Il est indispensable d’installer un coffret de protection pour le courant continu (DC) entre les modules photovoltaïques et l’onduleur (sauf pour les micro-onduleurs), ainsi qu’un coffret AC (courant alternatif) après l’onduleur, et une mise à terre des panneaux. Crucial pour la protection de chaque élément de votre installation et pour garantir l’efficacité de votre production, le coffret DC doit être bien dimensionné et respecter les normes et réglementations techniques. Focus sur le dimensionnement d’un coffret DC photovoltaïque.
En bref :
- Vous planifiez une installation photovoltaïque et devez dimensionner le coffret DC ? Ce guide technique vous explique les critères essentiels, les calculs nécessaires et les composants à sélectionner pour assurer sécurité et performance.
- Les étapes de dimensionnement, normes à respecter et erreurs à éviter sont détaillées pour réussir votre projet solaire.
Rôle et importance du coffret DC dans une installation photovoltaïque
Qu’est-ce qu’un coffret DC photovoltaïque ?
Un coffret DC (courant continu) joue un rôle crucial dans la sécurité et la performance d’une installation photovoltaïque.
C’est un dispositif de protection obligatoire, placé entre l’onduleur et les panneaux photovoltaïques, là où circule le courant continu produit directement par les modules solaires.
Son rôle principal consiste à assurer la sécurité des personnes et des équipements (onduleur, panneaux, câbles) contre les risques électriques du courant continu, dont :
- les surtensions ;
- les courts-circuits ;
- l’isolation et les coupures d’urgence ;
- une non-conformité réglementaire.
Avec le coffret DC photovoltaïque, le courant continu est acheminé en toute sécurité vers l’onduleur.
À NOTER
À noter : le coffret AC (courant alternatif), quant à lui, doit être placé en aval de l’onduleur (entre l’onduleur et le tableau de comptage EDF). Il assure la protection des biens et des habitants dans le logement.
Pourquoi un dimensionnement correct est crucial ?
Le coffret DC est situé au point le plus critique, potentiellement dangereux, d’un système de panneaux solaires : le circuit de courant continu. Son dimensionnement est donc crucial pour la protection de votre installation photovoltaïque. Il est indispensable pour la sûreté, la conformité et l’efficacité de vos panneaux solaires.
Vous réduisez ainsi les risques d’arc électrique et d’incendie, de surchauffe des composants, de surtension et les problèmes liés à la foudre. L’onduleur est protégé et la maintenance de l’installation est facilitée, en plus d’être conforme à la réglementation (et obtenir l’attestation de conformité du Consuel).
Il est possible de calculer soi-même le dimensionnement du coffret DC photovoltaïque, mais le plus sûr est de faire appel à un professionnel qualifié. Le bon dimensionnement du coffret DC photovoltaïque optimise également la durée de vie de l’installation !
Paramètres électriques essentiels pour le dimensionnement
Caractéristiques des panneaux photovoltaïques à analyser
Le courant continu (DC) est la forme native de l’énergie générée par les modules solaires. Souvent à forte tension (entre 600 et 1 500 Volts DC), il a une intensité variable en fonction du nombre de strings installés en parallèle.
Il est important de connaître les caractéristiques électriques des panneaux photovoltaïques pour bien dimensionner le coffret DC :
- la tension à vide (Voc) ;
- la tension en charge (Vmp) ;
- le courant de fonctionnement (Imp) ;
- le courant de court-circuit (Isc) ;
- le courant inverse admissible des modules.
Le courant continu ne s’annule pas périodiquement, contrairement au courant alternatif, il est donc difficile de l’interrompre (et ce peut être dangereux en cas d’arc électrique). Vous devez donc sélectionner des composants conçus pour le courant continu et respecter les normes, par exemple pour les distances d’isolement internes.
Configuration des strings et regroupements
Les câbles des strings des panneaux sont raccordés au coffret DC. Les panneaux photovoltaïques, en effet, sont groupés en strings (ou chaînes), en combinant des montages en série et en parallèle, tout en respectant les spécifications de l’onduleur.
Ainsi, le regroupement des strings, le nombre d’entrées et leur intensité, ainsi que la présence de diodes de protection influencent la conception des coffrets DC.
Chaque string doit aussi être connecté à un disjoncteur individuel qui protège des éventuelles surtensions.
CONSEIL MON KIT SOLAIRE
Prévoyez un coffret modulable face à de nombreux circuits à raccorder, ainsi que des repères clairs et des bornes accessibles !
Calculs de dimensionnement étape par étape
Dimensionnement du sectionneur DC
Un coffret DC photovoltaïque doit contenir un interrupteur-sectionneur général pour la maintenance. Celui-ci permet de couper le courant continu en amont de l’onduleur pour le mettre hors tension. Il n’éteint pas les panneaux qui continuent de produire de l’électricité tant qu’ils sont soumis aux rayons du soleil.
Le sectionneur DC photovoltaïque doit donc pouvoir assurer une coupure en charge sous tension continue. Ceci nécessite un équipement à coupure rapide et à chambre d’extinction d’arc.
Les sectionneurs DC photovoltaïques doivent répondre à la norme NF EN 60947-3. Ils doivent être dimensionnés en fonction du courant de court-circuit et du nombre de strings.
À NOTER
Un coffret AC doit avoir un interrupteur-sectionneur général, en plus d’un disjoncteur différentiel 30mA.
Choix des protections et disjoncteurs
Les protections et disjoncteurs sont essentiels pour garantir la sécurité de l’installation et éviter les surintensités.
Il est donc important de choisir des disjoncteurs et des parafoudres selon la capacité (ampères) du système. En plus du courant de court-circuit prévisible, vous devez prendre en compte le type de module et le nombre de strings.
Le calibre d’un disjoncteur ou d’un fusible doit faire entre 1,25 et 1,5 fois le courant Isc. Ils doivent être homologués pour une utilisation en DC (à la tension nominale).
Dimensionnement des câbles DC
Le dimensionnement des câbles DC ne doit pas être négligé pour l’efficacité de l’installation et sa sûreté.
Prévoyez un câblage adapté au courant et à la tension du système.
Des câbles de sections de 4 mm², 6 mm² ou 10 mm² sont conseillés dans le cas d’une installation standard. Les bornes doivent être adaptées aux sections de câble.
Composants et équipements du coffret DC
Interrupteur-sectionneur général
L’interrupteur-sectionneur général est le dispositif de sécurité principal des coffrets DC. Il isole électriquement les panneaux solaires du reste du circuit (surtout l’onduleur). Il permet une coupure manuelle et sécurisée de l’alimentation électrique DC.
Ses deux fonctions sont le sectionnement (coupure franche et visible du courant DC) et l’interruption (couper le courant en charge).
À NOTER
Pour une maintenance électrique non urgente, il est habituel de couper d’abord le courant alternatif (AC).
Parafoudres DC et protection contre la foudre
Le parafoudre DC est une protection contre les surtensions transitoires. Il protège les équipements des surtensions électriques de très courtes durées provoquées par la foudre (directe ou indirecte) ou causées par une manœuvre sur le réseau électrique.
Lorsque la tension dépasse un certain seuil, il offre un chemin de très faible résistance, vers la terre, pour protéger l’onduleur.
Il s’agit le plus souvent d’un parafoudre de type 2 ou I+II en fonction de l’exposition au risque de foudre (installé à l’intérieur des coffrets DC).
Système de monitoring et mesures
Le boîtier DC peut intégrer ou être couplé à des outils de monitoring pour surveiller et optimiser la performance de l’installation.
Vous pouvez ainsi suivre en temps réel le rendement et la production de vos panneaux, et détecter les anomalies rapidement.
Le monitoring est généralement assuré par l’onduleur, mais certains modules additionnels apportent des mesures plus précises des grandeurs électriques en continu et de chaque string, des systèmes de suivi à distance, la détection d’arc électrique, etc.
Normes et réglementation
Guide UTE-C 15712-1 et obligations légales
Plusieurs normes doivent être respectées :
- NF C 15-712-1 pour le raccordement au réseau public de distribution ;
- CEI 61439-2 qui impose des tests pour les appareillages basse tension ;
- UTE-C 15712-1 qui précise les réglementations pour l’installation et la sécurité, en complément de la NF C 15-712-1.
L’installation doit être réalisée selon la réglementation en vigueur.
Installation selon les règles de l’art
L’installation du coffret DC doit être réalisée par un professionnel afin de garantir la conformité et la sécurité de l’installation (pour la passage du Consuel).
Il doit suivre le guide UTE-C 15712-1 et respecter certaines étapes :
- sélection du coffret DC ;
- choix de l’emplacement ;
- câblage panneau solaire : raccordement aux protections et connexion des strings ;
- installation des parafoudres ;
- raccordement à l’interrupteur-sectionneur ;
- raccordement à l’onduleur ;
- mise en tension.
CONSEIL MON KIT SOLAIRE
Il est important de toujours respecter le schéma de coffret AC ou DC photovoltaïque.
Cas pratiques et exemples de dimensionnement
Installation résidentielle 3 kWc
Pour un système de 3 kWc avec un seul string (une seule chaîne de panneaux), l’interrupteur sectionneur DC doit être de 25A à 32A et de 600vdc minimum. Le parafoudre DC doit être de type 2 (souvent 40A) et de 600 vdc minimum.
Le raccordement sécurisé des câbles doit prévoir des connecteurs MC4 (à l’entrée du coffret pour le string PV) et le boîtier doit être étanche (IP65) et résistant aux chocs (IK08).
À NOTER
Selon le guide UTE-C 15712-1, un système avec un seul string ne nécessite pas de fusible DC contre les courts-circuits (obligatoire à partir de 3 strings en parallèle).
Installation plus importante (6-9 kWc)
Les installations photovoltaïques de 6 ou 9 kwc nécessitent des adaptations techniques, notamment en raison de l’augmentation du nombre de string.
En principe, une installation de 6 kWc requiert 2 strings, contre 3 pour un système de 9 kWc (dans ce dernier cas, les fusibles DC sont obligatoires).
Voici des exemples de recommandations pour des installations de 6 et 9 kWc :
- 6 kWc : 1 ou 2 sectionneurs (selon MPPT) de 32A à 50A, parafoudre DC de type 2, 1000 Vdc, 40kA (un pour 2 string s’ils sont sur le même MPPT), fusible DC non obligatoire (possible d’en installer par prudence) et 2 paires d’entrées MC4 pour le câblage ;
- 9 kWc : 2 sectionneurs par MPPT de 32A à 50A, parafoudre DC de type 2, 1000 Vdc, 40kA (un par MPPT), 3 paires de porte-fusibles DC de calibre adapté, par exemple 15A et 3 paires d’entrées MC4 pour la connectique.
Erreurs courantes et conseils d’expert
Pièges à éviter lors du dimensionnement
Voici les pièges à éviter :
- une sous estimation de la tension maximale DC : peut provoquer des arcs électriques et endommager les équipements ;
- une absence de protection de strings (si plus de 2 strings en parallèle) : peut causer une surchauffe, voire un incendie ;
- un sous-dimensionnement du sectionneur ;
- une absence de parafoudre DC : obligatoire si la longueur des câbles est importante ou dans les régions sujettes à la foudre ;
- une mauvaise qualité ou des éléments non compatibles : utiliser des composants adaptés au courant continu ;
- une absence de séparation AC/DC : même au sein d’un coffret mixte, il doit y avoir une séparation physique entre AC et DC ;
- une mauvaise installation : risque de surchauffe, de dysfonctionnement, de mauvaise ventilation du coffret, etc.
Conseils pour optimiser la performance
Le boîtier DC est un élément qui assure la protection de votre installation photovoltaïque. Il influence indirectement l’efficacité et le rendement de vos panneaux solaires.
Nous vous conseillons de bien dimensionner la longueur des câbles DC, notamment pour réduire les chutes de tension et les pertes par résistance.
Il est également recommandé de faire un câblage DC de qualité et éviter les boucles. Cela réduit les risques d’incendie et garantit une production stable d’électricité.
Enfin, sachez que la température ambiante a un impact sur les composants, leur efficacité et leur durée de vie. Évitez l’exposition directe au soleil et prévoyez une bonne ventilation.
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