Choix du régulateur de charge

Pourquoi faut-il réguler la charge ?

La fonction du régulateur de charge est de protéger la batterie contre les risques de surcharge. Les régulateurs de charge classiques déconnectent la charge lorsque les batteries sont chargées alors que les régulateurs de charge hybrides dévient le trop plein d’énergie dans une résistance de débordement. Un régulateur de charge gère la recharge des batteries à 100% de leur capacité en 3 étapes (absorption-boost-floating).

Caractéristiques des régulateurs de charge

Le choix du régulateur sera déterminé en fonction des caractéristiques suivantes :

  1. La puissance (Watt)
  2. La tension d’entrée admissible (Volt)
  3. Sa capacité à gérer un circuit de délestage (dump load)
  4. Sa technologie PWM (Pulse With Modulation) ou MPPT (Maximum Power Point Tracking)
  5. Le prix

Les régulateurs de charge que j’ai utilisés

J’ai pour ma part testé et utilisé deux modèles initialement prévus pour réguler des charges photovoltaïques.

Choix initial

égulateur de charge PWM Steca PR1515J’ai tout d’abord utilisé un régulateur de charge PR1515 de la marque Steca (technologie PWM). Ce dernier fonctionnait parfaitement bien jusqu’au jour ou j’ai fait une erreur de manipulation au niveau de mon installation : j’ai reconnecté la turbine au régulateur de charge alors que la turbine était en train de tourner (donc tension élevée). La sanction fut sans appel : une douce odeur de bakélique brûlée m’informa sur le champ que je venais de griller le régulateur. Je savais que je devais arrêter la turbine avant de reconnecter le régulateur mais la turbine étant située dans la cave et mon armoire électrique au niveau 0 du chalet, j’ai péché, un peu par paresse. Ce jour là, j’ai perdu !
Ce modèle est un bon choix pour débuter une expérimentation mais vu la faible différence de prix avec les modèles présentés ci-dessous, je vous conseille d’emblée de faire le choix d’un régulateur acceptant une tension d’entrée compatible avec la tension de votre génératrice.

Mise en service aisée.

Tension d’entrée trop faible.
Pas de diversion de charge (dump load), quand les batteries sont pleines, la turbine s’emballe (elle tourne à vide)

Où acheter ?

Choix adapté

Régulateur de charge solaire MPPT-Victron-100-15 J’ai par la suite opté pour un régulateur de charge100V | 15A de la marque Victron Energy (technologie MPPT).
J’ai choisi ce régulateur principalement parce qu’il accepte jusqu’à 100 Volts en tension d’entrée. Cette valeur est compatible avec la tension produite à vide par la génératrice.
J’ai également choisi ce régulateur à cause de son prix raisonnable (environ 100 €).
Il est toutefois important de préciser que ce type de régulateur n’est pas complètement adapté à l’usage hydroélectrique, car le fait qu’il n’intègre pas dans ses fonctionnalités la gestion d’un circuit de délestage a une incidence majeure sur la turbine : quand les batteries sont pleines, la turbine tourne à vide.
On peut bien sur s’affranchir de cette fonctionnalité, c’est le choix que j’ai fait. Concrètement, quand les batteries sont chargées, c’est moi qui intervient physiquement pour arrêter la turbine afin de ne pas la laisser tourner à vide. 

VICTRON 100V – 15A – MPPT

Tension d’entrée élevée (de 100 à 150 Volts suivant le modèle).
Mise en service aisée.

Pas de diversion de charge (dump load), quand les batteries sont pleines, la turbine s’emballe (elle tourne à vide).

Où acheter ?

Pourquoi la turbine s’emballe ?

Quand les batteries sont chargées, un régulateur de charge initialement prévu pour réguler une charge photovoltaïque déconnecte la turbine, le circuit est dit « ouvert ». La génératrice ne débite alors aucun courant, le couple est quasiment nul, la turbine tourne alors « à vide », c’est à dire au maximum de sa vitesse de rotation, on appelle cela « l’emballement ». La tension aux bornes de la génératrice est alors à son maximum, gare au régulateur si les plages d’entrées sont dépassées (sinon il « grille »). Attention également aux limites mécaniques de la turbine.

A contrario, quand les batteries sont déchargées, le régulateur demande du courant à la génératrice. À ce moment là, l’excédent de vitesse se transforme en charge, le couple et le courant augmente alors que la vitesse de rotation et la tension de la génératrice s’abaisse en s’ajustant à la tension imposée par le régulateur.

Le choix du moteur de machine à laver en tant que génératrice prend ici tout son sens dans le sens ou ce moteur étant prévu pour tourner à 10 000 tr.min peut aisément supporter une vitesse de rotation prolongée de l’ordre de 5000 tr.min.

Solutions optimales

Régulateur de charge hybride

regulateur_tristar_45aLa solution optimale serait d’investir dans un régulateur de charge hybride permettant l’utilisation d’une résistance de débordement. Le régulateur TriStar TS-45 de la marque MorningStar dispose de cette option. Avec ce type de régulateur et en mode de dérivation, c’est le régulateur qui gère le trop plein d’énergie en dérivant une partie du courant vers une résistance de débordement prévue à cette fin (dump load). Avec cette technique, la turbine tourne toujours à la même vitesse et produit toujours la même quantité d’énergie. Les charges utilisées peuvent être de type immergé (on chauffe une résistance qui est plongée dans l’eau).

Configuration dump load possible.
Tension d’entrée = 125 Volts.

Mise en oeuvre un peu plus complexe.

Où acheter ?

Aller plus loin

Vanne motorisée

Vanne motorisee 2 voies - 220vOn pourrait également prendre le parti d’arrêter automatiquement la turbine lorsque les batteries sont chargées. C’est ce que je fais aujourd’hui manuellement. En utilisant une vannes motorisée, la tâche pourrait devenir automatisée. La consigne serait de surveiller la tension des  batteries : au delà d’un certain seuil, on commanderait la fermeture de l’électrovanne au lieu d’enclencher le circuit de délestage. Avec ce système, on pourrait également commander le démarrage et l’arrêt de la turbine à distance en branchant l’électrovanne sur une prise pilotables par SMS.

Cohérent : j’arrête la turbine quand les batteries sont chargées.

Complexe. Électronique à mettre en oeuvre. Perte de charge à prévoir en fonction du type d’électrovanne. Utilisation d’énergie.

Où acheter ?

Injecteurs asservis

On pourrait également jouer sur le débit d’eau pour diminuer la quantité d’énergie produite. C’est comme cela que fonctionnent les grosses centrales hydroélectriques de type Pelton. Les injecteurs sont asservis et répondent finement à la demande. On agit sur l’aiguille situé au centre de l’injecteur, elle avance (on ferme) et rentre (on ouvre) en fonction du débit demandé. Cela pourrait faire l’objet d’un excellent projet à base d’Arduino ou de Raspberry Pi contrôlant deux micro-moteurs pas à pas en fonction d’une consigne provenant du régulateur 😉

Vitesse constante de la turbine, pas d’emballement.

Mise en oeuvre très complexe.

6 réflexions au sujet de « Choix du régulateur de charge »

  1. Bonjour, et merci pour tous ses commentaires, je vous lis avec interets mais n’y connais rien à l’electricité.
    je suis sur le point d’acheter une maison isolée près d’un étang et ruisseau. Je suis trop loin des réseaux et j’ai un petit budget pour alimenter energiquement cette maisonnette. . Je songeais aussi à coupler hydroelectricite et solaire, car le ruisseau est très faible l’été.
    quels sont les équipements que je dois prevoir apres l’achat de ma turbine ?
    quels cables quels branchements ?

  2. Bonjour,
    Je possède une turbine et est régulée par un Morningstar, j’ ai des doutes sur le montage dérivation
    de la résistance. Auriez vous plus d’ infos voir peut être meme un schéma.
    En vous remerciant par avance et également pour votre site.

  3. Bonjour et mille mercis pour cette mine d’informations!
    J’ai une petite question à vous poser… Voici notre situation:
    Nous sommes en site isolé, électricité 100% solaire et approvisionnement d’eau par une source. Nos cuves de stockage d’eau sont alimentées en continu, toujours pleines et avec un système de trop plein en cascade qui va d’une cuve à l’autre… Jusqu’à la dernière cuve dont l’excédent est rejeté dans un vallon.
    Je ne peux pas m’empêcher de penser que cette eau qui coule, c’est de l’énergie qui se perd. Le débit en lui-même de la source n’est pas suffisant pour faire fonctionner une turbine, mais elle produit bien plus que ce que nous consommons. J’imaginais ajouter une ou plusieurs cuves pour stocker quelques m3 et lancer la turbine de temps en temps, pour remonter un peu le niveau des batteries…
    Est-ce qu’à première vue, cela vous semble réalisable?
    Après reste la question du stockage… Dans quelle mesure pourrions-nous utiliser nos batteries à la fois en solaire et en hydraulique…

  4. Bonjour, d’abord un grand merci pour votre contribution à l’écologie active !
    Je souhaite installer une turbine sur le barrage du moulin que j’habite. Dans le nord de la France ; pourriez vous m’orienter vers quelqu’un qui pourrait me la poser?
    D’avance merci Claire Catteau

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