À quoi sert un onduleur solaire ?

Illustration : maison équipée de capteurs solaires.

Les panneaux photovoltaïques installés sur les toits convertissent l’énergie rayonnante gratuite en courant continu lorsqu’ils sont exposés à la lumière du soleil. Cependant, comme les systèmes domestiques et les réseaux publics fonctionnent sur courant alternatif, un composant supplémentaire est nécessaire pour pouvoir réellement exploiter cette énergie autoproduite. Le composant dont il est question est un onduleur, un convertisseur de tension qui transforme le courant continu en courant alternatif. Mais comment ces dispositifs fonctionnent-ils ? Quand sont-ils utilisés et que faut-il prendre en compte pour les choisir et les installer ? Nous répondons à ces questions ci-après.

Qu’est-ce qu’un onduleur ? Fonction et tâches expliquées

Lorsque les systèmes photovoltaïques convertissent le rayonnement solaire en énergie électrique, ils produisent du courant continu. Les porteurs de charges libres se déplacent toujours dans une seule direction : du pôle positif vers le pôle négatif. Les seules variations possibles concernent le niveau de tension et l’intensité du courant. Par contre, le courant alternatif change de temps en temps de direction. Il est utilisé dans les systèmes de chauffage et les réseaux électriques publics, car il est plus facile à produire dans les grandes centrales électriques. Des convertisseurs de courant ou de tension sont nécessaires pour utiliser des appareils fonctionnant en courant alternatif avec une source de courant continu. On les appelle onduleurs et ils sont une pièce maîtresse de la plupart des systèmes photovoltaïques.

L’électronique de puissance produit du courant alternatif à partir de l’énergie autoproduite

Les onduleurs solaires « hachent » la tension continue d’entrée pour ensuite inverser périodiquement la polarité. Si cette fonction était autrefois réalisée mécaniquement, des transistors et des circuits électriques spéciaux assurent aujourd’hui cette fonction. Ils utilisent ce que l’on appelle la modulation de largeur d’impulsion et génèrent une tension sinusoïdale, essentielle pour de nombreux appareils électriques. Contrairement à la tension rectangulaire plus simple, où la polarisation est sans cesse inversée brusquement, l’intensité et la direction du courant sont alternées de manière beaucoup plus régulière.

Les onduleurs solaires offrent diverses autres fonctions

Non seulement les onduleurs rendent exploitable l’électricité générée par un système photovoltaïque, mais ils garantissent également l’efficacité et la sécurité du système. Voici un aperçu de leurs principales fonctions :

Convertir le courant continu en courant alternatif: Les onduleurs convertissent (ou inversent, d’où leur autre nom « inverter ») le courant continu en courant alternatif ou vice versa (dans les onduleurs de batterie par ex.). Cette opération est nécessaire pour pouvoir utiliser ou injecter l’électricité dans un système de stockage.
Optimiser l’efficacité des systèmes photovoltaïques: Les onduleurs solaires surveillent la puissance des panneaux connectés et veillent à ce qu’elle soit toujours optimale. Les experts appellent cela le suivi du point de puissance maximale (MPP), nécessaire en raison des différentes valeurs d’éclairement et de température.
Assurer la sécurité du système: Ces composants compacts surveillent en permanence la fréquence du réseau et ajustent la puissance autoproduite en fonction de celle-ci. Ils s’auto-refroidissent pour éviter la surchauffe et déconnectent les panneaux photovoltaïques du réseau en cas de panne ou de situation dangereuse. Les onduleurs peuvent également réduire la puissance photovoltaïque.
Augmenter l’autoconsommation et réaliser des économies: La surveillance intégrée permet de consommer l’énergie autoproduite en fonction de la demande et d’augmenter l’autoconsommation. Ainsi, plus d’électricité reste dans la maison. Comme vous en achetez moins, vous réalisez des économies.

Illustration : panneaux photovoltaïques sur le toit d’une maison

Installation d’un système photovoltaïque

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Vous avez l’embarras du choix pour acheter un convertisseur de tension

Les onduleurs solaires se déclinent en différentes versions. On distingue l’onduleur de chaîne (ou string), le micro-onduleur et l’onduleur central. Il existe également les onduleurs à batterie, les onduleurs hybrides et les onduleurs autonomes. Ci-après une synthèse des différences :

Les onduleurs de chaîne sont généralement utilisés lorsque tous les panneaux sont installés sur une seule surface de toit. Ils sont placés à un point central de la maison (comme le local technique) et équipés d’un tracker MPP. Cela garantit que les panneaux connectés fonctionnent efficacement tant qu’ils sont exposés à des conditions similaires.

Ce type d’onduleur ne convient pas si vos panneaux photovoltaïques sont installés sur des surfaces de toit exposées différemment. Dans ce cas, on utilisera plusieurs onduleurs de chaîne ou des onduleurs dits multichaînes pour le système photovoltaïque. Ces derniers sont équipés de plusieurs trackers MPP et garantissent un rendement élevé même avec des valeurs d’éclairement différentes.

Bon à savoir : Une chaîne décrit un ensemble de plusieurs panneaux photovoltaïques individuels connectés en série.

Les onduleurs qui assurent le fonctionnement de panneaux individuels sont généralement appelés micro-onduleurs. Ceux-ci sont connectés à des panneaux solaires individuels. Ils réagissent rapidement aux différentes valeurs d’éclairement, garantissant une grande efficacité. Cependant, les micro-onduleurs ne sont utiles que pour les petits systèmes, car l’utilisation d’un grand nombre de ces appareils augmente considérablement les coûts d’acquisition et de maintenance. Il en va de même pour le risque de panne et de dysfonctionnement, qui augmente également lorsqu’un grand nombre d’appareils fonctionnent en parallèle.

Si tous les panneaux photovoltaïques sont soumis à des conditions similaires, des onduleurs centraux sont utilisés pour alimenter la maison ou le réseau. Ces derniers permettent de gérer plusieurs chaînes et de réduire les coûts d’installation et de maintenance. Ces appareils sont généralement utilisés pour les systèmes de grande envergure installés sur les toits ou pour les systèmes photovoltaïques autonomes dont la capacité de production d’énergie est d’environ 30 kilowatts-crête ou plus. Si la production est nettement supérieure, une partie de l’électricité produite peut également être injectée directement dans le réseau moyenne tension et distribuée efficacement.

Il existe également des types spéciaux d’onduleurs destinés à des applications particulières. Prenons l’exemple des onduleurs à batterie. Ils convertissent le courant alternatif en courant continu afin que l’énergie électrique puisse être injectée dans un système de stockage d’énergie si elle ne peut pas (ou ne peut plus) être injectée dans le réseau de courant continu. Les onduleurs hybrides, tels que ceux utilisés dans le système de stockage d’énergie Viessmann Vitocharge VX3, combinent des onduleurs solaires et des onduleurs à batterie. Ils permettent ainsi de réaliser des économies et, dans certains cas, de raccorder des éoliennes, des unités de cogénération ou des générateurs de secours.

Une autre forme particulière est l’onduleur autonome qui alimente des systèmes autonomes sans connexion au réseau. Ces dispositifs fonctionnent généralement de manière plus souple. Ils ne doivent pas nécessairement s’aligner sur la fréquence du réseau et sont généralement associés à des systèmes de stockage.

Système de stockage d’énergie Vitocharge VX3

Trouvez facilement l’onduleur adapté à votre installation solaire photovoltaïque

Vous êtes à la recherche d’un onduleur solaire afin d’alimenter votre maison en électricité ? Il est alors important de choisir le bon appareil. En effet, ce choix n’influencera pas seulement le fonctionnement de votre système, mais aussi son efficacité et donc, sa rentabilité. En règle générale, nous vous recommandons de demander conseil à un professionnel. L’aperçu suivant montre les éléments à considérer pour faire votre choix.

De quel type d’onduleur ai-je besoin ? Cela dépend de l’installation. Les onduleurs de chaîne sont souvent utilisés pour les maisons individuelles. Si votre système est installé sur plusieurs surfaces de toit exposées différemment ou s’il existe une grande différence entre l’exposition au soleil et à l’ombre de chaque panneau, un onduleur multichaînes peut également s’avérer utile. Par ailleurs, un onduleur à batterie est souvent nécessaire – si vous installez par ex. un système de stockage d’énergie dans le réseau de courant alternatif.
Quelle taille choisir pour l’onduleur de mon système solaire PV ? La taille ou la capacité dépend des panneaux connectés. Elle est généralement exprimée en kilovoltampères (kVA) ou en kilowatts (kW) et doit correspondre approximativement à la puissance des panneaux des chaînes connectées. Des simulations individuelles peuvent aider à la déterminer.
Comment choisir l’onduleur adapté à mon système ? Une fois que vous connaissez le type et la capacité de l’onduleur dont vous avez besoin, vous êtes généralement confronté à un large choix. Vous pouvez entre autres sélectionner les meilleurs appareils en fonction de leur efficacité. Plus celle-ci est élevée, moins il y a de pertes d’énergie. Le rendement augmente et la rentabilité de l’ensemble du système est améliorée.

Large gamme d’options pour répondre à vos besoins

Les ensembles photovoltaïques Vitovolt 300 de Viessmann se composent non seulement de panneaux photovoltaïques et d’un système de pose, mais aussi d’un onduleur et du câblage de raccordement nécessaire. La parfaite adéquation des composants entre eux assure une grande tranquillité d’esprit et un niveau d’efficacité élevé. Si vous optez pour une solution individuelle, vous pouvez combiner les panneaux photovoltaïques Vitovolt 300 avec les onduleurs correspondants.