L’onduleur solaire, que l’on peut trouver sous l’appellation de variateur solaire ou onduleur photovoltaïque, est une pièce de l’installation photovoltaïque qui a une importance bien particulière. Grâce à l’onduleur solaire, votre installation pourra produire convenablement de l’énergie et vous la transmettre ensuite chez vous.

Placé idéalement à moins de 10 mètres des panneaux solaires photovoltaïques pour limiter la perte d’énergie et protéger de la pluie et du soleil, l’onduleur sert à transformer le courant continu produit et stocké dans un batterie ou produit par un générateur de courant (panneaux solaires photovoltaïques, éolienne…), en courant alternatif qui peut ensuite être utilisé ou réinjecté sur le réseau de distribution électrique. En effet, le courant qui sort de vos panneaux est un courant continu alors que le courant que nous utilisons est un courant alternatif. Le courant continu des panneaux solaires photovoltaïques n’est pas compatible avec le réseau public et empêche donc la production domestique d’électricité. C’est pourquoi l’installation d’un onduleur va permettre de transformer ce courant pour répondre exactement aux normes fixées par le gestionnaire du réseau (voltage, émission d’harmoniques…). Il assure aussi la sécurité du système entier par une protection de découplage.

Voir les normes de sécurité : DIN VDE 0126-1-1/A1

Ces normes attestent de la protection de découplage de l’onduleur photovoltaïque. En cas de coupure ou de panne sur le réseau, l’onduleur coupe l’arrivée de courant sur le réseau et sur le système électrique de la maison. Le respect de ces normes est obligatoire pour le raccordement au réseau de vos panneaux.

LES DIFFÉRENTS TYPES D'ONDULEURS

Il existe plusieurs sortes d’onduleurs. En effet, selon la configuration de vos panneaux solaires et celle de votre toiture, vous aurez besoin d’un onduleur bien spécifique

Micro-onduleur ou onduleur de chaîne ?

Le choix sur le type d’onduleurs dépend de la configuration du site et des critères économiques du projet. Deux installations de même taille peuvent avoir un système différent car disposant d’une configuration différente.

Onduleur de chaîne (autrement appelé onduleur centralisé ou onduleur string)

D’une puissance de 1 kW à plusieurs centaines de kW, ils sont adaptés à des installations qui présentent une configuration hétérogène : diverses inclinaisons et orientations, modules et strings* de tailles différentes, modules à tolérance de fabrication élevés ou encore ombragés. Les onduleurs centralisés présentent de nombreux atouts dans le cas de projets présentant de grands générateurs photovoltaïques homogènes. Leur coût au Watt-crête est souvent plus faible et la maintenance peut être facilitée car sur un lieu centralisé. En revanche, la durée de vie de ce matériel est d’environ 10 ans et il est souvent nécessaire de changer une à deux fois l’onduleur durant la durée de vie de la centrale. Ces coûts sont intégrés dans les calculs de rentabilité. De plus, lorsque l’onduleur est en panne, la production de toute la chaîne est réduite à néant. De la même manière, si un panneau solaire photovoltaïque est ombragé ou en panne, toute la production de chaîne est réduite fortement.

*Qu’est-ce qu’un string de panneaux photovoltaïques ? : Un string de panneaux est une chaîne de panneaux reliées à l’onduleur. Cette méthode évite de devoir relier chaque panneau à son propre onduleur. En effet, les strings de panneaux permettent d’envoyer toute la tension à un seul onduleur. La tension est dès lors optimalisée.

Câblage d'un onduleur de chaîne (a et b sont la partie courant continu alors que c et d sont la partie courant alternatif). Si l'onduleur dispose de 2 chaînes, a et b sont en double.
© Oscaro Power

Micro-onduleur

D’une puissance de quelques centaines de Watts, ces onduleurs sont couplés de 1 à 4 modules en parallèle. Qu’un panneau soit partiellement recouvert d’ombre (feuille d’arbre, poussière…) ou qu’il présente un léger défaut, c’est toute la chaîne de panneaux qui en pâtit. Ainsi, les micro-onduleurs permettent de diminuer assez largement ce problème, les panneaux solaires étant indépendants les uns des autres. Un panneau qui présente un défaut peut, par ailleurs, être déconnecté en attendant d’être nettoyé ou réparé sans affecter le reste des modules. La maintenance sur ce genre de matériel est un peu plus complexe mais les micro-onduleurs ont la réputation de mieux résister dans la durée car l’électronique de puissance est soumise à moindre épreuve.

QUEL ONDULEUR CHOISIR ?

Il est important de bien choisir son onduleur puisque ce dernier va limiter la puissance délivrée par le panneau produisant le moins. Il faut donc bien faire attention afin d’éviter des pertes de production bêtement.

Ainsi, lorsque l’on a deux champs de modules, si on met un onduleur central, on ne produirait qu’aux heures où le soleil arrive sur les deux champs. Ce que l’on veut éviter. On va donc choisir dans cette situation un micro-onduleur afin d’éviter ces pertes. De la même manière, si on se rend compte qu’un de nos panneaux solaires est un peu ombragé (par un arbre ou une nouvelle construction), on risque d’avoir une limitation de puissance, on va alors privilégier la pose de micro-onduleurs.

En effet, si on a un onduleur central et qu’une ombre diminue de 50% la production d’un panneau, tout le système va être bridé en puissance à 50%. Lorsque l’on installe des micro-onduleurs, seul le panneau concerné produira moins et les autres resteront indépendants, ce qui est nettement plus intéressant. Longtemps, les micro-onduleurs étaient plutôt marginaux car plus chers que les onduleurs classiques. Avec les baisses de prix, aujourd’hui, la plupart des installateurs préconise des micro-onduleurs pour les petites installations résidentielles en toiture. On recommandera encore les onduleurs centraux sur des installations plus importantes (grandes toitures ou centrales au sol). L’avantage est aussi de permettre une centralisation de la maintenance en cas de défaillance.

Il est également possible d’utiliser des optimiseurs. Ce sont des dispositifs qui s’ajoutent à une installation photovoltaïque avec onduleur de chaîne. Ils gomment les limites des onduleurs de chaîne puisqu’ils permettent de gérer la production de chaque panneau de manière à ce qu’elle soit optimisée. Les optimiseurs vont en quelque sorte transformer votre onduleur de chaîne en micro-onduleur. Il est tout de même difficile de différencier l’optimisation de la production d’électricité des panneaux solaires photovoltaïques équipés de micro-onduleurs, de ceux équipés d’optimiseurs. De plus, les optimiseurs ne résolvent pas les problèmes financiers générés par le remplacement des onduleurs lorsque ceux-ci sont en pannes.

QUELQUES INFORMATIONS PRATIQUES

Puissance nominale : la puissance nominale de l’onduleur est en général exprimée en Volt/Ampère (VA), puissance apparente ou en Watt (W). C’est la puissance que le convertisseur peut délivrer en régime constant à une température donnée (souvent 25°C).

Capacité de surcharge : Appelé plus communément « puissance crête », cette fonction est la capacité de l’onduleur à supporter un courant d’appel plus élevé que son courant nominal sur une courte période. Elle est en moyenne deux fois supérieure à la puissance nominale.

Exemple : un onduleur 800 VA pourra supporter 1600 VA pendant 5 secondes.

Le but est d’assurer le démarrage des appareils ayant un courant d’appel élevé tel que votre réfrigérateur (jusqu’à 20 fois sa puissance nominale au démarrage).

Signal de sortie : la qualité de courant qui sort de l’onduleur est importante car il influe directement sur l’alimentation des récepteurs sensibles comment les alimentations de PC par exemple.

Consommation : l’onduleur consomme de l’énergie. Lorsqu’il est à vide, c’est-à-dire qu’aucun récepteur n’est alimenté, sa consommation varie entre 0.5 et 1% de sa puissance.

Et parmi les nombreuses marques d'onduleurs sur le marché, Urban Solar Energy fonctionne principalement avec APSystems, Enphase et SolarEdge.

© APsystems

© Enphase

© SolarEdge

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