Qu’est-ce qu’un onduleur solaire ?
Le rôle d’un onduleur dans la production d’électricité photovoltaïque
Également appelé régulateur solaire ou convertisseur solaire, un onduleur solaire permet de convertir le courant continu (CC) produit par les panneaux solaires photovoltaïques en courant alternatif (CA) utilisable par le réseau électrique.
Il assure également les fonctions suivantes :
- garantir la sécurité du système ;
- prolonger la durée de vie des équipements électriques ;
- exploiter la puissance maximale de l’installation photovoltaïque ;
- contrôler la production électrique en temps réel.
Rappel : les panneaux photovoltaïques contiennent des cellules photovoltaïques qui transforment le rayonnement solaire en électricité. Ils doivent être distingués des panneaux thermiques, qui captent les calories du soleil pour alimenter un système de chauffage ou de production d’eau chaude sanitaire.
Les éléments qui composent un onduleur solaire
Un onduleur solaire est un boîtier métallique qui peut adopter différentes tailles. Il est composé des éléments suivants :
- des transistors de puissance, qui permettent de contrôler la tension électriques ;
- des câbles électriques ;
- des interrupteurs ;
- une grille de ventilation pour éviter la surchauffe.
Zoom sur le fonctionnement d’un onduleur solaire
Une fois qu’il est installé et programmé, l’onduleur fonctionne en permanence. Il module l’amplitude et la fréquence du courant continu pour le transformer en courant alternatif.
Cependant, sa fonction première est d’assurer la connexion entre l’installation photovoltaïque et le réseau électrique en toute sécurité. Avant la connexion, il vérifie que les deux réseaux fonctionnent correctement.
Ainsi, il analyse en continu le courant, qui évolue en fonction de différents facteurs tels que le taux d’ensoleillement. Lorsque la tension change, l’onduleur stabilise le courant grâce à un microprocesseur, régulant la tension électrique selon les normes fixées par le gestionnaire de réseau.
Si la production est supérieure à la consommation, il peut :
- injecter le surplus dans le réseau électrique ;
- brider la production à l’aide d’un dispositif « zéro injection » afin d’éviter le surplus.
Si le réseau est défaillant (par exemple, en cas de panne sur le réseau), l’onduleur coupe la production pour protéger l’utilisateur ou un éventuel technicien intervenant sur la ligne.
Ce système permet d’exploiter la puissance maximale de l’installation photovoltaïque. L’onduleur calcule le MPP (maximum power point), c’est-à-dire le meilleur couple tension-intensité, afin d’obtenir une puissance optimale.
Quels sont les différents types d’onduleurs solaires ?
L’onduleur de chaîne
Également appelé onduleur centralisé ou onduleur string, il s’agit de la première génération d’onduleurs. Très répandu, il est facile à installer et à entretenir.
Sa particularité ? Il permet de raccorder l’ensemble des panneaux solaires grâce à un branchement en série. Il convient donc parfaitement à un champ de panneaux solaires présentant les mêmes inclinaisons et orientations. Il s’installe généralement à l’intérieur de la maison, dans un local sec et ventilé.
Il s’agit d’une technologie éprouvée et accessible, qui peut néanmoins induire des pertes de production. En effet, en cas de problème sur un panneau (panne, ombre, salissure, etc.), tout le système est impacté.
Bon à savoir : les établissements industriels et les grands locaux professionnels sont équipés d’onduleurs centralisés spécifiques. Ce type d’onduleur de chaîne est très imposant et permet de prendre en charge des installations de grande dimension.
Le micro-onduleur
Également appelé onduleur module, il s’agit d’un petit onduleur placé sous chaque panneau photovoltaïque suivant un branchement en parallèle. Il peut prendre en charge un ou deux panneaux solaires.
Chaque micro-onduleur se charge donc de convertir le courant d’un module de façon indépendante. En cas de problème, seule la production de ce module est impactée, ce qui permet d’optimiser les performances du système.
L’onduleur hybride
Aussi appelé onduleur mixte ou onduleur avec optimiseur de puissance, il présente un compromis entre les deux technologies précédentes. En effet, il est composé d’un boîtier central et d’optimiseurs solaires placés sous chaque panneau. Ainsi, chaque module est indépendant.
L’onduleur hybride est la technologie la plus récente. Elle permet d’obtenir le meilleur rendement du marché. Il s’agit de la meilleure option pour l’autoconsommation, car elle est facile à installer et présente des performances optimales. C’est aussi le système qui offre la meilleure sécurité contre les sinistres et les incendies.
Il est généralement accompagné d’un système de suivi, qui permet de paramétrer la production photovoltaïque. Il détermine également la destination de l’énergie générée : usage domestique immédiat, stockage dans une batterie ou injection dans le réseau public.
Comment choisir le bon type d’onduleur ?
Analysez votre projet solaire
Commencez par déterminer vos besoins :
- autoconsommation totale : l’ensemble de la production est utilisé pour alimenter le logement en électricité (éclairage, chauffage, appareils électriques) ;
- autoconsommation partielle avec revente de surplus : une partie de la production est utilisée pour alimenter le logement en électricité à l’instant t, le reste est revendu à une filiale comme EDF OA ;
- revente totale : l’ensemble de la production est vendue, constituant un complément de revenu intéressant.
Si vous avez le budget, il vaut mieux vous tourner vers un onduleur hybride. Plus performant, il permet une meilleure rentabilité de votre installation photovoltaïque.
Rappel : les avantages et les inconvénients de chaque technologie
Voici un tableau récapitulatif des avantages et des inconvénients des différents types d’onduleurs :
|
Avantages |
Inconvénients |
| Onduleur de chaîne |
- Prix accessible
- Convient à de nombreuses installations solaires et peut s’implanter dans des sites isolés
- Matériel facilement accessible, donc maintenance simplifiée
|
- Pertes de production de l’ensemble du système en cas de problème sur un seul panneau
- Suivi de production limité
- Durée de vie courte
- Ajout de nouveaux panneaux solaires impossible
|
| Micro-onduleur |
- Bon rendement
- En cas de problème sur un panneau, le reste du système n’est pas impacté
- Suivi de production pour chaque module
- Durée de vie optimale
- Possibilité d’extension de l’installation solaire
|
- Prix élevé
- Ne convient pas à toutes les installations solaires
- Matériel moins accessible donc maintenance délicate
|
| Onduleur hybride |
- Excellent rendement
- Sécurité renforcée
- En cas de problème sur un panneau, le reste du système n’est pas impacté
- Suivi de production pour chaque module
- Durée de vie optimale
|
|
Quels sont les autres critères à considérer pour choisir un onduleur solaire ?
Le mode d’injection (monophasé ou triphasé)
La majorité des logements présentent un courant monophasé. Autrement dit, la circulation de l’électricité dans le réseau s’effectue grâce à un circuit unique. Néanmoins, certains logements présentent un courant triphasé qui utilise trois réseaux différents.
Comme l’onduleur solaire envoie le courant alternatif dans le logement, il doit être adapté au mode d’injection de votre réseau. Vous devez donc choisir un onduleur monophasé ou triphasé en fonction de ce paramètre.
Le dimensionnement
Le dimensionnement est généralement confié à un professionnel qualifié, qui déterminera les grandeurs suivantes :
- la puissance nominale : elle dépend du dimensionnement de l’installation photovoltaïque, qui dépend elle-même de vos besoins en électricité (quantité d’équipements électriques, nombre d’occupants, habitudes de consommation, présence d’une borne de recharge pour voiture électrique, etc.) et de votre projet (autoconsommation, revente totale ou partielle, installation d’une batterie, etc.). Elle est généralement sous-dimensionnée par rapport aux panneaux afin d’obtenir la meilleure performance, mais aussi de payer moins cher puisqu’un onduleur moins puissant est aussi moins onéreux ;
- la tension maximale : elle doit être supérieure à la somme des tensions max des panneaux solaires, au risque d’endommager votre matériel ;
- l’intensité maximale : si plusieurs panneaux sont branchés en parallèle, elle doit être supérieure à la somme des intensités des différents modules. Autrement, la production sera bridée.
Le rendement énergétique
Le rendement énergétique désigne le rapport entre l’énergie générée par le système et l’énergie qui lui a été fournie. Il s’agit d’un indicateur clé de l’efficacité d’un onduleur solaire.
Aujourd’hui, le rendement des onduleurs photovoltaïques peut atteindre 98 %. Il s’agit toutefois du rendement maximal, qui ne tient pas compte des variations induites par la température, l’exposition au soleil, les ombrages, etc.
La marque
Avec l’essor du photovoltaïque résidentiel, de plus en plus de marques commercialisent des onduleurs solaires. Mieux vaut miser sur des marques réputées, qui proposent généralement une technologie fiable et des matériaux résistants, et donc une durée de vie plus importante.
On peut par exemple mentionner CKW Solar, qui propose des onduleurs de chaîne et hybrides, ainsi qu’Airwell, qui propose des micro-onduleurs.
La durée de vie
La durée de vie d’un onduleur de chaîne est d’environ 10 ans. Comme elle est inférieure à la durée de vie des panneaux photovoltaïques (environ 25 ans), elle requiert le remplacement de l’onduleur deux fois en moyenne pendant la durée d’utilisation de l’installation.
En revanche, les micro-onduleurs et les onduleurs hybrides tiennent environ 25 ans. Dans la majorité des cas, ils ne nécessitent donc pas de rachat.
La durée de vie des équipements dépend également d’autres critères, comme la marque, une installation de qualité réalisée par un professionnel et un dimensionnement établi dans les règles de l’art.
Bon à savoir : les fabricants proposent des garanties qui vont de 5 ans pour un onduleur de chaîne à 20 ans pour un onduleur hybride. Elles garantissent le remplacement du matériel en cas de panne. Dans certains cas, vous pouvez payer une extension de garantie. Attention, la garantie doit faire l’objet d’un contrat et pas uniquement être inscrite sur le devis.
Le suivi de la production
Un onduleur intelligent permet le suivi de la production à l’aide d’une application mobile. Il permet ainsi d’évaluer la quantité d’électricité produite, mais aussi de détecter d’éventuels dysfonctionnements : panneaux défectueux, onduleurs en fin de vie, salissures ou ombrages, etc. Il analyse également les pics de production, qui permettent d’adapter vos habitudes de consommation.
Dans ce cadre, les micro-onduleurs et les onduleurs hybrides sont plus intéressants, car ils permettent de surveiller la production individuelle de chaque panneau solaire.
Le prix
Le prix des onduleurs solaires dépend bien évidemment de la marque ainsi que des autres caractéristiques citées précédemment. Il s’agit d’un critère de choix essentiel. En effet, avec l’effondrement du prix des panneaux photovoltaïques, les onduleurs représentent une part importante du budget de l’installation.
Voici des fourchettes de prix pour vous donner une première idée du budget nécessaire – il reste conseillé de faire appel à un professionnel qui vous remettra un devis détaillé et adapté à votre projet :
- onduleur de chaîne : entre 800 et 1 900 € ;
- micro-onduleur : entre 100 et 400 € par panneau solaire ;
- onduleur hybride : entre 800 et 1 900 € pour l’onduleur central et entre 50 et 150 € par panneau solaire pour les optimiseurs.
Comment installer un onduleur solaire ?
Les règles d’installation à respecter
Les règles d’installation dépendent bien évidemment du type d’onduleur.
Dans le cas d’un onduleur central, le boîtier est posé sur un support vertical, en même temps que les panneaux solaires. Pour déterminer l’emplacement, vous devez tenir compte des éléments suivants :
- l’onduleur doit être situé à moins de 10 mètres des panneaux solaires afin d’éviter les déperditions d’énergie ;
- le local doit être sec, ventilé et peu ensoleillé, cela augmentera la durée de vie des équipements ;
- le boîtier doit être facile d’accès dans le but de simplifier l’entretien et la maintenance.
L’intervention d’un professionnel
L’installation de votre système photovoltaïque doit être confiée à un installateur solaire certifié RGE (reconnu garant de l’environnement) QualiPV.
Le professionnel garantira non seulement une installation de l’onduleur et des panneaux solaires dans le respect des normes en vigueur. Mais il pourra également vous accompagner dans le choix et le dimensionnement de vos équipements, en tenant compte de vos besoins et de votre budget.
Comment entretenir un onduleur solaire ?
Un onduleur photovoltaïque ne nécessite pas d’entretien spécifique. Il suffit simplement de vérifier votre installation une fois par an :
- dépoussiérez les entrées d’air et nettoyez le local dans lequel l’onduleur est installé ;
- resserrez les câbles de connexion ;
- surveillez les traces de corrosion au niveau des connexions ;
- nettoyez les éventuels coffrets électriques.
Quand remplacer un onduleur solaire ?
Un onduleur de chaîne présente une durée de vie moins longue qu’un panneau solaire. Il faut donc le changer une ou deux fois au cours de l’utilisation de votre installation solaire.
Si votre onduleur solaire tombe en panne, vous pouvez le réparer ou le remplacer. Si l’onduleur a près de 10 ans, un remplacement est généralement plus rentable. Faites appel à un professionnel : il identifiera l’origine de la panne et vous remettra un devis détaillé.
Attention : n’oubliez pas de consulter les garanties du fabricant avant l’intervention !
Quel futur pour les onduleurs photovoltaïques ?
Le marché des onduleurs solaires s’adapte au développement rapide de la production solaire résidentielle. En particulier avec l’essor de l’autoconsommation, qui a mis au goût du jour de nouveaux besoins en termes d’efficacité et de stockage.
Aujourd’hui, l’onduleur est un élément crucial de l’installation photovoltaïque. Il permet non seulement de convertir le courant continu en courant alternatif, mais aussi d’optimiser les performances et de piloter l’énergie. Il ne cesse de gagner en puissance et en rendement, et propose de plus en plus de fonctionnalités de suivi de la production électrique. Et cela, pour un encombrement toujours moindre.
La durée de vie est un autre enjeu essentiel. Aujourd’hui, elle peut atteindre 30 ans et donc accompagner les installations solaires dans l’ensemble de leur durée d’utilisation.
Enfin, le développement de l’autoconsommation, et donc du stockage, renforce l’importance des onduleurs hybrides. Certains modèles proposent des fonctionnalités spécifiques permettant d’optimiser la rapidité de charge et l’utilisation de l’énergie.
Vous l’aurez compris, le choix de l’onduleur solaire est déterminant pour les performances de votre installation photovoltaïque. Une bonne compréhension de son fonctionnement vous permet de tirer le meilleur parti de l’utilisation des énergies renouvelables, et donc de rendre votre transition énergétique plus efficace. Veillez à investir dans des équipements de qualité et faites appel à un professionnel qualifié pour maximiser les performances et la rentabilité de votre installation !
