Onduleur solaire

Différents types d'onduleurs solaires

Comment fonctionnent les onduleurs solaires ?

À quoi sert un onduleur solaire ?

Les onduleurs solaires sont un élément important d’un générateur solaire. Il joue un rôle central dans le fonctionnement du système pour assurer sa protection. Les fonctions de l'onduleur sont décrites ci-dessous.

Termes clés de l’onduleur solaire à connaître

Coupe/scalping
C'est le terme utilisé pour décrire la production d'énergie perdue en raison du sous-dimensionnement d'un onduleur.
Tout onduleur donné a une puissance nominale maximale (au niveau résidentiel, mesurée en W ou kW). Lorsque l'énergie solaire fournit une puissance CC supérieure à la puissance nominale maximale de cet onduleur (ce que l'onduleur peut gérer), la puissance résultante est « écrêtée ».
Il est important de prendre en compte la puissance de sortie maximale des panneaux solaires et de sélectionner un onduleur de taille, de modèle et de type corrects afin d'éviter un écrêtage excessif.
Il est normal que la taille du système CC soit environ 1,2 fois supérieure à la puissance nominale CA maximale du système onduleur. Par exemple, un générateur solaire photovoltaïque de 12 kW associé à un onduleur de 10 kW aurait un rapport CC : Ac – ou « rapport de charge de l'onduleur » – de 1,2.
Lorsque vous tenez compte des conditions réelles spécifiques au site qui affectent la puissance de sortie, il peut être judicieux de dimensionner le panneau solaire un peu plus grand que la puissance nominale maximale de l'onduleur, car il peut y avoir très peu de « jours de limitation de puissance », ou cas d'écrêtage pour ce système.

Efficacité de l'onduleur
L’efficacité de l’onduleur est un pourcentage qui nous indique la quantité de puissance CC absorbée par un onduleur qui devient une puissance CA utilisable. Aucun onduleur n’est efficace à 100 %, même si certains s’en rapprochent dans des conditions favorables. Lors de la conversion du courant continu en courant alternatif, l’énergie est perdue sous forme de chaleur.

Puissance maximum
La puissance maximale est la quantité d'énergie la plus élevée autorisée à alimenter un onduleur, qui est fonction des spécifications de l'onduleur ou de la puissance maximale qu'un panneau solaire peut produire. Cela se produira au compromis optimal entre tension et courant le long de la courbe IV (courant et tension) d'un panneau donné.

Point de puissance maximale (MPP)
La puissance maximale d'un système solaire varie en fonction des conditions, telles que la quantité de lumière solaire qu'il reçoit, la température et d'autres facteurs. Un système solaire photovoltaïque à inclinaison fixe, stationnaire, monté sur le toit ou au sol peut produire sa puissance nominale maximale pendant une période limitée de la journée. Chaque cellule solaire spécifique possède sa propre courbe IV unique, qui relie sa puissance maximale aux variations de courant (I) et de tension (V).

Suivi du point de puissance maximale (MPPT)
Un appareil qui suit périodiquement les caractéristiques d'un panneau, d'une chaîne de panneaux ou d'un système donné, et optimise et fait varier la tension et l'ampérage en conséquence afin de produire une puissance maximale.

Micro-onduleur
Un appareil qui convertit le courant continu (DC) produit par un seul panneau solaire en courant alternatif (AC).
Les micro-onduleurs sont généralement connectés et installés sur le site ou derrière chaque panneau solaire individuel d'un réseau. La plupart des marques de micro-onduleurs sont installées sur le terrain, tandis que certaines sont intégrées au panneau par le fabricant.

Optimiseur
Un convertisseur DC-DC, un optimiseur ou « optimiseur de panneau » est un dispositif électronique de puissance au niveau du module qui augmente la production d'énergie du système solaire en mesurant constamment le MPPT de chaque panneau individuel.
Les optimiseurs de panneaux relaient les caractéristiques de performance via un système de surveillance pour faciliter les opérations et toute maintenance nécessaire. Essentiellement, les optimiseurs prennent en charge des conceptions et des dispositions de systèmes flexibles – avec plusieurs orientations de panneaux, inclinaisons, azimuts et types de modules dans une chaîne donnée.
L’avantage le plus avantageux de l’utilisation d’un optimiseur CC est peut-être le MPPT au niveau du panneau, ou suivi du point de puissance maximale. Le résultat est une récupération d'énergie accrue d'un système de panneaux, en particulier lorsqu'il est soumis à une ombre périodique ou importante.

Point de puissance de pointe
Un autre terme pour point de puissance maximale (MPP).

Onduleur de chaîne
Appareil qui convertit l'électricité en courant continu (CC) produite par des groupes de panneaux solaires (appelés chaînes) en électricité en courant alternatif (AC) utilisable.
Les onduleurs string sont considérés comme une technologie solaire « mature » qui s’est révélée efficace, sûre et fiable. Les onduleurs de chaîne résidentiels de 240 V CA bénéficient généralement d'une garantie du fabricant d'environ 10 ans.

Facteurs à considérer lors du choix d’un onduleur solaire

Stabilité de la tension de sortie

Les cellules solaires créent de l'électricité stockée dans des batteries de stockage avant d'être convertie en 220 V ou 380 V CA par des onduleurs solaires dans les systèmes photovoltaïques. La tension de sortie des accumulateurs, en revanche, est déterminée par la charge et la décharge des accumulateurs eux-mêmes. Pendant ce temps, la variation de tension de sortie ne doit pas dépasser 10 % de la valeur nominale lorsque la charge change de manière inattendue.

Fréquence de sortie nominale

Puisque leur fréquence idéale est de 50 Hz, les charges équipées de moteurs, telles que les machines à laver et les réfrigérateurs, chaufferont et dégraderont l’efficacité et la durée de vie du système. En conséquence, le courant de sortie des onduleurs solaires doit être stable, généralement de 50 Hz, avec une fluctuation inférieure à 1 % dans des conditions de fonctionnement normales.

Distorsion de la forme d'onde de la tension de sortie

La déformation maximale de la forme d'onde (ou le contenu harmonique) doit être définie pour les onduleurs à onde sinusoïdale. La distorsion totale de la forme d'onde de la tension de sortie est une façon de l'exprimer, qui ne doit pas dépasser 5 %. (10 pour cent sont autorisés pour une sortie monophasée).
Étant donné que le courant de sortie harmonique d'ordre élevé des onduleurs générera des courants de Foucault et d'autres pertes supplémentaires sur la charge inductive, une déformation excessive de la forme d'onde des onduleurs provoquera un échauffement important des composants de charge, ce qui n'est pas favorable à la sécurité de l'équipement et a un impact sur l'efficacité opérationnelle de le processus.

Facteur de puissance de charge

Les onduleurs à onde sinusoïdale ont un facteur de puissance de charge de {{0}},7 à 0,9, avec une valeur nominale de 0,9, et peuvent gérer des charges inductives et capacitives. Chaque fois que la puissance de charge est constante et que la gestion active de l'onduleur est faible, la capacité requise de l'onduleur augmente.