Un cerveau au service des batteries pour éviter les trop pleins.

Le régulateur est un joli petit boitier bourré d'électronique. Il doit être spécialement dédié à une utilisation éolienne. Pas question d'installer un régulateur solaire avec un aérogénérateur ! La raison vient du fait que l'alternateur doit toujours être connecté à une charge électrique pour pouvoir ralentir les pales. Si la connexion est ouverte, la vitesse de des pale s'emballe et cela devient très dangereux en cas de vent fort. Or un régulateur solaire déconnecte justement le générateur électrique de la charge (les batteries). C'est exactement ce qu'il ne faut pas faire pour une éolienne.

Un régulateur éolien fonctionne donc toujours en tandem avec une charge électrique qu'on appelle résistance de débordement. L'énergie produite en excès par l'éolienne quand les batteries sont pleines est dérivée vers cette résistance pour consommer en permanence le courant produit. Par analogie avec l'eau, une résistance de débordement est comme un trou de trop plein sur un réservoir.

On utilise une résistance qui dissipe l'énergie sous forme de chaleur car c'est le système le plus économique pour consommer de l'énergie. Rappelons que, par définition, cette énergie est en excès et que, si le système est bien dimensionné, la résistance ne doit fonctionner que quelques heures dans l'année.  On peut toutefois rendre utile cette chaleur dissipée en plaçant la résistance dans une pièce habitée ou dans un ballon d'eau à chauffer. Mais il ne faudra pas compter dessus de manière régulière, c'est juste un petit extra.

Un régulateur éolien doit pouvoir fonctionner avec la tension des batteries (12, 24 ou 48V) et pouvoir dissiper la puissance maximum de l'éolienne dans la résistance de débordement. On prend une marge de sécurité de 25% pour dimensionner un régulateur par rapport à sa résistance

 

Par exemple, un régulateur de 45A en 24V peut gérer une éolienne d'une puissance maximum de 945W (45A x 28V x 75%). Le régulateur commence à dériver la puissance dans la résistance quand les batteries sont pleines à 100%, donc atteignent une tension de 14V pour des batteries de 12V, 28V pour des batteries et 24V et 56V pour des batteries de 48V.

 

Tous les régulateurs modernes fonctionnent désormais en mode PWM (Pulse Width Modulation), qui signifie modification de la largeur d'impulsion (MLI) en Français. Pour se faire, un microprocesseur pilote un transistor de puissance qui va « hacher la tension » plusieurs milliers de fois par seconde. Le résultat en sortie est pour la résistance de débordement une tension variable s'échelonnant de 0 à 28V (dans les cas d'un système en 24V). Ainsi la puissance dissipée par la résistance varie à chaque instant suivant le pilotage du régulateur. Le fonctionnement est beaucoup plus souple pour les batteries et l'éolienne qu'un fonctionnement en tout ou rien.

Sur le marché, l'offre de régulateurs éoliens et nettement moins étendue que celle des régulateurs solaires. Pour les systèmes de petite puissance, deux modèles existent.

régulateur petite éolienne

Ce petit régulateur fabriqué par APRS World aux USA peut contrôler une petite éolienne d'une puissance maximale de 225W, en 12 ou 24V. Le boitier tout-en-un comprend la résistance de débordement pré-câblée. Vendu 150 USD.

régulateur micro eolienne

Un autre petit régulateur construit en Angleterre par Karasouli ICC, proposé en 3 déclinaisons, la version régulateur simple plus deux versions plus évoluées avec data-logger. Les prix varient de 64 à 104£.

Pour les systèmes plus importants, deux fabricants proposent des régulateurs similaires, qui fonctionnent indifféremment avec 12, 24 ou 48V pour des ampérages allant de 40 à 60A. La plus forte puissance d'éolienne utilisable sur un seul régulateur est donc de 60 x 56 x 75% = 2520 Watt.

Le régulateur de gauche est la série C produite par Xantrex, avec 3 modèles de 35, 40 et 60A. Révolutionnaire à sa sortie, ce régulateur est aujourd'hui dépassé par le Tristar de Morningstar (à droite). Il existe une version 45A et une 60A du Tristar, qui est plus réactif que le Xantrex pour réagir aux variations rapides de puissance. Le Tristar dispose d'un data-logger interne, mais d'intérêt assez limitée puisque qu'il compte simplement l'énergie perdue dans la résistance. Les deux régulateurs possèdent en option une façade avec affichage des paramètres (tension système, mode, mesure d'énergie). Sans cette façade optionnelle, l'état de charge des batteries et le mode de travail du régulateur est indiqué par des voyants LED.

 

Il est aussi possible de fabriquer soi-même un régulateur éolien en suivant des plans comme celui-ci. Le site internet de Hugh Piggott propose d'excellentes ressources sur le sujet.

 

Maintenant que nous connaissons le fonctionnement et le dimensionnement d'une régulateur éolien, examinons de plus près sa partenaire indissociable, la résistance de débordement.

autoconstruire une micro eolienne