Les onduleurs-chargeurs pour systèmes autonomes
Les onduleurs à batterie, aussi appelés convertisseurs, génerent du courant 220V à partir de batteries en 12V, 24V ou 48V. Les modèles de plus de 1000W sont souvent équipés en plus d’un chargeur qui permet de recharger les batteries avec un groupe électrogène ou le réseau. Ces convertisseurs sont dit bidirectionnels car :
- ils utilisent le courant continu des batteries pour produire du courant alternatif 220V
- ils peuvent recharger les batteries à partir de courant alternatif
Fonctionnement
Un onduleur-chargeur est un boitier composé d’un transformateur électrique et de nombreux composants électroniques. Il existe différentes technologies plus ou moins perfectionnées pour produire du courant alternatif 220V à 50Hz à partir du courant continu des batteries.
Un onduleur ne peut fonctionner qu’avec une seule tension de batterie, soit 12V, 24V ou 48V. Il possède des protections, souvent réglables, pour s’arrêter quand la tension des batteries est trop basse ou trop haute.
L’onduleur peut fournir une puissance électrique limitée aux appareils consommateurs. Cette puissance (données en Watt ou VA) est indiquée sur la notice de l’appareil.
Onduleur Victron Phoenix 12V/180VA
Un onduleur-chargeur peut servir sur un site autonome pour générer du courant alternatif 220V a partir des batteries. C’est également l’appareil idéal pour un système anti-délestage (ou back-up) car :
- il peut recharger la batterie quand le réseau Sénélec fonctionne
- il peut produire du courant 220V à partir de la batterie quand un délestage survient sur le réseau
Un onduleur-chargeur est équipé d’un relai interne ultra rapide qui permet de basculer entre le réseau Sénélec et la batterie sans interruption sensible. Ainsi, tous les appareils, même les plus sensibles comme les télés ou les ordinateurs, continuent de fonctionner comme si de rien n’était ! La taille de la batterie définit l’autonomie du système anti-délestage, de moins d’une heure à une demie journée.
Technologie
Il existe principalement 2 technologies de convertisseur :
- les onduleurs pur sinus
- les onduleurs sinus modifié
La différence se fait sur la qualité du signal de sortie (le courant 220V). Les onduleurs pur sinus produisent, comme leur nom l’indique, un courant sinusoïdal pur tandis que les onduleurs à sinus modifié produisent un courant approchant plus ou moins de la sinusoïde.
Retenez surtout que les onduleurs sinus modifié sont moins chers que les onduleurs pur sinus, mais ils ont en général de moins bons rendements. Le principal problème se situe au niveau de l’appareil consommateur, qui a tendance à chauffer avec un signal en sinus modifié (les moteurs surtout, ce qui réduit leur durée de vie). Certains appareils électroniques sensibles (milieux médical, appareils de précision, électroniques, etc) fonctionnent mal avec du sinus modifié.
Sachez également qu’il y a différentes qualités de sinus modifié. Les appareils bas de gamme génerent un signal « sale » qui gate rapidement les appareils, alors que certains onduleurs sinus modifiés haut de gamme ne vous poseront aucun problème. Là encore, choisissez la qualité, même si c’est plus cher, vous ne le regretterez pas.
De nombreux convertisseurs produisent un courant plus propre que le réseau (moins de pics de tension, d’harmoniques, etc).
Dimensionnement
Choisissez votre onduleur en fonction :
- du voltage de vos batteries
- de la puissance à fournir
Pour calculer la puissance de votre onduleur, additionnez la puissance de tous les appareils électriques à alimenter qui peuvent marcher en même temps. La puissance est indiquée sur la plaque signalétique. Attention toutefois aux moteurs et aux frigos, car ils consomment beaucoup de puissance au démarrage (5 à 10 fois la puissance nominale durant un court instant). Heureusement, l’onduleur est capable de doubler ou tripler sa puissance de sortie durant un court instant, mais s’il n’est pas assez puissant, le moteur ne pourra pas démarrer et l’onduleur s’arrêtera (sécurité overload). Si vous avez par exemple un mixer, une pompe une perçeuse de 750W (1CV) à alimenter avec un onduleur, prévoyez une puissance de 1200W minimum.
Attention aux constructeurs qui donnent la puissance du convertisseur en VA. La puissance réelle en Watt sera forcément un peu inférieure à la puissance en VA (à cause du cosφ que l’on ne va pas détailler ici). Voici par exemple les données figurant sur les fiches techniques des onduleurs Victron :
Par exemple le modèle C24/1600 ci-dessus produit 1200VA à 25°C, 1000W à 25°C et 900W à 40°C. La puissance de pointe est de 3000W, soit 3 fois la puissance nominale. Notez que la puissance max d’un onduleur diminue s’il fait chaud (40°C et plus).
Regardez de près combien consomme l’onduleur en veille. Même si cette puissance est faible, cela peut faire beaucoup d’énergie à la fin de la journée. La plupart des modèles ont un interrupteur ON/OFF qui peut être déporté pour arrêter l’appareil quand on a pas besoin d’électricité.
Certains convertisseurs ont une option “stand by” qui réduit la consommation en veille tout en permettant d’avoir l’électricité dans les prises à tout moment. L’onduleur ci-dessus (Victron C24/1600) consomme 10W en veille et 8W en stand-by.
La puissance du chargeur est en général la même que celle de l’onduleur, ou très proche. Elle est donnée en ampère. Si votre installation est assez grande, préférez un chargeur avec 3 étapes de charge (bulk, absorption, float) et une sonde de température pour bien protéger vos batteries.
Un chargeur puissant permet de recharger les batteries rapidement, mais assurez vous que votre groupe électrogène est capable de fournir la puissance nécessaire, et que les batteries ne recoivent pas un courant trop fort. Le courant de charge ne doit jamais dépasser 1/5ème de la capacité (soit 40A pour une batterie de 200Ah).
Installation
L’onduleur-chargeur doit être installé à l’abri, car très peu de modèles sont étanches. Choisissez un endroit bien dégagé pour que l’onduleur puisse ventiler pour se refroidir. Suivez les conseils du fabricant dans le manuel d’installation concernant la ventilation et l’orientation de l’onduleur.
Le convertisseur doit être connecté à la batterie avec un câble en cuivre très gros car le courant peut être élevé. Par exemple, un onduleur de 2000W en 12V peut tirer jusqu’à 165A ! Il n’est pas rare d’installer des câbles en cuivre de 70mm² de section pour les gros convertisseurs.
Câblage d’un convertisseur Magnum Energy
Pour la sécurité du matériel et des personnes, installez obligatoirement un fusible bien calibré sur un des câbles, et si possible un sectionneur DC.
Vue arrière d’un petit convertisseur
Sur l’image ci-dessus, on voit, de gauche à droite :
- le bornier pour raccordement de la terre
- la prise de sortie 220V
- au dessus de la prise, l’interrupteur on/off avec à gauche le bornier pour déporter cet interrupteur (dans un pièce de la maison par exemple) et à droite des LED d’état
- le ventilateur, qui doit toujours resté bien dégagé (attention aux insectes en Afrique)
- les fusibles de protection
Non visible, de l’autre côté du convertisseur, se trouvent les bornes de raccordement à la batterie (entrée 12V, 24V ou 48V).
Grandes marques et prix
De nombreuses marques existent, mais elles ne se valent pas toutes. Les fabricants réputés et proposant les meilleurs produits sont :
- Victron Energy
- SMA
- Outback
- Magnum Energy
- Xantrex
- Mastervolt
- Studer Innotec
- Tenesol
La liste n’est pas exhaustive et il y en a bien d’autres sur le marché. Cependant ces constructeurs sont des spécialistes du domaine, ils connaissent le métier et leurs produits vous offriront entière satisfaction.
Les prix au Sénégal des onduleurs pur sinus sont les suivants :
Taille et type du convertisseur pur sinus
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Prix au Sénégal
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onduleur seul de moins de 1000W
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400 à 700 Fcfa / Watt
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onduleur-chargeur de 1000W à 2000W
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700 à 1000 Fcfa / Watt
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onduleur-chargeur de plus de 3000W
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600 à 1000 Fcfa / Watt
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Un convertisseur sinus modifié coûte en moyenne 30% à 40% moins cher qu’un onduleur pur sinus.
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