Fonctionnement et principes de base de l'onduleur solaire

L'onduleur solaire photovoltaïque est la pièce la plus importante de l'installation solaire. Sans lui, il est impossible d'utiliser l'électricité produite par les panneaux photovoltaïques.

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Cet article a pour objectif d'expliquer comment cet appareil transforme l'énergie solaire en électricité utilisable.
Nous verrons les différents types d'onduleurs, et les meilleures pratiques pour leur entretien.

Fonctionnement de base, les rôles assurés par l'onduleur solaire :

L'onduleur doit assurer trois missions :

• Il transforme le courant continu en courant alternatif.
• Il synchronise le courant pour protéger les appareils de la maison des surtensions. Il peut aussi déconnecter les panneaux solaires du réseau public en cas de coupure de courant.
• Il optimise la production de vos panneaux solaires (il s'adapte à l'ensoleillement pour tirer le maximum d'énergie des panneaux placés en toiture).

Nous vous expliquons plus en détail le fonctionnement de l'onduleur pour assurer chacun de ces rôles.

Comment l'onduleur fait-il pour convertir le courant continu ?

Le courant continu, c’est un courant constant.
Les électrons se déplacent toujours dans le même sens, d’une borne positive vers une borne négative et vice et versa.

Alors qu’un courant alternatif, lui, va changer de sens.

Ce schéma permet de représenter visuellement comment le courant est transformé à l'intérieur du boîtier.

Voici la structure du circuit, le montage comprend 4 interrupteurs :

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Ces 4 interrupteurs forment 4 nœuds qu’on appelle A, B, C et D. (Un nœud c’est un point de connexion entre deux câbles.)

Voici comment cela fonctionne à l'intérieur du circuit :

• Entre A et C circule la tension d’entrée.
• Entre B et D circule la tension de sortie.
• Les interrupteurs s'ouvrent et se ferment rapidement.
• Une pression est exercée sur le flux électrique.
• La pression fait changer les électrons de sens de circulation, le courant devient alternatif.

Vous pouvez lire des contenus plus spécifiques et détaillés ici pour aller plus loin.

Comment l'onduleur fait-il pour assurer la sécurité de votre système électrique ?

L'onduleur est équipé de capteurs.

Ces capteurs surveillent constamment le flux de l'électricité qui circule dans le circuit. À la moindre anomalie, l'onduleur se met en sécurité et coupe l'électricité qui vient de vos panneaux vers votre foyer.

S'il détecte des anomalies venant du réseau public, il arrête également l'installation. Cela permet de garantir la sécurité des électriciens quand ils interviennent suite aux coupures de courant.

Comment l'onduleur fait-il pour optimiser la production d'électricité ?

Il cherche le meilleur point de fonctionnement de l’installation solaire (MPPT, Maximum Power Point Tracking).

La puissance qui est délivrée par les panneaux, varie, ce n’est pas toujours la même. Elle varie en fonction de l’ensoleillement et de la température extérieure.

Lorsque les panneaux solaires produisent un maximum et que la puissance est elle aussi au maximum c’est ce qu’on appelle : le meilleur point de fonctionnement.

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L'onduleur cherche la meilleure puissance que peut délivrer un panneau solaire. Une fois qu’il a défini cette puissance, c’est à lui d’ajuster la puissance qu’il injecte dans le réseau électrique de la maison.
Comme celle-ci change en fonction du temps qu’il fait dehors, son boulot c’est de la trouver et de s’y adapter.  

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Les points précédents décrivent le fonctionnement de base d'un onduleur solaire.

Il existe cependant plusieurs types d'onduleurs, leur fonctionnement diffère en fonction de leur usage.

Les différents types d'onduleurs solaires et leur usage :

Installer des panneaux solaires permet de produire sa propre électricité pour consommer moins d'électricité publique.
Toutes les configurations d'installation ne sont pas les mêmes, les onduleurs sont adaptés à chaque configuration.

Voici un tableau expliquant chaque type d'onduleur :

Fonctionnement d'un onduleur solaire de chaîne :

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L'onduleur de chaîne transforme le courant continu de tous les panneaux solaires en courant alternatif.
Il peut gérer une à deux chaînes de panneaux solaires.

S'il ne gère qu'un seul groupe de panneau, il est monotracker. S'il gère deux groupes différents (par exemple 4 panneaux solaires exposés Est et 4 panneaux exposés Ouest) il est Bitracker.

Le fonctionnement d’un onduleur hybride :

C'est exactement le même principe qu'un onduleur de chaîne, la différence, c'est qu'il possède une intelligence interne.
Il sait où envoyer l'électricité :

• Dans le foyer si les occupants ont besoin d'électricité.
• Dans les batteries si la production est supérieure à la consommation.
• Dans le réseau public si les batteries sont chargées et que la consommation est déjà couverte.
• Dans une solution de backup si il y a une coupure de courant.

Le fonctionnement d’un micro-onduleur photovoltaïque :

Le fonctionnement de base est le même mais les micro-onduleurs sont placés sous chaque capteur.

C’est utile lorsqu’il y a des zones d’ombre sur les panneaux solaires par exemple. Les panneaux qui produisent moins ne perturbent pas le reste de la chaîne, puisqu’ils ont chacun leur onduleur.

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Le fonctionnement d’un onduleur de chaîne avec optimiseurs :

Dans cette configuration, on additionne un onduleur centralisé et un optimiseur unique par panneau solaire.

Cette solution a souvent une origine financière. Un onduleur avec des optimiseurs coûte moins cher que plusieurs micro-onduleurs.

Si vous ne savez pas quel type d'onduleur correspond le mieux à votre projet, vous pouvez trouver un comparatif ici.

Comment assurer un fonctionnement optimal pour l'onduleur solaire ?

La durée de vie d'un onduleur dépend de son type :

• Onduleur de chaîne : entre 8 et 12 ans.
• Micro-onduleur : entre 20 et 25 ans.

Voici quelques conseils pour permettre une durée de vie optimale aux onduleurs centralisés :

• Placez-le dans un endroit sec et bien ventilé.
• Dépoussiérez régulièrement votre onduleur.
• Surveillez la production de votre installation, si le rendement diminue anormalement, contactez un spécialiste.
• Vérifiez de temps en temps que les câbles ne sont pas desserrés.
• Installez votre onduleur de façon à ce qu'il soit bien à l'horizontale.
• Ne placez pas d'objet inflammable près de votre onduleur.
• Vérifiez l'écran de votre onduleur de temps en temps pour vous assurez qu'il n'y ait pas de code erreur.
• Écoutez le bruit fait l'appareil, si celui-ci commence à être trop bruyant, contacter un spécialiste.

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Conclusion sur le fonctionnement de l'onduleur solaire :

Les points principaux de cet article :

• L'onduleur converti le courant de continu à alternatif en faisant osciller le flux électrique fourni par les panneaux solaires.
• Il existe trois types d'onduleurs différents mais ils fonctionnent tous à partir du même principe de base.
• Sans cette pièce vous ne pouvez pas consommer l'énergie solaire produite par les panneaux photovoltaïques.