Un couplage direct PV-batterie à la place du MPPT

D’après pv magazine International

Des chercheurs de l’Institut de recherche sur l’énergie et le climat IEK-5 Photovoltaik, une entité du centre de recherche allemand Forschungszentrum Jülich, propose d’utiliser le couplage direct PV-batterie comme alternative au MPPT en vue d’optimiser les performances des systèmes PV.

« Le couplage et l’intégration directs entre le PV et les batteries interviennent à l’échelle d’un module PV unique, si bien que les modules PV-batterie sont potentiellement applicables sur des installations PV de différentes tailles, déclare le chercheur Oleksander Astakhov à pv magazine. En général, un module PV-batterie peut s’adapter à différents climats et scénarios d’utilisation, mais pour atteindre un fonctionnement optimal, il faudrait choisir une association PV-batterie spécifiquement adaptée à une zone climatique donnée ».

Les scientifiques partagent leurs conclusions dans l’article « Efficient Power Coupling in Directly Connected Photovoltaic-Battery Module », paru récemment dans RRL Solar. Ils notent la nécessité d’abandonner le MPPT, en raison des coûts qu’il ajoute aux systèmes PV, de la consommation de courant supplémentaire qu’il génère, de sa fiabilité moindre et de ses besoins en maintenance plus élevés.

« Par comparaison, une connexion PV-batterie directe peut constituer une alternative simple et d’un bon rapport coût-efficacité », estiment-ils.

Le groupe allemand a comparé les cartes de températures et de rayonnement calculées pour des facteurs de couplage avec des données de températures et de rayonnement provenant d’une centrale solaire hypothétique à Widderstall, en Allemagne.

« La performance de la connexion directe a été évaluée en comparant les dépendances du facteur de couplage obtenues au rendement énergétique des convertisseurs de puissance utilisés dans la littérature, indiquent-ils. Enfin, des mesures de charge réelles ont été utilisées pour valider les cartes de facteurs de couplage calculées et discuter de l’effet de la charge. »

Les universitaires ont testé la connexion directe PV-batterie sur un panneau PV en bardeaux basé sur des cellules solaires à hétérojonction et une batterie lithium-ion de 160 mAh. Les mesures des courbes I-V indiquent que la combinaison proposée pourrait assurer un facteur de couplage de plus de 90 % sur la fourchette large de rayonnements solaires et de puissances de sortie.

« La comparaison de ces résultats à l’efficacité énergétique des dispositifs MPPT a montré que le couplage direct pouvait fournir des performances supérieures en conditions de pointe ainsi qu’une fourchette dynamique plus large, c’est-à-dire une fourchette plus large de facteurs de couplage élevés sur l’échelle de l’irradiation solaire, indiquent les scientifiques. Pour la mesure de la charge, la batterie était entièrement chargée par le module PV à une température constante de 25 °C et une irradiation de 1 sun, avec pour résultat un rendement global de 17,06 %. Le facteur de couplage est resté supérieur à 95 % pour la majeure partie des mesures réalisées sur une large fourchette de niveau de charge de la batterie. »

Récemment, les chercheurs de l’Institut de recherche sur l’énergie et le climat IEK-5 Photovoltaik ont proposé d’intégrer le stockage sur batterie dans des systèmes de production d’hydrogène à l’aide de cellules électrochimiques alimentées par PV pour le craquage de l’eau. Selon eux, intégrer directement des batteries dans ce genre de système, sans recourir à des dispositifs électroniques de gestion de la puissance, pourrait participer à lisser les fluctuations de l’électricité PV et à stabiliser les performances des composants électrochimiques.

Traduction assurée par Christelle Taureau.