02) Comportement d’un panneau regroupant des cellules photovoltaïques.

Technologie très séduisante, la cellule solaire de production d’énergie électrique présente un comportement spécifique qui va impacter directement la conception des schémas utilisés pour nos deux applications ludiques. Les mesures du tableau de la Fig.6 ont été effectuées en plein été lorsque l’ensoleillement des cellules photovoltaïques était maximal. Le panneau solaire était orienté de façon idéale vers l’astre diurne de manière à collecter un maximum de photons. Avec le petit montage de la Fig.7 on a mesuré le comportement du capteur et transcrit les résultats sur la Fig.6 sous forme graphique. Le petit tableau précise certaines valeurs mesurées. Pour effectuer cette manipulation on a branché sur le capteur S une résistance R variable. En A un ampèremètre mesurait le courant alors qu’en V un voltmètre indiquait la tension sur S. Lorsque le panneau ne débite aucun courant, la tension monte assez facilement vers 20V, y compris quand il fait relativement sombre. En revanche, dès que l’on charge la sortie, la tension chute rapidement. Plein Soleil en été on obtient le comportement représenté sur la Fig.6 mais en hiver, vers le solstice où notre étoile n’arrive pas à se hisser haut dans le ciel, obtenir 50mA devient laborieux. Donc en hiver il ne faudra absolument pas compter sur des miracles et plusieurs jours seront nécessaires pour recharger la lampe même si le phare rouge et la lumière blanche sont coupés. À partir de ces résultats il est possible d’élaborer le schéma de l’électronique qui assurera les fonctions listées en bas de la page 3. Comme la fonction de base consiste à recharger des accumulateurs NiMH la première action à mener consiste à appréhender leurs caractéristiques. Avant de poursuivre, notez que dans les documents qui accompagnent ce didacticiel se trouve le fichier  à imprimer Recto/Verso pour réaliser un petit livret au format A5 relatif à la petite électronique du système étudié. La dernière page est à couper en son milieu, puis à coller tête-bêche pour réaliser une petite fiche complémentaire indépendante.

Considérons la page P5 du petit manuel technique. On note que pour recharger les accumulateurs NiMH utilisés au dixième de leur capacité, intensité de recharge classique, il faudra environ 250mA. Pour assurer la longévité de ces composants, il est recommandé de ne pas dépasser significativement ce courant. La Fig.8 montre le bloc alimentation qui regroupe six accumulateurs au format AA réunis dans un conteneur avec branchement « clipsable ».
Pour limiter le courant de recharge, il faut « mettre à genou » le panneau solaire en l’obligeant à fournir du courant électrique dans des résistances « de puissance ».
Dissiper l’énergie de trop en chaleur est écologiquement stupide et participe au réchauffement climatique. Il serait plus rentable de concevoir un limiteur de courant sur les accumulateurs. Cette solution plus pertinente a été écartée car elle complique singulièrement la réalisation et impose une mise au point que le lecteur « lambda » n’est pas forcément capable de maîtriser.

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