adéquat il y a 2 paramètres à prendre en compte : Isc et Voc

1.3 Position du panneau

La position du panneau a une grande importance sur le temps de charge de la batterie. Pour vérifier cela, nous avons réalisé plusieurs essais dans les mêmes conditions d’ensoleillement avec 3 positions de panneaux différentes (schéma ci-dessous).

Différentes inclinaisons de panneaux solaires

D’après ces essais, le panneau atteint son rendement maximum avec la position inclinée, c’est-à-dire lorsque le rayon du soleil est perpendiculaire au panneau. Le panneau perd environ 20% de rendement avec une position verticale (perpendiculaire au sol) et jusqu’à 65% avec une position horizontale.

Vous l’avez compris, il sera intéressant de prévoir un pivot sur la structure portant le panneau afin de pouvoir l’incliné perpendiculairement au rayons du soleil pour obtenir le rendement de charge maximum.

2. Les chargeurs Solaires

Les chargeurs solaires proposés par OZO sont équipés de la technologie MPPT (Maximum Power Point Tracking) et d’un rehausseur intégré (boost controller). La recherche du point de puissance maximum est réalisée de façon électronique, sans aucun dispositif ou système mécanique. Le chargeur MPPT mesure et compare en permanence, la tension délivrée par le panneau avec celle de la batterie. Il calcule alors le niveau de puissance maximum que le panneau peut délivrer à la batterie en rapport à la phase d’absorption de la batterie. A partir de cette valeur, il détermine la tension de charge la plus adaptée afin d’avoir le rendement maximum au niveau du courant de charge vers la batterie.

La plupart des chargeurs MPPT modernes permettent d’obtenir des rendements situés entre 92% et 97%. Un chargeur MPPT permet d’obtenir généralement 30% de puissance supplémentaire en hiver ou par ciel voilé et 15% en été par rapport à un chargeur PWM.

Tous les chargeurs solaires proposés par OZO intègrent aussi un pont rehausseur « Boost controller » dont le rôle est de pouvoir utiliser un panneau solaire délivrant une tension inférieure à la tension de la batterie à recharger. Vous pourrez par exemple recharger une batterie 48V Lithium avec un seul panneau de 12V. C’est cette fonction Boost qui offre aux chargeurs OZO et Genasun un avantage de taille par rapport aux chargeurs concurrents car cette fonction permet de diminuer la surface de panneaux solaires (surface PV) ce qui est très pratique lorsque les panneaux sont installés sur un bateau, une petite remorque de vélo, un trike, un camping car….

Avec un chargeur solaire classique vous devez avoir une tension en sortie panneaux plus élevée que la tension de la batterie à recharger, ce qui peut engendrer une grande surface PV si la tension de la batterie est de 36V, 48V ou plus. Avec un chargeur solaire disposant de la fonction Boost comme c’est le cas sur les chargeurs Genasun ou OZO, la surface PV peut être divisée par 3x ou 4x en fonction de la tension de la batterie à recharger. Notez que mise à part le gain de place, l’économie est importante car certes le chargeur MPPT Boost est plus cher qu’un chargeur PWM ou MPPT classique mais vous avez besoin de moins de panneaux PV si vous avez à recharger une batterie de 24V, 36V, 48V, 60V ou 72V.

Chargeur Genasun 36V Waterproof IP68 :

Ce chargeur solaire MPPT Boost est prévu pour la recharge des batteries 36V Lithium (LiMn ou LiFePO4) ou Plomb. Le choix de la technologie de la batterie est à faire lors de votre commande car ce chargeur étant étanche IP68, il ne sera pas possible de modifier le réglage de la courbe de charge lorsque vous passez d’une batterie à une autre. Du fait de son étanchéité IP68, nous conseillons ce chargeur pour les applications sur bateau ou sur les installations exposées à la pluie.

Chargeur GENASUN 36V Waterproof IP68 pour recharger batterie au soleil
Chargeur Genasun 48V Waterproof IP68 :

Ce chargeur solaire MPPT Boost est prévu pour la recharge des batteries 48V Lithium (LiMn ou LiFePO4) ou Plomb. Le choix de la technologie de la batterie est à faire lors de votre commande car ce chargeur étant étanche IP68, il ne sera pas possible de modifier le réglage de la courbe de charge lorsque vous passez d’une batterie à une autre. Du fait de son étanchéité IP68, nous conseillons ce chargeur pour les applications sur bateau ou sur les installations exposées à la pluie.

Chargeur GENASUN 48V pour recharger batterie au soleil
Chargeur générique OZO MPPT Boost 300W 24V-72V :

Le chargeur OZO générique 300W MPPT boost a l’avantage de disposer d’un écran de contrôle permettant à l’utilisateur de régler lui-même la tension de charge en sortie chargeur et par conséquent de pouvoir utiliser le même chargeur avec plusieurs batteries de tensions différentes et de technologies différentes. Vous pouvez donc utiliser un seul chargeur pour charger la batterie 36V de votre trottinette électrique, puis la batterie 48V de votre vélo ou la batterie 24V de votre chariot de Golf ou de votre tondeuse que ces batteries soient de technologie Lithium ou Plomb.

Vous pourrez recharger toutes  les batteries ayant une tension nominale comprise entre 24V et 72V.

Le seul inconvénient de ce chargeur est qu’il n’est pas étanche à l’eau (IP54).

Chargeur générique OZO MPPT Boost 300W 24V-72V, pour recharger batterie au soleil
Chargeur générique OZO MPPT Boost 600W 24V-72V :

Le chargeur OZO générique MPPT boost 600W dispose des même avantages que le chargeur 300W OZO mais délivre une puissance deux fois plus importante.

Alors que le chargeur OZO 300W peut être relié à un panneau de 12V pour recharger une batterie de 24V, 36V, 48V, 60V ou 72V, il faudra minimum 24V en entrée du chargeur 600W pour que celui-ci fonctionne.

Vous pourrez recharger toutes  les batteries ayant une tension nominale comprise entre 24V et 72V.

Ce chargeur n’est pas étanche à l’eau (IP54).

Chargeur générique OZO MPPT Boost 600W 24V-72V pour recharger batterie au soleil

3. Schémas de câblage

3.1 Cablage des chargeurs Genasun

Câblage des chargeurs GENASUN, branchement panneau solaire, batterie vers le chargeur

Les chargeurs Genasun disposent d’une entrée panneau avec 2x fils et d’une sortie vers la batterie avec 2x fils. Le branchement est très simple. Pour plus d’informations, se referrer à la notice.

3.2 Câblage des chargeurs OZO MPPT Boost (300W et 600W) :

Très simple à câbler, on retrouve là aussi deux fils pour l’entrée panneau et deux fils vers la batterie. Faire attention au sens de branchement. Un écran de contrôle vous permettra de régler les seuils de charge en fonction de la batterie à recharger. Cet écran de contrôle permet aussi de suivre en temps réel le niveau de charge de la batterie. Pour plus d’informations se referrer à la notice.

Câblage des chargeurs OZO MPPT Boost, branchement panneau solaire, batterie vers le chargeur

4. Accessoires optionnels pour le suivi des performances de votre installation de recharge solaire

Pour avoir des informations sur les valeurs en sortie panneau et/ou en sortie chargeur, il est possible d’ajouter un Wattmètre et/ou un Cycle Analyst (V2 ou V3). Ces appareils vont permettre de mesurer en temps réel, le courant en sortie panneau et celui en sortie chargeur, la tension en sortie panneau, la tension de la batterie et le niveau d’énergie récupéré vous permettant ainsi d’en déduire facilement l’état de charge de la batterie (SOC) mais aussi vous permettant de régler parfaitement l’inclinaison du ou des panneaux afin d’obtenir le courant de charge le plus élevé.

Branchement batterie et panneau solaire, avec chargeur, wattmètre et cycle analyst

5. Utilisation du programme solaire sur le Cycle Analyst V3

Il est possible d’installer le programme « solaire » sur le Cycle Analyst V3. Ce setup permet d’afficher et de gérer sur un seul Cycle Analyst à la fois les paramètres de la production d’énergie (recharge solaire) ainsi que ceux de la consommation (moteur).

Ci-dessous le montage si vous disposez d’un contrôleur OZO pour le pilotage de votre moteur Brushless DC. Le shunt solaire est à brancher entre le chargeur et la batterie, puis le connecteur 6 voies du Cycle Analyst à brancher directement au sur l’entrée CA du contrôleur OZO. Le connecteur 3 voies du shunt solaire est à brancher sur l’entrée « Aux » (connecteur Blanc 3 voies) située au dos du Cycle Analyst :

Branchement batterie et panneau solaire avec Shunt et contrôleur OZO + chargeur, wattmètre et cycle analyst v3

Ci-dessous le montage si vous ne disposez pas d’un contrôleur OZO : Le Shunt universel est à brancher entre le contrôleur moteur et la batterie puis le shunt solaire est à brancher entre la batterie et le chargeur solaire :

Branchement batterie et panneau solaire avec Shunt et contrôleur + chargeur, wattmètre et cycle analyst v3

6. Etude des montages série/parallèle des panneaux

Il est possible de relier plusieurs panneaux solaires ensemble pour bénéficier d’une installation plus performante. Il existe 2 types de montage : montage en série et montage en parallèle.

6.1 Montage en série
6.2 Montage en parallèle
6.3 Analyse de ces 2 montages

Des essais ont été réalisés pour les 2 montages avec les batteries 48V et 36V dans des conditions similaires afin de comprendre leur influence sur la charge de la batterie. En sortie panneau, la valeur de l’intensité avec un montage en parallèle est 2 fois plus importante qu’avec un montage en série. En revanche, la tension est 2 fois plus importante avec un montage en série. La puissance finale est donc la même pour les 2 montages (Puissance = Tension x Intensité). En sortie chargeur, les valeurs de l’intensité, de la tension et donc de la puissance sont similaires pour le montage en parallèle et le montage en série. Conclusion, les 2 montages ont les mêmes performances de charge batterie.

Attention cependant avec le montage parallèle de rester en dessous de l’intensité max acceptée par le chargeur solaire. En effet si l’intensité en sortie panneau est trop importante, cela peut détériorer le chargeur ou faire en sorte que celui-ci interdise la charge.

7. Comparaison de différents montages à plusieurs panneaux avec des panneaux de puissances différentes

1er cas : une personne dispose de 2 panneaux qui n’ont pas la même puissance. Quel montage faire pour optimiser le temps de charge ?

Des essais ont été réalisé avec 1 panneau 100W et 1 panneau 160W pour recharger une batterie 36V 500Wh avec le chargeur OZO 300W DC-DC.

  • Avec les conditions d’ensoleillement du jour , e panneau 100W délivre une intensité de 4.5A en sortie panneau et de 1.8A en sortie chargeur

  • Le panneau 160W délivre une intensité de 6.8A en sortie panneau et de 3.4A en sortie chargeur

En branchant ces 2 panneaux en série, on obtient une intensité de 10A en sortie panneaux et de 4.2A en sortie chargeur.

En revanche, en branchant ces 2 panneaux en parallèle, on obtient une intensité de charge du montage de 10.8A en sortie panneaux et de 4.85A en sortie chargeur.

Nous ne retrouvons donc pas le comportement linéaire comme vu précédemment au chapitre 6.3. Dans cette configuration le montage parallèle est 15% plus efficace.

Conclusion : Si vous avez des panneaux de puissances différentes, il sera préférable de privilégier le montage parallèle.

2ème cas : une personne dispose de 4 panneaux de puissances égales. Quel montage faire pour optimiser le temps de charge ?

Des essais ont été réalisé avec 4 panneaux 160W pour recharger une batterie 48V avec le chargeur OZO 600W DC-DC.

  • Sous les conditions d’ensoleillement du jour de notre essai, chaque panneau 160W délivre une intensité de 6A en sortie panneau et de 2.1A en sortie chargeur (test réalisé avec un soleil un peu moins fort que pour le 1er cas).

1er montage : 4S, les 4 panneaux sont branchés en série (schéma ci-dessous) :

En branchant les 4 panneaux en série, on obtient une intensité du montage de 17.5A en sortie panneaux et de 6.2A en sortie chargeur.

2ème montage : 2S2P, 2 panneaux branchés en série, puis couplés en parallèle (2S2P) (schéma ci-dessous) :

En réalisant ce montage, on obtient une intensité de 25A en sortie panneaux et de 9A en sortie chargeur.

Conclusion, le montage 2S2P est 25% plus efficace que le montage 4S (4 panneaux en série).

3ème montage réalisé, les 4 panneaux branchés en parallèle (schéma ci-dessous) :

Montage impossible à faire fonctionner car l’intensité est trop importante pour le chargeur 300W et la tension en sortie panneaux est trop faible pour le chargeur 600W puisque celui-ci nécessite une tension d’entrée de 24V minimum.

Montage 6 panneaux, 3S2P avec le chargeur 600W OZO MPPT Boost :

Intensité de 44A en sortie panneaux et de 15.5A en sortie chargeur pour ce montage (essais réalisés en fin d’après-midi donc rayonnement non optimal).

Pour conclure ces essais, au-delà de 2 panneaux, il est préférable de privilégier des montages série/parallèle pour optimiser l’efficacité de l’installation.

De plus, ces essais nous ont prouvé que les chargeurs Genasun et OZO ont les mêmes performances de charge. C’est pour cela que nous avons arrêté de proposer la version standard non étanche du Genasun car cette version n’offrait aucun avantage par rapport au chargeur OZO.

Le chargeur OZO étant moins cher et paramétrable, il sera à privilégier sauf si vous avez besoin d’une étanchéité à l’eau et dans ce cas le chargeur Genasun Waterproof IP68 sera le plus approprié.

Par ailleurs, si vous partez sur des voyages au long court dans des régions isolées du globe, nous vous conseillons aussi le chargeur Genasun car son taux de défaillance est de l’ordre de 0%.

8. Temps de charge en fonction des batteries et des montages

Ci-dessous un tableau qui indique le temps de charge de différentes batteries en fonction des différents montages de panneaux.

BatteriePanneau 50WPanneau 100WPanneau 120WPanneau 160W
48V / 14Ah / 660Wh17h9h7h305h
48V / 21Ah / 1000Wh25h14h11h7h
36V / 14.5Ah / 500Wh12h6h5h303h30
36V / 10Ah / 360Wh8h4h304h2h30

Ci-dessous un tableau qui indique le temps de charge pour recharger sa batterie au soleil, pour une installation avec 2 panneaux (série ou parallèle) : Les temps de charge dans cette configuration sont réduits par 2.

Batterie2 Panneau 50W2 Panneau 100W2 Panneau 120W2 Panneau 160W
48V / 14Ah / 660Wh8h304h303h452h30
48V / 21Ah / 1000Wh12h307h5h303h30
36V / 14.5Ah / 500Wh6h3h2h451h45
36V / 10Ah / 360Wh4h2h152h1h15

Ci-dessous un tableau qui indique le temps de charge de votre batterie pour une installation avec 4 panneaux (2S2P).

Batterie4 Panneau 50W (2S2P)4 Panneau 100W (2S2P)4 Panneau 120W (2S2P)4 Panneau 160W (2S2P)
48V / 14Ah / 660Wh4h152h151h501h10
48V / 21Ah / 1000Wh6h153h302h451h45
36V / 14.5Ah / 500Wh3h1h301h201h
36V / 10Ah / 360Wh2h1h151h40min

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