Il y a 27 ans, 30 exemplaires du premier onduleur Fronius, le Fronius Sunrise, ont été mis en service dans la région autrichienne du Vorarlberg. Depuis 1999, ils constituent le cœur d’une installation photovoltaïque exceptionnelle intégrée à la façade. Il s’agit d’une statistique remarquable, car la durée de vie moyenne d’un onduleur est deux fois moins élevée. Pourquoi certains convertisseurs de courant ont-ils une durée de vie plus longue que d’autres ? Quels sont les facteurs qui entrent en jeu et comment pouvez-vous prolonger la durée de vie d’un onduleur photovoltaïque ? Vous trouverez toutes ces informations et bien plus encore dans le cet article.
À la fin des années 1990, les deux sociétés sœurs doma vkw Energietechnik et Ernst Schweizer GmbH ont fait un véritable coup de maître. En 1999, la société doma vkw Energietechnik, entreprise d’installations photovoltaïques et partenaire actuel de Fronius, a mis en service de manière autonome l’installation de 49 kWc montée sur la façade de ses propres locaux. Ses éléments centraux, à savoir plus de 30 onduleurs, fournissent encore aujourd’hui, 27 ans plus tard, de l’énergie photovoltaïque à bas prix. Et ce, alors que la durée de vie d’un onduleur photovoltaïque n’est que de 10 à 15 ans en moyenne.
Des onduleurs photovoltaïques de grande autonomie
Martin Frick, l’actuel directeur général de doma vkw, raconte : « Nous avons volontairement opté pour Fronius. À l’époque, le Sunrise était encore un tout nouveau produit, mais sa qualité a su nous convaincre au fil des ans. Au total, seuls deux onduleurs sont tombés en panne en 27 ans. Mais ce n’est pas très grave, car nous en avons acheté trois en réserve. Le troisième onduleur de secours est toujours là, en attente, prêt à prendre la relève de l’un des autres onduleurs. »
De nos jours, le remplacement d’un onduleur défectueux par un onduleur de secours est révolu. Au contraire, des fabricants de renom proposent des solutions réparables et plus durables. Mais d’où vient la résilience des convertisseurs électriques installés dans le Vorarlberg ? Une chose est certaine : il ne s’agit pas d’une simple coïncidence. Nous vous présentons cinq conseils pratiques pour vous aider à optimiser la durée de vie d’un onduleur solaire chez vous.
1. Surveiller la température de l’onduleur solaire
L’un des facteurs les plus déterminants pour la durée de vie d’un onduleur solaire est la température. D’une manière générale, il est préférable d’installer un onduleur dans un environnement frais en raison de la sensibilité des composants électroniques de puissance : les condensateurs et les transistors sont très sensibles aux variations de température. Alors que la chaleur accélère les réactions chimiques à l’intérieur de l’appareil, une température modérée de l’onduleur photovoltaïque prolonge la durée de vie des composants électriques.
Voici un principe fondamental :
+ 10 °C = durée de vie des composants réduite de moitié vs. – 10 °C = durée de vie des composants doublée
La quantité de courant qui traverse un onduleur influe sur sa température de service. En effet, toute conversion de courant, qu’il s’agisse de passer du courant continu au courant alternatif ou inversement, entraîne des pertes qui génèrent de la chaleur. Plus la charge est élevée, plus les pertes sont importantes, et par conséquent, plus la température des composants augmente. À pleine charge, un onduleur solaire peut atteindre des températures de boîtier allant jusqu’à 70 °C.
La température ambiante joue également un rôle essentiel pour l’onduleur. Des températures élevées entravent l’évacuation de l’air chaud par les ailettes de refroidissement intégrées et augmentent en même temps la résistance électrique. À l’inverse, une température ambiante plus fraîche facilite l’évacuation de l’air chaud perdu. Afin de protéger leurs composants, de nombreux appareils réduisent automatiquement leur puissance de fonctionnement dès que la température interne atteint environ 50 °C – une fonctionnalité appelée « derating ». Dans ce cas, l’onduleur réduit sa puissance de sortie afin de maintenir sa température interne à un niveau modéré et de protéger ses composants électroniques.
2. Investir dans des composants de haute qualité
Il va de soi que les produits conçus pour durer et fabriqués avec soin sont plus résistants que ceux dont le seul objectif est de maximiser les profits. Il suffit d’un seul composant de mauvaise qualité (par exemple un condensateur) pour réduire considérablement la durée de vie de l’appareil. C’est pourquoi il est essentiel de toujours faire preuve d’un engagement qualité élevé et d’une finition soignée au niveau des composants. Des condensateurs durables, des semi-conducteurs robustes et des transformateurs de haute qualité, associés à des tests de résistance approfondis, sont la clé de la longue durée de vie d’un onduleur solaire.
Notre installation de démonstration dans le Vorarlberg, qui compte plus de 30 modules Fronius Sunrise, montre qu’investir dans des composants photovoltaïques de haute qualité est rentable, et ce à plusieurs égards. Non seulement cette installation photovoltaïque fournit de l’électricité depuis 27 ans, mais elle s’est vu décerner le Prix Solaire Européen. Le directeur général Martin Frick est convaincu : « Associé au Fronius Sunrise, notre système intégré à la façade constituait déjà à l’époque une solution très innovante. Aujourd’hui encore, nous souhaitons offrir à nos clients les meilleurs produits, mais aussi les plus récents et les plus innovants. C’est pourquoi nous comptons énormément sur notre partenaire Fronius. »
En règle générale, moins rime avec mieux : l’utilisation durable des composants électroniques de puissance complexes entraîne une réduction des pannes. L’explication est simple : moins de composants signifie moins de sources d’erreurs potentielles. Saviez-vous que les installations photovoltaïques équipées d’optimiseurs de puissance sont plus sujettes aux pannes ? Une raison de plus pour laquelle des fabricants comme Fronius déconseillent l’utilisation de systèmes d’optimisation pour un meilleur entretien d’onduleur photovoltaïque. Pour en savoir plus, consultez cet article de blog.
3. Le fonctionnement et le dimensionnement de l’onduleur photovoltaïque
L’intensité de fonctionnement d’un onduleur influe sur sa température de fonctionnement et, par conséquent, sur sa durée de vie prévue. Plus la quantité d’électricité qui traverse l’onduleur et y est convertie est importante, plus les pertes de conversion génèrent de chaleur, ce qui chauffe les composants électroniques de puissance.
Mais ce ne sont pas seulement les performances maximales prolongées qui sollicitent l’onduleur : les fluctuations constantes de puissance ont également un impact négatif sur l’état de l’appareil. Pourquoi ? Robert Reinbrech, expert en énergie solaire chez Fronius International GmbH, en explique les raisons : « Si la charge de l’onduleur varie fortement, la température de service change automatiquement. Il en résulte que les composants se dilatent et se contractent sans cesse, ce qui constitue la principale cause d’usure. À un moment donné, le matériau finit par se fatiguer, ce qui se traduit, par exemple, par des microfissures. »
Il n’y a malheureusement rien à faire contre les nuages qui passent devant le soleil et entraînent une fluctuation de l’utilisation des équipements. Ce que les propriétaires peuvent toutefois faire, c’est dimensionner correctement leur installation. En général, la puissance maximale des modules ne doit pas dépasser 150 % de la puissance de l’onduleur. Pour un onduleur de 10 kWc, il faudrait installer des modules solaires dont la puissance totale ne dépasse pas 15 kWc. Si la puissance des générateurs photovoltaïques dépasse ce seuil, l’onduleur fonctionne en permanence à pleine charge les journées les plus ensoleillées, ce qui pourrait l’endommager à long terme.
De plus, réduire au minimum l’ombrage des modules sur le toit permet de faciliter l’activité et de prolonger la durée de vie d’un ondulateur photovoltaïque. En effet, l’ombrage de certains modules modifie la courbe de puissance de l’ensemble de l’installation photovoltaïque. L’onduleur doit déterminer à intervalles réguliers le point de tension idéal pour une production d’électricité optimale. Pour certains onduleurs, cela ne pose pas de problème majeur. Parmi ces appareils figurent notamment les installations de Fronius qui, grâce à leur Dynamic Peak Manager, permettent de tirer le meilleur parti de l’installation en cas d’ombrage. D’autres appareils, en revanche, ne sont pas capables de résister à long terme à la charge thermique et électrique accrue.
Là encore, l’installation mise en place par les sociétés Ernst Schweizer GmbH et doma vkw Energietechnik montre l’exemple. L’entreprise d’installations photovoltaïques a veillé à ce que les conditions d’ensoleillement soient optimales et a évité les zones d’ombrage.
4. Le bon emplacement de l’onduleur photovoltaïque ?
Tous les emplacements ne conviennent pas de la même manière à l’installation d’un onduleur. Comme décrit au point 1, la conversion de l’électricité génère de la chaleur résiduelle qui doit être évacuée. Par conséquent, les onduleurs préfèrent les températures plutôt fraîches. L’emplacement idéal doit en outre être sec et bien aéré. C’est l’indice de protection de l’appareil (IP) qui indique si un onduleur résiste à la poussière et à l’humidité. « IP » signifie ici « Ingress Protection », soit « protection contre la pénétration » en français. À partir de l’indice de protection IP 65, les appareils sont protégés contre la poussière et les jets d’eau provenant de toutes les directions, et conviennent ainsi à une utilisation en extérieur.
Ainsi, les onduleurs photovoltaïques de certains fabricants, comme Fronius, peuvent être installés à l’extérieur. C’est uniquement sous l’effet du rayonnement solaire direct que l’efficacité de la quasi-totalité des onduleurs diminue, ce qui entraîne le derating décrit ci-dessus. Le Fronius Verto est une exception : il s’agit d’un onduleur destiné aux immeubles collectifs et aux petites et moyennes entreprises, équipé d’un capot de protection solaire et d’un système de refroidissement actif, dans lequel des ventilateurs internes évacuent l’air chaud vers l’extérieur de manière ciblée.
Les onduleurs Fronius Sunrise de notre installation de référence dans le Vorarlberg ne disposent pas d’une technologie de refroidissement aussi avancée. En effet, ils datent d’une époque où le refroidissement passif était la norme technique. « C’est la convection naturelle, c’est-à-dire la montée de l’air chaud et la descente de l’air froid, qui assure l’évacuation de l’air chaud. En cas de manque d’espace et lorsque plusieurs onduleurs sont disposés à proximité les uns des autres, notamment les uns au-dessus des autres, cela peut entraîner une accumulation d’air chaud. La température de service augmente et la durée de vie de l’onduleur en pâtit » explique Robert Reinbrech. La société doma vkw a néanmoins placée les Fronius Sunrise de manière astucieuse : les différents appareils sont suffisamment espacés pour permettre une bonne circulation de l’air.
5. L’entretien de l’onduleur photovoltaïque
Commençons par la bonne nouvelle : les onduleurs ne nécessitent que peu de maintenance. Ils remplissent leur fonction pendant de nombreuses années sans que les propriétaires des installations aient à s’en soucier outre mesure. Il suffit toutefois de quelques gestes pour prolonger encore davantage la durée de vie de l’onduleur.
L’expert solaire Robert Reinbrech a quelques conseils utiles à prodiguer : « Comme pour tous les appareils électroniques, il est conseillé de vérifier de temps en temps les ventilateurs et les fentes d’aération et, si nécessaire, de les dépoussiérer. Cela facilite l’évacuation de l’air chaud par l’onduleur. Il est important de procéder avec précaution. En cas de doute, vous pouvez faire appel à un professionnel qui effectuera la maintenance. » Les onduleurs contiennent des composants sensibles, c’est pourquoi l’utilisation de produits de nettoyage agressifs est à proscrire. La recommandation suivante, qui concerne également la gestion de la température, consiste à vérifier l’ensemble des raccordements. Cette opération doit toutefois être effectuée impérativement par un spécialiste, sous peine de risque d’électrocution mortelle. « Lors de la maintenance de l’appareil, l’installateur vérifie rapidement si tous les câbles sont bien fixés et solidement maintenus au fond de l’appareil ou sur la paroi arrière. En effet, des bornes mal serrées agissent comme une résistance et entraînent une plus grande production de chaleur », explique l’expert solaire de Fronius.
Les utilisateurs d’outils de surveillance peuvent facilement détecter les éventuels changements et problèmes au niveau de l’installation photovoltaïque via ou sur des onduleurs connectés. Si, malgré le soleil, l’installation produit soudainement beaucoup moins d’électricité solaire que d’habitude, il est recommandé de faire appel à l’installateur pour identifier la cause du problème. Un bon entretien d’un onduleur photovoltaïque passe par des contrôles réguliers réalisés par un professionnel, vous mettez toutes les chances de votre côté. C’est l’occasion idéale pour discuter de l’optimisation des installations ou d’envisager l’intégration de systèmes de stockage d’électricité, de solutions de mobilité électrique ou de chauffage.
En revanche, pour certains onduleurs, vous pouvez effectuer vous-même les mises à jour, principalement via des applications. Il est essentiel de les effectuer dans les meilleurs délais afin de garantir le bon fonctionnement et la sécurité des appareils.
En restant attentif, on ne peut qu’y trouver son compte : bruits et odeurs inhabituels, ainsi que des voyants d’avertissement, sont autant de signes évidents que quelque chose ne va pas. Dans ces cas-là, il faut toujours faire appel à un électricien qualifié. Cela permet également de prévenir d’éventuels dommages consécutifs et des pannes des installations.
Il va sans dire que la société doma vkw bénéficie ici d’un énorme avantage sur site. Quels onduleurs pourraient être mieux entretenus et en meilleur état que ceux qui sont utilisés par l’installateur photovoltaïque lui-même dans le cadre de son travail ?
Résumé : Voici comment prolonger la durée de vie de votre onduleur solaire
Aucun onduleur n’est éternel ; cependant, en choisissant soigneusement votre produit, en appliquant quelques astuces et avec un bon entretien, vous pouvez considérablement prolonger la durée de vie de votre onduleur.
Les onduleurs photovoltaïques fonctionnent de manière optimale dans un environnement frais et bien ventilé. En effet, une température interne trop élevée sollicite excessivement les composants électroniques de puissance sensibles de l’appareil, ce qui réduit son rendement et risque de l’endommager à long terme. Il est tout aussi important de choisir l’onduleur adapté à l’installation. Si, à long terme, les modules produisent plus d’électricité solaire qu’il n’est possible d’en convertir, cela entraîne une surcharge de l’onduleur, qui se traduit à son tour par des températures de fonctionnement élevées. Si une installation photovoltaïque comporte plusieurs onduleurs, ceux-ci doivent être placés à une distance suffisante les uns des autres. Sinon, cela peut entraîner une accumulation d’air chaud, ce qui provoque une surchauffe à l’intérieur de l’appareil.
En veillant à ce que les ventilateurs et les ailettes de refroidissement soient propres, que les câbles et les bornes soient bien fixés, et en mettant régulièrement à jour le logiciel de l’appareil, vous préserverez votre onduleur solaire durablement.
Pour finir, tous ces efforts sont vains si un élément essentiel fait défaut : la qualité. Il n’y a guère d’autre investissement où l’adage « qui achète moins cher paie le plus cher » s’applique mieux que lors du choix d’un onduleur. Un investissement initial plus élevé, qui permet en contrepartie de profiter pendant plusieurs années de sa propre énergie solaire sans souci et avec un entretien minimal, en vaut vraiment la peine. Martin Frick, directeur général de doma vkw, en est bien conscient : « La question de la durabilité revêt bien sûr une importance capitale au sein de notre entreprise. Penser à aujourd’hui comme à notre futur proche est très important pour nous, mais nous ne voulons pas non plus oublier de penser à notre avenir plus lointain. C’est pourquoi nous recherchons des partenaires durables sur lesquels nous pourrons compter pendant des années, voire des décennies. Et c’est là que Fronius est de loin le numéro 1. »
