Autres articles
L’onduleur de panneaux solaires est, dans un investissement en centrale solaire photovoltaïque, le composant dont il faudrait le plus parler après les panneaux, mais qui est pourtant l’un des moins abordés. Quelle que soit la qualité des panneaux, si l’énergie qu’ils produisent passe par un convertisseur mal dimensionné, cela se traduit par des pertes sur le terrain. Après notre article dans lequel nous avons détaillé le principe de fonctionnement et les différents types de l’appareil, qu’est-ce qu’un onduleur, nous nous concentrons dans ce guide entièrement sur le choix : nous examinerons étape par étape les critères à utiliser pour évaluer la capacité, le ratio DC/AC, le nombre d’entrées MPPT, le rendement, l’indice de protection, la garantie et la supervision.
Pourquoi le choix de l’onduleur est-il déterminant pour le rendement du système ?
Chaque kilowattheure produit dans un système solaire passe nécessairement par l’onduleur. Les performances de l’appareil ont donc un effet multiplicateur direct sur l’ensemble du système. Alors qu’un problème sur une chaîne de panneaux reste généralement limité à cette chaîne, une perte liée à l’onduleur affecte l’ensemble du site.
Les conséquences d’un mauvais choix sur le terrain apparaissent de trois façons. La première est la perte par écrêtage: un appareil sous-dimensionné ne peut pas transférer à sa sortie le pic de production de midi et coupe l’excédent. La deuxième est la perte à charge partielle: un appareil surdimensionné fonctionne toute la journée très en dessous de sa capacité et, comme son rendement diminue à faible charge, la production annuelle reste inférieure aux attentes. La troisième est le temps d’arrêt: lorsqu’un appareil d’une marque disposant d’un réseau de service insuffisant tombe en panne et doit attendre des pièces de rechange, le site peut rester sans production pendant des semaines.
Ces trois éléments ont un point commun : aucun n’est visible le jour de l’installation. Ils apparaissent tous dans le rapport de production de la première année. Le choix doit donc être une décision d’ingénierie prise dès l’étape de l’offre ; le corriger ensuite implique de remplacer l’appareil.
Capacité de l’onduleur et ratio DC/AC selon la puissance du système
Le point de départ du choix est la puissance totale des panneaux à installer. Une idée reçue est toutefois fréquente : on pense que la puissance de l’onduleur doit être exactement égale à celle des panneaux. En pratique, il en va autrement.
Les panneaux n’atteignent leur puissance nominale que dans des conditions de laboratoire (irradiance de 1000 W/m², température de cellule de 25 °C). Sur le terrain, ces conditions ne se produisent que pendant une très petite partie de l’année. La courbe réelle de production commence bas le matin, augmente vers midi puis redescend le soir. La puissance installée des panneaux est donc généralement légèrement supérieure à celle de l’onduleur. Cette relation s’appelle le ratio DC/AC et se calcule selon la formule suivante :
Ratio DC/AC = Puissance totale des panneaux (kWp) ÷ Puissance AC nominale de l’onduleur (kW)
Par exemple, avec 12 kWp de panneaux et un onduleur de 10 kW, le ratio est de 1,2. La plage correcte de ce ratio n’est pas fixe ; elle varie selon le profil d’irradiation du site, l’orientation des panneaux et le caractère fixe ou suiveur du système.
| Type de site | Ratio DC/AC typique | Justification |
|---|---|---|
| Toiture fixe orientée au sud | 1,15 – 1,30 | La courbe de production présente un pic marqué à midi ; un surdimensionnement modéré augmente la production annuelle sans provoquer d’écrêtage significatif |
| Toiture orientée est-ouest | 1,25 – 1,40 | La production étant répartie sur la journée, la valeur de pointe est plus faible, ce qui permet un ratio plus élevé |
| Système fixe au sol | 1,20 – 1,35 | Sur les sites à forte irradiation, le ratio est rapproché de la limite basse ; sur les sites ombragés, il est rapproché de la limite haute |
| Site équipé d’un système de suivi solaire | 1,10 – 1,25 | La courbe de production restant étalée du matin au soir, la durée de pointe est plus longue et le ratio est maintenu plus bas |
La dernière ligne du tableau mérite une attention particulière. Système de suivi solaire Sur les sites qui en sont équipés, les panneaux suivent le soleil tout au long de la journée ; la courbe de production forme donc un large plateau au lieu d’un pic étroit concentré autour de midi. L’appareil fonctionne beaucoup plus longtemps à proximité de sa puissance nominale. Un ratio DC/AC élevé défini selon les habitudes des systèmes fixes peut provoquer plusieurs heures d’écrêtage autour de midi sur un site équipé de trackers. Le ratio doit donc être calculé séparément pour les projets avec suivi solaire.
Pour estimer la production annuelle de votre propre système, vous pouvez utiliser notre outil de calcul de l’énergie solaire et découvrir la logique du calcul dans notre article comment calculer l’énergie solaire .
L’entrée MPPT correspond au nombre de canaux par lesquels l’onduleur peut gérer indépendamment les chaînes de panneaux. Le point important pour le choix est le suivant : tous les panneaux raccordés à une même entrée MPPT sont contraints de fonctionner à un point de fonctionnement commun. Autrement dit, lorsqu’un panneau de ce groupe est ombragé, les autres panneaux du canal sont eux aussi pénalisés.
Le nombre d’entrées MPPT est donc déterminé en fonction de la configuration physique de la toiture ou du terrain. La règle pratique consiste à raccorder à une entrée distincte chaque groupe de panneaux se comportant différemment. Les principales situations entraînant un comportement différent sont :
- Surfaces de toiture orientées différemment (les façades est et ouest n’atteignent pas leur pic au même moment)
- Sections présentant des angles d’inclinaison différents
- Zones ombragées par une cheminée, une cage d’ascenseur, un arbre ou un bâtiment voisin
- Chaînes comportant un nombre différent de panneaux et produisant donc des tensions différentes
Sur une toiture orientée dans une seule direction et sans obstacle, deux entrées MPPT suffisent généralement. Les toitures aux lignes irrégulières, à plusieurs orientations ou comportant des sources d’ombre nécessitent trois entrées ou plus. Lors de la planification de l’implantation des panneaux, comment positionner les panneaux solaires les critères d’orientation et d’inclinaison présentés dans notre article déterminent également en grande partie le nombre d’entrées MPPT nécessaires.
Lors du choix, n’oubliez pas non plus que chaque entrée MPPT possède ses propres limites de courant et de tension. Le nombre de chaînes pouvant être raccordées à une entrée est limité par le courant d’entrée maximal indiqué sur la fiche technique de l’appareil ; même si le nombre d’entrées semble suffisant, le schéma de raccordement doit être revu si la limite de courant est dépassée.
Valeurs de rendement : rendement nominal et rendement européen
Le pourcentage élevé mis en avant dans les catalogues correspond généralement au rendement nominal (de pointe)que l’appareil n’atteint qu’au point de charge idéal. Le temps passé à ce point sur le terrain est limité. La valeur principale à examiner lors d’une comparaison est le rendement européen (Euro); cette valeur combine, par moyenne pondérée, les performances de l’appareil à différents niveaux de charge et fournit un indicateur beaucoup plus proche de la production annuelle réelle. Pour les appareils destinés au marché américain, on utilise le rendement CEC, calculé selon une logique similaire.
Même si deux appareils affichent le même rendement nominal, leur rendement européen peut différer de près d’un demi-point. Cette différence indique la qualité du fonctionnement à faible charge et peut avoir un effet perceptible sur la production annuelle dans les sites où les périodes du matin et du soir sont longues.
La température est un autre facteur qui influence le rendement. La fiche technique de chaque appareil indique un seuil à partir duquel la puissance de sortie commence à être réduite au-delà d’une certaine température ambiante. Ce phénomène est appelé derating et, dans les régions où la température du site dépasse 40 °C en été, il se traduit directement par une perte de production. Pour choisir entre deux appareils, vérifier le seuil à partir duquel commence le derating est plus instructif que de regarder uniquement le pourcentage de rendement.
Raccordé au réseau, hors réseau ou hybride ?
Cette décision dépend moins d’une préférence technique que de l’objectif pour lequel le système est installé et doit être clarifiée avant tous les autres critères ; lorsque le type d’appareil change, le calcul de capacité et le schéma de raccordement doivent être repris depuis le début.
| Comparaison | Raccordé au réseau (on-grid) | Hors réseau (off-grid) | Hybride |
|---|---|---|---|
| Besoin en batterie | Aucun | Obligatoire | Optionnel, peut être ajouté ultérieurement |
| En cas de coupure du réseau | La production s’arrête | Non affecté | L’alimentation se poursuit depuis la batterie |
| Production excédentaire | Injectée sur le réseau et compensée | Perdue lorsque la batterie est pleine | D’abord vers la batterie, puis vers le réseau |
| Utilisation typique | Toitures résidentielles et industrielles, centrales solaires au sol | Terrains sans réseau, maisons de montagne, stations de base | Installations sensibles aux coupures de courant |
| Complexité du système | La plus faible | Moyenne, nécessite une gestion de batterie | La plus élevée |
Les systèmes raccordés au réseau constituent le choix standard pour les centrales solaires en toiture et les projets d’autoconsommation pour les usines . Pour les systèmes hybrides, l’aspect économique de la décision dépend de la manière dont la production excédentaire est valorisée ; à ce sujet, notre article sur la compensation horaire sera un guide utile. Pour un système hors réseau, la chimie de la batterie influence la durée de vie autant que l’appareil lui-même ; nous recommandons donc d’évaluer à l’avance les types de batteries pour l’énergie solaire .
Indice de protection IP et plage de température de fonctionnement
L’indice IP est un code à deux chiffres qui indique le niveau de protection de l’appareil contre les corps solides et l’eau. Le premier chiffre correspond à la protection contre la poussière et les corps solides, le second au niveau de protection contre la pénétration d’eau. Si l’installation est réalisée à l’extérieur, cette valeur n’est pas négociable.
| Indice de protection | Signification | Emplacement d’installation adapté |
|---|---|---|
| IP54 | Protection limitée contre la poussière, résistance aux projections d’eau | Local technique fermé, garage, local électrique |
| IP65 | Totalement étanche à la poussière, résistant aux jets d’eau à faible pression | Façade extérieure, sous-toiture, zone protégée par un avant-toit |
| IP66 | Totalement étanche à la poussière, résistant aux jets d’eau puissants | Terrain ouvert, site agricole poussiéreux, zone côtière |
La plage de température de fonctionnement indique les températures ambiantes auxquelles l’appareil peut fonctionner sans réduire sa puissance. Sachant qu’en Turquie la température de surface d’une toiture peut atteindre 60 °C en été, les modèles disposant d’une large plage de température et d’un seuil de derating élevé offrent un avantage net. L’effet des conditions climatiques sur le rendement du système doit être pris en compte non seulement du côté des panneaux, mais aussi du côté de l’onduleur.
Note pratique pour l’installation : même avec un indice IP élevé, installer l’appareil sur un mur directement exposé au soleil crée un stress thermique inutile. Un emplacement ombragé avec une circulation d’air dégagée donnera toujours de meilleurs résultats.
Durée de garantie et réseau de service local
Alors que les garanties de performance de 25 à 30 ans sont standard pour les panneaux, les garanties des onduleurs se situent généralement entre 5 et 10 ans, et la plupart des fabricants proposent des extensions payantes. Cette asymétrie signifie que l’appareil devra potentiellement être remplacé au moins une fois pendant la durée de vie du système ; ce poste doit être intégré dès le départ dans la planification de l’investissement.
L’accès au service est encore plus critique que la durée de garantie. Les questions suivantes doivent être clarifiées lors de l’évaluation :
- La marque dispose-t-elle en Turquie d’un service technique agréé et d’un stock de pièces de rechange ?
- Quel délai d’intervention est garanti en cas de panne ?
- La garantie couvre-t-elle uniquement l’appareil ou inclut-elle également la main-d’œuvre et le transport ?
- L’historique du fabricant sur le marché est-il suffisamment solide pour couvrir toute la durée de garantie ?
Le dernier point est plus important qu’il n’y paraît. Une garantie de dix ans n’a de sens que si le fabricant est toujours en activité dix ans plus tard. En particulier dans les projets de centrale solaire photovoltaïque de plusieurs mégawatts, attendre plusieurs semaines une pièce de rechange pour un seul appareil peut représenter une perte de production importante.
Support de supervision (Monitoring)
La supervision a longtemps été considérée comme un simple « plus » ; aujourd’hui, elle constitue un outil fondamental de détection des pannes. Les appareils modernes transmettent des données via Wi-Fi, Ethernet, RS485 ou un module cellulaire, et ces données sont suivies depuis une interface web ou une application mobile.
Lors du choix, il faut vérifier jusqu’où remonte l’historique des données, si la mesure est réalisée au niveau de la chaîne (string) ou uniquement en valeur totale, si la supervision à distance exige un abonnement supplémentaire et si le système permet l’exportation des données.
Un système proposant des mesures par chaîne permet de diagnostiquer une baisse de production sans se rendre sur le site, car il indique directement quelle section est en cause. En pratique, déterminer si les panneaux fonctionnent se fait souvent le plus rapidement en comparant les chaînes sur l’écran de supervision. L’encrassement, l’ombrage ou la défaillance d’un seul panneau peuvent ainsi être détectés plusieurs semaines à l’avance.
Vous recherchez la solution solaire la plus adaptée à votre projet ?
Obtenez une étude gratuite et une offre de notre équipe d’experts pour des systèmes de suivi solaire et des installations de panneaux fixes adaptés à votre terrain, votre usine ou votre toiture.
Questions fréquentes sur le choix d’un onduleur
Faut-il choisir un onduleur monophasé ou triphasé ?
Le facteur déterminant est le type de raccordement électrique existant de l’installation. Les logements disposent généralement d’un raccordement monophasé et des appareils monophasés sont utilisés pour des systèmes allant jusqu’à environ 10 kW. Dans les entreprises, ateliers et usines disposant d’un raccordement triphasé, un modèle triphasé est privilégié ; la charge est ainsi répartie de manière équilibrée entre les phases et les problèmes de hausse de tension sur une seule phase sont évités. Bien qu’il soit techniquement possible de raccorder un appareil monophasé à une installation triphasée, cela n’est pas recommandé en raison du déséquilibre des phases.
Peut-on utiliser ensemble des panneaux et un onduleur de marques différentes ?
Oui. La compatibilité entre le panneau et l’onduleur dépend des valeurs électriques, et non de la marque. La tension en circuit ouvert de la chaîne de panneaux ne doit pas dépasser la tension d’entrée maximale de l’onduleur, le courant de la chaîne doit rester inférieur à la limite de courant d’entrée et la tension de la chaîne doit se situer dans la plage de fonctionnement MPPT de l’appareil. Tant que ces trois conditions sont respectées, la différence de marque ne pose aucun problème. Il faut toutefois garder à l’esprit que certaines fonctions de supervision et d’optimisation ne fonctionnent que dans l’écosystème propre à certaines marques.
Quelle est la différence entre un onduleur avec transformateur et un onduleur sans transformateur ?
Dans les modèles avec transformateur, les côtés DC et AC sont isolés électriquement l’un de l’autre par un transformateur ; cette architecture est privilégiée pour certains besoins particuliers de mise à la terre et certaines technologies de panneaux, mais l’appareil est plus lourd et son rendement légèrement inférieur. Les modèles sans transformateur ne disposent pas de cette isolation, mais offrent un meilleur rendement et un boîtier plus léger. Aujourd’hui, la grande majorité des systèmes raccordés au réseau utilisent des appareils sans transformateur.
Quelle doit être la distance de câble entre les panneaux et l’onduleur ?
Il n’existe pas de limite supérieure absolue, mais plus la distance augmente, plus la chute de tension sur la ligne DC augmente et se transforme directement en perte. L’objectif de conception est de maintenir la chute de tension du côté DC autour de 1 %. Si une grande distance est nécessaire, la solution consiste à augmenter la section du câble. L’onduleur est donc placé aussi près que possible des chaînes de panneaux tout en conservant une liaison AC courte vers le tableau de distribution.
Devrai-je remplacer l’onduleur si j’ajoute des panneaux plus tard ?
Cela dépend de la capacité d’entrée et du ratio DC/AC de l’appareil existant. Si les panneaux ajoutés restent dans les limites de puissance d’entrée DC maximale et de courant MPPT de l’appareil, aucun remplacement n’est nécessaire. Si ces limites sont dépassées, deux options sont possibles : remplacer l’appareil par un modèle plus puissant ou installer un second onduleur pour la partie ajoutée. Pour les projets où une augmentation de capacité est prévue, choisir dès la première installation un modèle laissant une marge d’entrée permet d’éviter des coûts supplémentaires par la suite.
Quand faut-il remplacer l’onduleur ?
La durée de vie moyenne généralement admise sur le terrain est de 10 à 15 ans et, comme les panneaux durent beaucoup plus longtemps, il est normal de remplacer l’onduleur une fois pendant la vie du système. La décision dépend davantage du comportement de l’appareil que de son âge : baisse durable de production dans les mêmes conditions d’irradiation, codes d’erreur récurrents, arrêts automatiques fréquents et multiplication des problèmes de ventilateur ou de refroidissement indiquent qu’un remplacement est nécessaire.
Laisser un commentaire