Contrôleur de charge MPPT Arduino DIY pour l'optimisation de l'énergie solaire

Composants et fournitures

Arduino Nano R3	×	1
Transistor MOSFET de commutation	×	4
Espressif ESP8266 ESP-01	×	1
Écran LCD alphanumérique 20×4	×	1
Driver MOSFET double, puissance	×	1
Capteur de courant SparkFun ACS712 (faible courant)	×	1
Diode TVS, 2 broches	×	1
Transistor NPN à usage général	×	1

Applications et services en ligne

Arduino IDE

À propos de ce projet

Qu'est-ce que le MPPT (suivi du point de puissance maximum) ?

Nous utilisons l'algorithme MPPT pour extraire la puissance maximale disponible d'un module photovoltaïque dans des conditions données. Le MPPT est un outil très populaire qui permet d'utiliser l'énergie solaire (source d'énergie renouvelable) de manière efficace. Si nous voulons réduire l'empreinte carbone, nous devons nous tourner vers les énergies propres, appelées énergies renouvelables (énergie provenant de ressources naturelles) comme le solaire, l'hydraulique, l'éolien, etc., sinon nous irons droit vers le réchauffement climatique.

Chaque pays doit se tourner vers l'énergie verte, en particulier la Chine, car elle est le principal contributeur en produisant 63 % du CO₂ mondial.

Comment fonctionne le MPPT ? Pourquoi un panneau solaire de 150 W ne délivre-t-il pas 150 W ?

Par exemple, vous achetez un panneau solaire capable de délivrer 7 A, tandis que la tension de charge de la batterie est configurée à 12 V : 7 A × 12 V = 84 W (P = V × I). Vous perdez plus de 66 W, bien que vous ayez payé pour 150 W. Ces 66 W ne disparaissent pas, mais sont dus à un mauvais accord entre le courant de sortie du panneau et la tension de la batterie.

Après utilisation de l'algorithme MPPT, la batterie reçoit 12 A à 12 V. La puissance de sortie devient P = V × I = 12 × 12 = 144 W. Vous récupérez ainsi près de 144 W, et tout le monde est content.

Spécifications du projet

• Indication LED pour afficher les niveaux de charge bas, moyen et élevé
• Écran LCD (20×4 caractères) pour afficher puissance, courant, tensions, etc.
• Protection contre la foudre / surtension
• Protection contre le retour de courant inverse
• Protection contre les surcharges et courts-circuits
• Journalisation des données via WiFi
• Charge de téléphone, tablettes et autres gadgets via port USB

Spécifications électriques

• Tension nominale = 12 V
• Courant d'entrée maximal = 5 A
• Courant de charge supporté jusqu'à = 10 A
• Tension d'entrée = Panneau solaire 12 à 24 V
• Puissance du panneau solaire = 50 W

Pièces requises

• Résistances (3 × 200 Ω, 3 × 330 Ω, 1 × 1 kΩ, 2 × 10 kΩ, 2 × 20 kΩ, 2 × 100 kΩ, 1 × 470 kΩ)
• Diode TVS (2 × P6KE36CA)
• Arduino Nano
• Capteur de courant (ACS712-5A)
• Convertisseur Buck (LM2596)
• Module WiFi (ESP8266)
• Écran LCD (20×4 I2C)
• MOSFETs (4 × IRFZ44N)
• Driver MOSFET (IR2104)
• Régulateur linéaire 3,3 V (AMS 1117)
• Transistor (2N2222)
• Diodes (2 × 1N4148, 1 × UF4007)
• Condensateurs (4 × 0,1 µF, 3 × 10 µF, 1 × 100 µF, 1 × 220 µF)
• Inductance (1 × 33 µH - 5 A)
• LEDs (Rouge, Jaune, Verte)
• Fusibles (5 A)

Bibliothèques requises pour Arduino IDE

• TimerOne.h
• LiquidCrystal_I2C

Note : Créez un nouveau dossier (le nom du dossier doit être identique aux noms des bibliothèques, comme TimerOne et LiquidCrystal_I2C). Placez ces deux dossiers dans Arduino/Libraries.

Modèle du contrôleur de charge MPPT basé sur Arduino

Simulation du projet de contrôleur de charge MPPT dans le logiciel Proteus (version 8.6). Vous pouvez réaliser votre propre simulation en utilisant la bibliothèque Arduino pour Proteus. Contactez-nous si vous souhaitez acheter le fichier source de simulation Proteus pour ce projet.

Journalisation des données WiFi via le module ESP8266

1. Inscrivez-vous sur ThingSpeak
2. Créez un nouveau canal et écrivez « Solar Panel Data » dans le champ 1, laissez les autres champs vides et enregistrez.
3. Vous obtiendrez une clé API. Copiez cette clé et collez-la dans le code source.
4. C'est fait !

Schéma électrique

N'oubliez pas d'installer toutes les bibliothèques nécessaires avant de téléverser le code sur l'Arduino Nano.

Si vous rencontrez des difficultés lors de la réalisation de ce projet, n'hésitez pas à demander, nous sommes là pour vous aider 24h/24 et 7j/7.