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 les charges photovoltaïques.

Choix initial

égulateur de charge PWM Steca PR1515

J’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_45a

La 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 - 220v
On 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 pilotable 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 plus complexe.

17 réflexions sur « Choix du régulateur de charge »

  1. Bonjour, tout d’abord bravo pour votre site c’est une mine d’informations !
    J’habite en Nouvelle-Calédonie, j’ai une petite rivière qui coule à côté de chez moi sur mon terrain Avec un dénivelé assez important pour y installer une micro turbine.
    Sur eBay j’ai trouvé des générateurs qui pouvait produire jusqu’à 5000 w
    Vu le prix extrêmement cher des batteries à l’importation je me demander si il était nécessaire d’avoir des batteries avec un générateur de 5000 w ?
    Comme pour des panneaux solaires peut-on utiliser l’énergie produite directement sans avoir besoin de la stocker ? (Production, consommation, surplus revendu)
    Dans l’attente de votre réponse en espérant que vous êtes toujours disponibles vu les dates des derniers messages !
    Bien cordialement Romain

  2. bonjour , pour ma petite pelton de 200w , avec un alternateur a aimant permanent qui monte haut en tension (jusqu’a plus de 150 volts a la vitesse d’emballement) , je ne sais quel régulateur choisir… le parc de batterie est en 24 volt. je ne trouve pas de régulateur de charge qui accepte plus de 150v en entrée a un prix correspondant a mon budget. pensez vous que je puisse utiliser une alimentation a large tension d’entrée (90/263v ac) qui réduirait la tension a 24 volt dc suivi d’un régulateur pwm basique 24 volt 10A? sinon existe t’il un régulateur de charge avec resistance ballast qui accepte une centaine de volt et d’une puissance de seulement 250W? merci!

      • merci ! reponse tres interressante 🙂 j’ai fabriqué un alternateur expres pour cette pelton en basse chute car j’ai rien trouvé de tout fait pour sortir des watts a 150 rpm…(pelton de basse chute oblige faible rpm…) c’est un alternateur , ils sort donc du ac. mais j’ai un pont de diode 600 volt 35 ampere dispo et je peux investir dans du condensateur 5000 micro farad , donc je peux sortir du dc aussi. le victron 150 volt est pas mal , mais j’ai peur de dépasser la tension maxi a la vitesse d’emballement (j’ai fais les tests mais c’est pas encore installé définitivement , mais je vais etre dans ces eaux là , 150 volt a vide, alors je regarde s’il y a d’autres solutions niveau régulateur de charge. le prix d’un tristar me fait tourner la tete… c’est un investissement enorme pour un gisement hydro de 200w utilisable que 2 , 3 ou 4 mois dans l’année pour mon cas) . j’ai créé un groupe sur facebook nommé « turbine pelton en basse chute DIY » , ça serait avec plaisir d’avoir des interventions de personnes d’experience comme vous sur ce groupe 🙂

  3. Bonjour. Je cherche un régulateur pour ma turbine . Je ne vois mentionné nulle part que la turbine dois tourner a la moitié de sa vitesse à vide pour être pleinement efficace, ce qui signifie que le régulateur doit être paramétrable pour se fixer au maximum sur la tension ciblé ( en fonction de votre turbine) . Cette fonction n’est pas prise en charge par 90% voire 99 % (je n’en ai trouvé qu’un sur le marché) des régulateurs solaires . La perte d’efficacité peut être de plus de 50% pour quelques volts trop haut ou trop bas (suivant votre moteur) . Auriez vous des informations sur ce sujet. Merci

  4. Bonjour, un très grand merci pour toutes les réponses et directions de recherches délivrées sur ce site.
    J’ai un projet de mini central hydro (140 m de chute et 3a5 m3/h) très peu de budget, mais inventif !
    J’aimerais adapter un générateur de groupe électrogène (650 w)sur une turbine pelton , pensez vous que l’idée est faisable? Avec bien sur, des prises en compte comme le nb de tours mn ect…
    Merci ,
    Antony

  5. Bonjour,
    Tout d’abord, un grand merci pour votre site et votre travail, riche d’enseignement !

    J’aurai cependant une petite question au sujet de l’article suivant : https://hydroturbine.info/regulateur-de-charge/
    Après plusieurs recherche je souhaite m’orienter vers l’achat d’un régulateur-controleur en mode dérivation-déviation et non en mode controleur de charge.
    J’aurai toutefois aimé avoir votre avis sur la meilleure méthode pour s’assurer d’avoir une tension en sortie de génératrice la plus stable possible (le débit d’eau n’étant pas forcément constant). Si je vous lis bien, la solution optimale que vous proposez est donc deux régulateurs : 1 en mode « controleur de charge » et 1 autre en mode « dérivation » ??
    Les controleurs semblant être fragiles, je ne suis pas fan d’avoir un controleur directement en sortie de génératrice, l’autre option serait donc de directement brancher un pont de diode pour passer du AC triphasé en DC, qu’en pensez vous (voir lien ci-dessous pour schéma) ?
    La tension de sortie pont de diode n’est alors fixe que si le débit est fixe, n’est-ce pas ?
    Est-il nécessaire (et pas trop compliqué) d’utiliser un pont à thyristor commandé pour avoir une tension fixe en entrée des batteries ?
    Lien avec schéma « pont de diode + régulateur en mode dérivation » évoqué : http://www.la-terre-des-survivalistes.fr/energie/installation-autonome-energie-renouvelable-eolienne-et-panneaux-photovoltaiques-avec-une-video.html

    En résumé, quelle méthode prévoir pour éviter un controleur directement après la génératrice et cependant avoir une tension stable aux bornes des batteries ?

    Merci beaucoup d’avance pour votre retour.

    • Bonjour,
      J’utilise pour ma part un régulateur de charge dédié au solaire mais ce n’est pas complètement idéal car une fois les batteries chargées, la turbine tourne à vide (voir les explications ici)
      L’idéal étant d’utiliser un régulateur permettant l’utilisation d’une résistance de débordement pour permettre une vitesse de rotation constante de la turbine en dissipant l’excédent d’énergie produite en fonction des stades de charge (voir un régulateur compatible)
      Le pont de diode peut être impératif si vous utilsez une génératrice triphasée mais pas indispensable si vous optez pour un régulateur incluan cette fonctionnalité.
      Autre point à prendre en considération : avec une génératrice synchrone, la tension ne sera constante que si le débit d’eau est constant.
      Cordialement

  6. 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 ?

    • Bonjour,

      Déjà, avant de parlé hydroélectrique, il faut calculer la puissance max électrique que vous pourriez avoir, c’est à dire
      P= Rho*g*h*Q*rendement
      Soit: P= 1000*9.81*hauteur d’eau nette moyenne * débit en m^3/s* 0.5 (environ)
      Résultat en watts! (dans les 300-500 c’est intéressant pour votre maison)

      Si vous avez un étang, vous être certainement en basse chute, et vu que le débit est faible en été, il ne doit pas être très fort en hiver. Ca part assez mal :).
      Hauteur d’eau nette: pensez à enlever la hauteur du rayon de la turbine + des tuyauteries d’évacuation…
      On dit généralement que le minimum exploitable est d’avoir 2m mini de chute, à condition d’avoir un fort débit.

  7. 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.

  8. 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…

  9. 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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