Dimensionnement de l’onduleur solaire : une étape incontournable

Vous avez prévu de mettre en place une installation solaire dans votre maison, et vous cherchez les meilleurs équipements à mettre en place ? Dans ce cas, il est primordial de bien connaître l’importance du dimensionnement de l’onduleur solaire ou des micros-onduleurs.

Bien trop souvent, les futurs acquéreurs de panneaux solaires accordent une grande attention à la sélection des modules. C’est effectivement une composante incontournable de l’installation, et il est nécessaire de prendre le temps de bien choisir leur nombre, leur puissance et leur emplacement en fonction de vos besoins de production. Mais attention à ne pas négliger l’importance de l’onduleur, un élément clé pour garantir le rendement optimal et la durée de vie maximale de votre parc photovoltaïque.

Dans cet article, nous vous rappelons le rôle de l’onduleur et des micro-onduleurs, et vous donnons tous nos conseils pour bien calculer leur dimensionnement idéal pour votre projet.

Points clés :

• L’onduleur ou les micro-onduleurs sont des pièces centrales pour assurer la sécurité et le rendement optimal de votre installation solaire
• La puissance nominale de l’onduleur doit correspondre à environ 80 % de la puissance crête globale de votre installation
• La puissance nominale du micro-onduleur doit correspondre à environ 75 % de la puissance crête du panneau ou du couple de modules auquel il est associé
• Le calcul du dimensionnement d’un onduleur solaire est basé sur 4 critères : la puissance, l’intensité, la tension de l’installation et la tension de l’équipement
• La plage du MPP (Maximum Power Point) doit impérativement être prise en compte

Qu’est-ce qu’un onduleur pour panneaux solaires ?

Rappel sur l’effet photovoltaïque

Afin de bien comprendre l’importance des onduleurs et des micro-onduleurs dans le processus de production de votre électricité domestique, il nous paraît essentiel de revenir très rapidement sur le phénomène qui permet de générer du courant à partir de la lumière solaire : l’effet photovoltaïque, découvert en 1839 par le physicien français Alexandre Edmond-Becquerel.

L’effet photovoltaïque résulte de deux constats :

• Les photons présents dans la lumière dégagent de l’énergie
• Ils peuvent être captés par des matériaux semi-conducteurs – comme le silicium contenu dans les cellules des panneaux solaires – et générer une tension électrique, ou plus précisément un courant continu.

Voilà, en résumé, le fonctionnement de fond des panneaux solaires. Très bien, mais nous faisons tout de même face à un problème : le courant continu n’est pas utilisable pour alimenter vos appareils domestiques, il doit être transformé en courant alternatif. C’est là qu’interviennent l’onduleur et les micro-onduleurs.

Fonctionnement d’un onduleur solaire

L’onduleur central, parfois appelé inverter, peut être considéré comme le cœur d’une installation photovoltaïque. Son rôle principal est de convertir l’énergie produite par vos panneaux solaires grâce à l’effet photovoltaïque en courant alternatif, directement utilisable pour faire fonctionner l’ensemble des appareils électriques de votre maison (éclairage, chauffage, électroménager, hi-fi, etc.).

Il n’y a qu’un seul onduleur, d’où le nom d’onduleur central, pour convertir le courant issu de l’ensemble des modules d’une installation solaire. Il est branché en bout de circuit, après les panneaux qui sont tous montés en série.

Ce montage en série est d’ailleurs un point souvent reproché à l’onduleur central, car en cas de dysfonctionnement d’un panneau, c’est l’ensemble de l’installation qui voit sa productivité chuter. C’est pourquoi il est généralement recommandé d’opter pour la mise en place de micro-onduleurs, qui permettent de contourner efficacement ce risque de défaillances en chaîne.

Qu’est-ce qu’un micro-onduleur ? 

Fonctionnement d’un micro-onduleur 

Les micro-onduleurs remplissent la même fonction que l’onduleur central : transformer le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques à partir des rayons du soleil en courant alternatif directement utilisable par les équipements électriques de votre maison.

La grande différence est qu’il n’y a cette fois pas un seul onduleur pour l’ensemble de l’installation, mais un micro-onduleur par panneau (ou par couple de deux panneaux). 

Ces derniers ne sont plus branchés en série, ce qui implique qu’en cas de défaillance un seul module perd en productivité sans impacter le reste du parc. C’est donc l’assurance d’avoir continuellement une productivité optimale sur chacun de vos panneaux.

Un autre atout des micro-onduleurs est leur évolutivité : vous pouvez ajouter à votre installation des modules couplés à de nouveaux micro-onduleurs à tout moment. Cette opération est plus délicate à réaliser avec un onduleur central, qui doit être dimensionné plus précisément selon le nombre de panneaux et la puissance crête du parc photovoltaïque.

À quoi d’autre sert l’onduleur solaire ?

On s’arrête souvent sur cette fonction de transformateur courant continu/courant alternatif, indispensable pour utiliser votre électricité chez vous ou pour l’injecter sur le réseau public de distribution géré par Enedis. 

C’est vrai qu’il s’agit du rôle le plus important de l’onduleur, mais celui-ci a d’autres fonctionnalités très utiles au bon fonctionnement d’une centrale photovoltaïque :

• Faire office de disjoncteur : il se coupe automatiquement en cas de surintensité ou de court-circuit afin d’assurer la sécurité du reste de votre installation électrique domestique.
• Être couplé à des batteries solaires afin de stocker le surplus de production.
• Adapter en continu la tension de sortie des panneaux solaires afin d’optimiser leur production d’électricité

C’est ce dernier point qui est particulièrement impacté par le choix du dimensionnement de l’onduleur solaire, comme nous allons le voir à présent.

L’importance de bien dimensionner son onduleur solaire

Comme nous venons de le voir, l’onduleur et les micro-onduleurs sont chargés d’optimiser la tension de sortie des panneaux afin de vous faire profiter de plus d’électricité pour votre foyer. Il fait donc office de relais permettant d’exploiter pleinement vos panneaux solaires, qui vous délivrent alors un maximum d’énergie.

Mais, pour effectuer efficacement son travail, l’onduleur doit être bien dimensionné, autrement dit sa puissance doit être adaptée à la puissance nominale de votre installation. En effet, un onduleur mal dimensionné sera source de pertes de rendement, et diminue donc les revenus générés par la vente de votre électricité et les économies réalisées par un fonctionnement en autoconsommation.

Pour schématiser grossièrement, mieux votre onduleur est dimensionné proportionnellement à la puissance de crête de votre installation, plus cette dernière est rentable.

Onduleur ou micro-onduleur : que choisir ?

Au moment de sélectionner le meilleur équipement pour votre projet solaire, tous les usagers doivent faire face à la même question : vaut-il mieux choisir un onduleur central ou des micro-onduleurs ?

Comme souvent, la réponse dépend de vos besoins, de vos préférences et de vos contraintes.

L’onduleur central présente un avantage simple et pragmatique : il est moins cher à l’achat qu’un ensemble de micro-onduleurs. Le choix de ce type d’équipement permet donc d’alléger légèrement votre investissement de départ.

Les micro-onduleurs ont quant à eux plusieurs atouts de poids :

• La sécurité : en évitant le branchement en série, les micro-onduleurs permettent de limiter l’impact du dysfonctionnement d’un panneau sur l’ensemble de l’installation
• L’optimisation : ils adaptent de façon individualisée la tension de sortie de chacun de vos panneaux (ou couple de panneaux)
• L’adaptabilité : l’utilisation de micro-onduleurs est recommandée pour les installations contenant moins de 8 modules, car même les onduleurs centraux les plus petits ont généralement une puissance trop importante (supérieure à 2 000 W).
• L’évolutivité : il est possible de rajouter de nouveaux panneaux couplés à des micro-onduleurs quand vous le souhaitez, sans modifier le reste de votre installation photovoltaïque.

Par contre, en multipliant les équipements, on augmente forcément le budget alloué au matériel. L’achat de plusieurs micro-onduleurs coûte donc plus cher que celui d’un seul onduleur central, surtout dans le cas de parcs de grande puissance contenant beaucoup de modules.

Quels paramètres prendre en compte dans le dimensionnement de l’onduleur solaire ?

Afin d’assurer le meilleur rendement possible à votre parc photovoltaïque, il est indispensable de bien calculer le dimensionnement de l’onduleur solaire. Pour cela, vous devez prendre en compte 4 critères : 

• La puissance adaptée à la capacité de production de vos panneaux
• L’intensité électrique 
• La tension totale des modules en volts (V)
• La plage MPP (Maximum Power Point)

Détaillons ensemble chacun de ces points.

La puissance de l’onduleur ou du micro-onduleur

Calcul de la puissance optimale d’un onduleur central

On pourrait être tenté de croire qu’une puissance d’onduleur égale ou supérieure à la puissance crête de l’ensemble de votre installation est la solution la plus efficace pour vous délivrer une production maximale d’électricité.

Mais, en réalité, la puissance idéale de l’onduleur se situe autour de 80 % de la puissance nominale de votre parc photovoltaïque. En effet, un ratio plus important provoque un taux de charge trop faible pour assurer un rendement de conversion optimisé. On pourrait résumer cette idée comme ceci : une puissance trop élevée entraîne paradoxalement un fonctionnement en sous-régime de l’onduleur.

Voici un exemple pour illustrer concrètement le rapport idéal entre la puissance de l’onduleur et la puissance de l’installation. Imaginons que votre future installation solaire développe une puissance maximale de 3 kilowatts-crête (kWc), soit 3 000 Wc. 

(3 000 x 80) ÷ 100 = 2 400

80 % de 3 000 Wc correspondent à 2 400 W. La puissance idéale de votre onduleur devra donc être située autour de 2 400 W, soit 2,4 kW.

Calcul de la puissance optimale des micro-onduleurs

Le calcul est légèrement différent pour définir la puissance optimale d’un micro-onduleur, puisque celle-ci doit correspondre à environ 75 % de la puissance développée par le panneau photovoltaïque auquel il est couplé.

Voici un exemple du calcul à effectuer si vous choisissez par exemple d’installer des panneaux AE Solar 500 Wc :

(500 x 75) ÷ 100 = 375 

Vous devez donc privilégier l’achat de micro-onduleurs disposant d’une puissance située autour de 375 W, comme l’APSystems DS3-L par exemple.

L’intensité

L’intensité correspond à la capacité de débit d’électricité d’un appareil, et s’exprime en ampères (A). Contrairement à la puissance, l’intensité de l’onduleur doit donc être supérieure à l’intensité de l’ensemble de vos panneaux solaires, sous peine de brider le débit d’énergie et de limiter la productivité de votre installation.

La tension du système

La tension, exprimée en volts (V), correspond à la quantité d’électricité qui circule dans un circuit. Pour assurer un fonctionnement optimal de votre parc solaire, la tension de l’onduleur doit être supérieure ou égale à la tension de l’ensemble de vos modules photovoltaïques.

Attention à bien prendre en compte de facteur : une tension d’onduleur insuffisante pourrait nuire à la sécurité de votre installation et endommager vos équipements.

La tension d’entrée de l’onduleur, ou MPP

Le MPP (Maximum Power Point) peut être défini comme le point de fonctionnement à puissance maximal d’un onduleur. Il est exprimé par deux valeurs indiquées dans les spécificités techniques, par exemple « 90 – 520 V » pour l’onduleur Solis 4G Monophasé.

Il est crucial de vous assurer que la tension de l’ensemble de votre parc solaire est comprise entre ces deux nombres afin de garantir une puissance et une productivité optimales pour votre installation.

Tout comme la puissance crête d’un module, la plage de fonctionnement du MPP est déterminée lors de tests STC (Standard Test Conditions) en laboratoire répondant aux conditions suivantes :

• Un flux lumineux de 1 000 W/m²
• Une température stabilisée à 25 °C au niveau de la cellule photovoltaïque
• Une masse atmosphérique de 1,5
• Une vitesse de l’air circulant autour de la cellule calibrée à environ 2 m/seconde

Les étapes du dimensionnement d’un onduleur solaire

Évaluer vos besoins en énergie

Vous l’aurez compris, le dimensionnement d’un onduleur solaire dépend avant tout du dimensionnement de votre installation. Mais pour savoir le nombre et la puissance des panneaux à mettre en place, il est nécessaire de commencer par identifier clairement vos besoins et vos objectifs :

• Quelle est votre consommation électrique annuelle ?
• Souhaitez-vous fonctionner en autoconsommation ?
• Voulez-vous dégager un revenu avec la vente totale ou partielle de l’électricité produite par vos panneaux ?

Une fois que vous avez répondu à ces questions, vous pouvez facilement passer à l’étape suivante : estimer la puissance optimale de votre centrale.

Déterminer la puissance des panneaux solaires

Nous avons mis à votre disposition un guide complet pour évaluer la puissance idéale d’une installation photovoltaïque en fonction de vos besoins et de vos contraintes : Comment bien faire son dimensionnement de panneaux solaires.

Et pour vous permettre de bénéficier en toute simplicité de notre expertise et de notre expérience, nous avons développé un outil en ligne gratuit pour configurer en quelques clics votre installation (fonctionnement, matériel, rentabilité, conditions d’installation, etc.). N’hésitez pas à en profiter !

Choisir un onduleur adapté

Une fois que vous avez déterminé la puissance maximale en kilowatts-crête (kWc) de votre installation, il vous suffit de choisir l’onduleur présentant les caractéristiques techniques adaptées, comme nous vous l’avons expliqué précédemment dans cet article.

Si vous avez un doute sur l’équipement à sélectionner et que vous voulez profiter de conseils personnalisés, contactez nos équipes d’experts qui se feront un plaisir de vous accompagner !

Entretien de l’onduleur solaire

Vous avez pris soin de bien choisir et d’installer l’onduleur le mieux adapté pour maximiser votre rendement ? Parfait, mais il nous reste un dernier point à aborder pour lui assurer un fonctionnement optimal dans la durée : son entretien.

En effet, tout comme les panneaux solaires, il est important de contrôler et de nettoyer votre onduleur au moins une fois par an. Rassurez-vous, c’est une opération simple et rapide à réaliser :

• Aérez et dépoussiérez la pièce dans laquelle se trouve votre équipement
• Nettoyer les grilles de ventilation (VMC ou ventilation naturelle) afin d’assurer une bonne circulation de l’air
• Nettoyez les grilles d’aération de l’onduleur à l’aide d’un aspirateur (à puissance minimale) ou d’un chiffon très légèrement humidifié

Si vous avez opté pour des micro-onduleurs, cette tâche ne vous concerne pas : ils sont naturellement ventilés par le vent, et les modules auxquels ils sont associés les protègent de la poussière et des autres dépôts de saleté.

Conclusion

L’onduleur ou les micro-onduleurs sont des composantes extrêmement importantes de votre centrale solaire. Ce sont eux qui font le lien entre vos modules et votre installation électrique en transformant le courant continu produit par les cellules photovoltaïques en courant alternatif utilisable dans votre maison ou injectable sur le réseau public.

C’est pourquoi le dimensionnement de l’onduleur solaire est un élément clé dans l’élaboration de votre projet : il vous assure un rendement optimisé et une sécurité maximale. 
Prenez donc le temps de bien calculer la puissance d’onduleur idéale pour votre installation, et n’hésitez pas à solliciter nos conseils pour être certains de faire le bon choix en toute sérénité !