Les onduleurs réseau

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Comme pour un onduleur dans une installation photovoltaïque autonome, un onduleur réseau a pour principe de transformer une tension continue en une tension alternative, mais dans ce cas avec une fréquence et une valeur équivalentes à celle du réseau.

Les différences essentielles sont que l’onde sera obligatoirement sinusoïdale et que cette tension alternative qui va « charger » le réseau, devra se mettre en phase avec ce dernier et répondre à un ensemble de prescriptions et d’impératifs de sécurité plus contraignants.

Le principe de fonctionnement

Les onduleurs couplés au réseau utilisent deux techniques de génération du signal alternatif :

  • Soit la sinusoïde est produite par le onduleur qui utilise le passage par zéro du réseau pour se synchroniser.
  • Soit le réseau est utilisé comme source du signal et de synchronisation.

Certains onduleurs utilisent un transformateur pour isoler les panneaux solaires du réseau.

D’autres, possède un système de test en continu du courant délivré par les panneaux.

En cas de fuite, l’onduleur s’arrête pour éviter tout court-circuit entre les panneaux et le réseau.

Chaque onduleur utilise pour son fonctionnement interne, une certaine quantité d’énergie fournie, soit par les panneaux photovoltaïques, soit par le réseau ce qui contribue à influencer les pertes de rendement annuelles.

Pour la sécurité du système, les compagnies d’électricité exigent en général une surveillance de la tension et de la fréquence produites et une coupure très rapide en cas d’absence de réseau.

La limitation de puissance à 3,5 kW par phase implique une limitation du courant produit.

Comme pour les onduleurs les plus sophistiqués dans une installation autonome, les onduleurs réseau sont de type MPPT (Maximum Power Point Tracking) et leur microprocesseur peut faire varier le point de puissance maximale du générateur en direction de la tension ouverte et ainsi limiter la puissance à l’entrée.

Un onduleur n’a pas un rendement constant.

Il est plus efficace aux trois-quarts de sa puissance maximale, et moins efficace à faible puissance.

Onduleur photovoltaïque réseauOnduleur photovoltaïque réseau

Les différents types d’onduleurs réseau

  • Les onduleurs « module » : ce sont les modèles les plus petits (100-200 W). Ils se fixent derrière le panneau solaire qui produit alors directement du 230 VAC. Ses avantages sont un câblage réduit uniquement en alternatif, une liaison simplifiée au bâtiment et une moins grande sensibilité aux ombrages.
  • L’onduleur « chaîne » : branché sur chaque chaîne de panneaux solaires en série, c’est une sorte d’onduleur « module » plus puissant. Il permet d’économiser sur le câblage et les protections DC (Direct courant). Son concept est proche de l’onduleur « module » avec l’avantage de travailler à plus grande puissance et tension, pour un meilleur rendement.
  • L’onduleur central : c’est le modèle de taille intermédiaire (1 à 5 kW). En général monophasé et destiné aux villas et petits bâtiments, il a l’avantage de séparer de façon claire la partie DC de la partie AC. Il présente aussi une maintenance simplifiée. Les inconvénients sont la grande complexité du câblage et une sensibilité accrue aux ombrages. Les modèles type « centrale solaire » sont en triphasés pour des puissances pouvant dépasser plusieurs centaines de kW. Ils sont réservés à des installations de production installées en pleine nature.

Comment dimensionner le onduleur ?

On serait tenté de choisir un onduleur de puissance égale à la puissance totale des panneaux photovoltaïques mais ce serait oublier les pertes, dû à l’appareil lui-même, à la température ambiante et à la saison.

On considère donc par sécurité, qu’il faut majorer la tension ouverte maximale aux conditions STC, ce qui fait en France :

  • 1,15 pour un système à une altitude inférieure à 800 m.
  • 1,20 pour un système entre 800 et 1 500 m d’altitude.
  • 1,25 pour un système à plus de 1 500 m d’altitude.

Par exemple, 12 panneaux ayant une tension ouverte de 22 V STC, l’onduleur en haute montagne devra supporter une tension ouverte de : 12 x 22 x 1,25 = 330 V.

En conclusion

Même si dans la conception, l’onduleur réseau semble plus simple que celui utilisé pour un système autonome, il n’en reste pas moins un appareil complexe qu’il faut bien dimensionner sous peine de devoir refaire son installation.


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