Qu’est-ce qu’un onduleur ?

La tâche des modules solaires installés sur un toit ou un balcon est évidente : grâce à l’effet photoélectrique, la lumière du soleil libère des électrons de la cellule solaire. Ceux-ci commencent à circuler – ainsi, l’énergie lumineuse est directement transformée en énergie électrique.

Et ensuite ? Pourquoi les modules solaires seuls ne suffisent-ils pas à tirer parti du courant autoproduit ? Pourquoi les installations photovoltaïques doivent-elles être équipées d’un onduleur et à quoi sert cet appareil discret, qui est généralement installé dans votre cave ou votre garage ?

Dans le présent article, nous vous expliquons pourquoi le courant n’est pas toujours le même et ce que cela a à voir avec un groupe de rock australien de renommée mondiale.

AC/DC n’est pas seulement un groupe de musique

Presque tout le monde a déjà entendu parler du groupe de musique AC/DC. Le choix de ce nom est bien plus qu’une simple succession de lettres. Il désigne deux types de courant fondamentalement différents, avec des propriétés et des domaines d’application distincts.

En effet, « AC » est l’abréviation d’« alternating current », ce qui signifie « courant alternatif » en français. Il change régulièrement de sens d’écoulement et sa tension fluctue. Son atout majeur réside dans la facilité de transmission sur de longues distances. Par conséquent, les centrales électriques et les postes électriques fonctionnent avec du courant alternatif. Les appareils électroménagers puissants tels que le four et le réfrigérateur dépendent également du courant alternatif.

Les batteries et les piles fonctionnent avec courant continu, c’est pourquoi il est présent dans de nombreux appareils numériques, tels que les smartphones et les ordinateurs portables. Pour charger une batterie, un chargeur doit d’abord convertir le courant alternatif de la prise en courant continu.

Derrière l’abréviation « DC », qui signifie « direct current », se cache à nouveau le courant continu. Il circule en continu dans une direction. « Lorsque les rayons du soleil atteignent les modules de votre installation photovoltaïque, les cellules solaires convertissent l’énergie lumineuse en électricité. Celle-ci ne change pas de direction. Il s’agit donc de courant continu », explique Michael Raunigg, expert en énergie solaire chez Fronius International.

Pièce centrale de l’installation photovoltaïque

C’est à ce moment que l’onduleur entre en jeu. « Il transforme le courant continu provenant des modules solaires en courant alternatif. C’est uniquement ainsi qu’il permet l’utilisation de l’énergie solaire dans le foyer. Les appareils électriques tels que la télévision ou le lave-vaisselle peuvent alors consommer l’énergie solaire », poursuit Michael Raunigg. L’onduleur peut injecter le courant restant dans le réseau public ou le charger dans un système avec stockage à batterie.

La conversion du courant continu en courant alternatif est la tâche principale d’un onduleur, mais elle est loin d’être la seule. Il réalise également les tâches suivantes :

• Optimisation du rendement : Plusieurs MPPT (« Maximum Power Point Tracker ») se trouvent dans l’onduleur. Ils déterminent le point de la courbe de puissance d’une chaîne de module solaire où la combinaison de la tension et de l’intensité de courant atteint la puissance maximale.

• Visualisation : Les applications de surveillance, telles que Fronius Solar.web, résument de manière claire toutes les données de l’installation telles que la production et la consommation d’électricité, le niveau de charge de la batterie et l’injection dans le réseau. Avec les onduleurs intelligents, vous pouvez effectuer des réglages via une application de ce type, à condition d’être équipé d’un Smart Meter, un compteur électrique bidirectionnel qui fournit des données importantes à l’onduleur.

• Optimisation de l’auto-consommation : Les interfaces de l’onduleur permettent d’intégrer d’autres appareils tels que des systèmes de stockage d’énergie, des stations de charge pour véhicules électriques et des générateurs de chaleur (pompes à chaleur, chauffe-eau, etc.) dans l’installation photovoltaïque. C’est ainsi que les propriétaires d’installations peuvent optimiser leur taux d’autoconsommation et tirer le meilleur parti de leur énergie solaire.

Jusqu’ici, tout va bien. Nous avons ainsi résumé grossièrement les fonctions de base d’un onduleur. Mais lequel est fait pour vous ?

Des micro-onduleurs aux onduleurs hybrides, lequel me convient le mieux ?

Les lecteurs attentifs auront remarqué que nous n’avons pas encore mis en lumière tous les aspects des onduleurs des installations photovoltaïques. Après avoir expliqué les bases, nous souhaitons approfondir la question et nous consacrer à des sujets d’actualité tels que l’alimentation en courant de secours, les onduleurs hybrides et les centrales électriques de balcon. Nous abordons également la question des systèmes monophasés et triphasés et déterminons quel onduleur est le mieux adapté à vos besoins.

1) Onduleurs hybrides

Les termes « alimentation en courant de secours », « Full Backup » et « onduleur hybride » sont étroitement liés, comme l’explique Michael Raunigg : « Un onduleur hybride permet d’utiliser le mode Full Backup. En cas de panne de courant, il maintient l’alimentation électrique du foyer. Par exemple, lors d’une coupure de réseau en raison de travaux de maintenance ou de dommages causés par une tempête. »

Alors que certains appareils sans fonction hybride peuvent alimenter des prises ou des circuits individuels sécurisés en cas d’urgence, les onduleurs hybrides sont les seuls à pouvoir communiquer avec un système avec stockage à batterie et à pouvoir le charger et le décharger. Que ce soit pour l’activation automatique ou manuelle du mode Full Backup, des composants de commutation sont nécessaires pour déconnecter l’installation photovoltaïque du réseau public, tels que le Fronius Backup Switch et le Backup Controller. Seule la combinaison d’un onduleur hybride, d’un système avec stockage à batterie et d’un composant de commutation permet une alimentation fiable de l’ensemble du foyer sur une longue période allant de quelques heures à quelques jours. La fiabilité de l’alimentation dépend :

• Du rayonnement solaire
• De la consommation d’électricité
• Du dimensionnement de l’installation photovoltaïque
• Du dimensionnement du système avec stockage à batterie

2) Onduleurs à chaîne

Les onduleurs à chaîne concentrent l’énergie de plusieurs modules solaires connectés en série. Plusieurs chaînes de ce type sont possibles par onduleur. Les différents trackers MPP permettent de réaliser des conceptions d’installations complexes, notamment avec des orientations différentes. Les onduleurs hybrides peuvent également être basés sur la technologie des onduleurs à chaîne. À l’inverse, tous les onduleurs à chaîne ne disposent pas d’une fonction hybride.

3) Micro-onduleurs

Parlons maintenant des plus petits de leur genre : les micro-onduleurs. Ils sont utilisés dans les petites installations photovoltaïques ayant une puissance de sortie maximale de 800 watts, par ex. dans les centrales électriques à balcon. Ils remplissent les mêmes tâches de base que n’importe quel onduleur, mais ils sont généralement de plus petite taille. Dans certains cas, les centrales électriques de balcon sont disponibles sous forme de kits complets, mais les modules solaires et les onduleurs correspondants peuvent souvent être achetés séparément.

4) Onduleurs conçus pour les projets

De l’autre côté de la gamme de puissance se trouvent les onduleurs conçus pour les projets, que nous mentionnons ici par souci d’exhaustivité. Ils fournissent une puissance suffisante pour les installations photovoltaïques commerciales, telles que les parcs de recharge électriques dans les centres commerciaux ou pour les halls de production industriels et les grandes exploitations agricoles.

Onduleur monophasé ou triphasé : lequel choisir ?

Passons maintenant au dernier point, mais non des moindres, de notre cours d’introduction aux onduleurs : le monophasé et le triphasé. Derrière cette terminologie complexe ne se cache rien d’autre que le nombre de câbles dans un réseau électrique. Dans les réseaux électriques monophasés, en plus des conducteurs neutres et de protection, il existe une phase, à savoir le conducteur qui conduit le courant. Les réseaux triphasés ne disposent donc pas seulement d’un conducteur de ce type, mais de trois. Cela signifie qu’ils peuvent fournir jusqu’à trois fois plus de puissance que le conducteur monophasé. Les réseaux triphasés sont donc plus puissants et possèdent une intensité de courant constante.

Il en va de même pour les onduleurs monophasés et triphasés : « Chez Fronius, nous distinguons le Primo monophasé et le Symo triphasé. Les appareils fonctionnant avec trois conducteurs de courant peuvent injecter jusqu’à trois fois plus de courant alternatif dans le réseau domestique ou public que les onduleurs monophasés. Cela est essentiel lorsque plusieurs appareils à forte consommation d’énergie ou des consommateurs triphasés, tels que les pompes à chaleur, les stations de charge de voitures électriques ou de grandes machines, fonctionnent simultanément », résume Michael Raunigg à propos des principales différences.

Pourquoi existe-t-il des onduleurs monophasés ?

Il s’agit d’une question légitime. Pourquoi devrait-on opter pour des appareils monophasés si un appareil triphasé permet d’obtenir une puissance largement supérieure ? En raison des différences régionales. En effet, le réseau électrique domestique ou public n’est pas suffisamment étendu pour que l’on puisse tirer pleinement parti de la puissance fournie par un onduleur triphasé.

Les réseaux électriques triphasés (pour l’industrie comme pour les foyers) sont prédominants en Europe. En revanche, les continents comme l’Amérique du Nord misent sur des réseaux monophasés.

Prêt à choisir ?

Les différences entre les onduleurs sont-elles désormais plus claires à vos yeux ? Nous espérons avoir répondu à vos questions les plus importantes concernant la pièce centrale de toute installation photovoltaïque.

Vous ne savez toujours pas quelle est la bonne classe de puissance de votre foyer ? C’est à cette question que répond l’article de blog suivant : De combien de kWc ai-je besoin ?

Vous pouvez également vous adresser à l’un de nos installateurs partenaires Fronius. Il se fera un plaisir de vous conseiller et de configurer une installation photovoltaïque adapté à vos besoins. Informez-vous ici.

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