La constitution « standard » minimale d'un système électrique fonctionnant à l'énergie solaire est la suivante :
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un panneau photovoltaïque (ou photopile),
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une batterie d'accumulateurs,
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un régulateur,
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le système proprement dit, consommateur d'énergie.
Le rôle premier d'un régulateur photovoltaïque est d'éviter les inconvénients, voire les dangers, d'une connexion directe panneau-batterie, c'est-à-dire sans aucun contrôle (charge ou décharge).
Par exemple le contrôle de la charge de la batterie est une fonction fondamentale : il évite notamment l'électrolyse (dégagement gazeux) de l'électrolyte. Cette fonction impose un coût énergétique : une partie de l'énergie fournie par le panneau est perdue dans le régulateur. La maquette SOLARIS permet de mettre en évidence cette fonction et les pertes associées.
Il est également possible de s'intéresser à l'optimisation du transfert d'énergie lors de la charge. En effet, l'étude de la caractéristique I(U) d'un panneau photovoltaïque montre que la puissance délivrée par le panneau dépend grandement de la tension sur laquelle il débite.
La maquette SOLARIS, lorsqu'elle fonctionne en mode « hacheur », permet d'atteindre le point de puissance maximale du panneau photovoltaïque (MPPT : Maximum Power Point Tracking).
La recharge de la batterie est alors optimisée. Cependant, un tel mode de fonctionnement induit des pertes supplémentaires. Il est possible de procéder à un bilan énergétique complet : la mesure du rendement global du hacheur et l'évaluation des pertes dans les composants qui le constituent permettent de préciser comment le supplément de puissance fourni par le panneau se répartit entre batterie et régulateur.
Il est par ailleurs intéressant de mettre en évidence un autre mode de fonctionnement du hacheur dénommé « conduction discontinue ». Ce mode particulier apparaît lorsque le courant de charge est faible. Il peut être mis à profit pour optimiser la fin de charge de la batterie. La batterie serait alors chargée non pas à courant forcé mais à tension constante dite « tension de mode floating ».
Bien que d'un point de vue "Etude de Systèmes", il soit intéressant de manipuler à partir d'une vraie photopile, une maquette de simulation de panneau photovoltaïque présente l'avantage décisif du choix et de la stabilité des points de fonctionnement.
