Les composants d'un système photovoltaïque dépendent de l'application considérée : habitation isolée ou proximité d'un réseau, utilisation de batterie ou « au fil du soleil », convertisseurs de puissance.

Il existe plusieurs composants d'un système photovoltaïque :

•  Les cellules solaires

•  Les batteries

•  Les régulateurs de charge

•  Les convertisseurs

•  Autres composants

Les cellules solaires étant déjà traitées dans les parties précédentes, nous allons nous attarder sur les autres composants.

 

1.Les batteries

Le stockage d'énergie dans les systèmes photovoltaïques autonomes est en général assuré par les batteries. Celles-ci sont des éléments essentiels au bon fonctionnement des systèmes autonomes. Le stockage d'énergie représente 13 à 15% des investissements initiaux sur une durée d'exploitation de vingt ans.

Elles sont de type plomb-acide .

On utilisera des batteries dans le cas où la demande de puissance est décalée par rapport au soleil. Le choix du type de batterie se fait d'après une approximation de la puissance moyenne journalière et du temps de stockage nécessaire.

Comme le montre la figure X, la caractéristique des batteries s'adapte assez bien à celles des générateurs photovoltaïques, car elles fonctionnent à tension quasi constante. Il suffit de dimensionner la batterie pour se placer au point de puissance maximale, puisque sa tension Upmax (tension correspondant à la puissance maximale) varie relativement peu avec l'éclairement.

Figure 1  : Caractéristiques générateur photovoltaïque et batterie

 

2. Les régulateurs de charge

Plusieurs types de régulateurs peuvent être utilisés dans les systèmes photovoltaïques. Le régulateur contrôle les flux d'énergie. Il doit protéger la batterie contre les surcharges (solaires) et décharges profondes (utilisateur). Il doit assurer la surveillance et la sécurité de l'installation.

Les régulateurs de charge se caractérisent en trois groupes principaux :

•  Les régulateurs série , qui incorporent un interrupteur entre le générateur et l'accumulateur pour arrêter la charge.

•  Les régulateurs shunt , dont l'interrupteur court-circuite le générateur solaire en fin de charge.

•  Les régulateurs à recherche de point de puissance maximum (MPPT ou Maximum Power Point Tracking), qui utilisent un circuit électronique spécial permettant de soutirer en permanence du champ de capteurs sa puissance maximale.

 

3 . Les convertisseurs

Suivant l'application, on devra souvent utiliser un convertisseur pour adapter la puissance générée à la charge.

Il existe principalement les convertisseurs DC/DC qui fournissent à la charge une tension DC différente de la tension générée par les panneaux et les convertisseurs DC/AC qui produisent une tension alternative pour les charges correspondantes.

 

4.Les autres composants

Les derniers éléments indispensables au bon fonctionnement d'un système photovoltaïque autonome sont les protections contre la foudre, les disjoncteurs et les fusibles.

Comme les panneaux solaires sont des équipements généralement coûteux, ils doivent être protégés pour éviter toute dégradation. Les dangers sont multiples :

•  Perturbations induites par les commutations des convertisseurs de puissance. Dans ce cas, on peut introduire des filtres de puissance pour éliminer les harmoniques.

•  Fonctionnement en récepteur : les panneaux se détériorent rapidement quand ils absorbent de la puissance. On peut utiliser des diodes pour empêcher le courant de circuler dans le mauvais sens.

•  Foudre