B.E.G

LES DOSSIERS DU MOIS Onduleurs photovoltaïques

De nouveaux produits et solutions pour un marché qui se développe et évolue rapidement

L’offre des onduleurs photovoltaïques s’adapte rapidement à l’évolution et au développement du marché de la production et utilisation de l’énergie solaire, du résidentiel aux centrales photovoltaïques au sol en passant par les ombrières ou les installations en toiture. Le développement de l’autoconsommation a entraîné la mise sur le marché de nouveaux produits adaptés à ce type d’installations et au stockage d’énergie souvent associé.

Montage de panneaux solaires et microonduleurs en toiture.

En 2021, d’après le rapport annuel du SER (Syndicat des énergies renouvelables), le parc solaire français a atteint une capacité installée de 13 GW, en augmentation de plus de 25 % par rapport à 2020. Pour tenir l’objectif de 20 GW de puissance solaire raccordée en 2025, cette progression devrait se maintenir pour tous les types d’installation, du

© APsystems résidentiel de quelques kilowatts aux centrales solaires de plusieurs mégawatts. Cela entraîne le développement de nouvelles solutions, de l’autoconsommation privée ou collective, avec ou sans stockage, aux micro-réseaux isolés, à la connexion avec les infrastructures de recharge de véhicules électriques ou l’écrêtage des pointes de consommation sur le réseau. Pour répondre à ces nouveaux besoins, l’onduleur s’est diversifié en termes de fonctionnalités, mais aussi de communication et intégration dans les réseaux.

L’onduleur est un élément clé de l’installation photovoltaïque petite ou grande

L’onduleur n’est plus un simple convertisseur transformant la tension continue des panneaux photovoltaïques en tension alternative pour une énergie injectée dans le réseau ou consommée (en tout ou partie) sur place. Comme le mentionne Vincent Mathely, directeur commercial de SMA France, « l’onduleur n’est pas une simple commodité ou un consommable, mais représente une pièce maîtresse d’une installation photovoltaïque. Avec le développement de l’autoconsommation, du stockage et d’autres applications comme l’électromobilité, l’onduleur et son écosystème apportent une solution complète de gestion de l’énergie afin d’optimiser les consommations et les factures ».

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Vincent Mathely poursuit : « Ainsi, SMA développe des solutions complètes et évolutives de gestion de l’énergie. Ces solutions s’appuient sur la plateforme SMA Sunny Portal EnnexOS pour analyser et traiter l’ensemble des données du système et optimiser la performance en pilotant l’ensemble. Il y a ensuite toute une partie digitalisation autour de ce portail pour suivre l’installation et visualiser ce qui se passe sur le site. L’onduleur est vraiment au cœur de tout le système de gestion de l’énergie. » Alors que les onduleurs les plus puissants dépassent plusieurs centaines de kilowatts, les micro-onduleurs se développent également pour des puissances de quelques centaines de watts pour un montage en toiture sous les panneaux avec la connexion de 2 à 4 modules par onduleur. Réservés au départ aux installations de résidentiel individuel de 3 à 6 kW, ces micro-onduleurs sont maintenant utilisés pour du résidentiel collectif, mais aussi le tertiaire. Pour Olivier Jacques, président Global d’APsystems, « les avantages des solutions micro-onduleurs sont de plusieurs ordres. Tout d’abord, la mise en parallèle du circuit assure une production solaire optimale pour chaque module en toute circonstance. Les micro-onduleurs fonctionnent indépendamment : un module ombragé ou sale n’affectera pas le reste du système. Aucun point unique de défaillance, contrairement aux onduleurs de chaîne classiques. Cela résulte donc dans une meilleure productivité de l’installation. D’ailleurs, sur ce point grâce à une plage de tension de fonctionnement étendue, le micro-onduleur fonctionnera même dans des conditions de faible luminosité, de l’aube jusqu’à tard dans la journée. Cela signifie plus de production pour le propriétaire du système. Autre avantage important pour les professionnels, la facilité de dimensionnement et de mise en œuvre ».

Des performances techniques qui continuent à s’améliorer

Le rendement de l’onduleur est important pour ne perdre aucun kilowatt-heure (kWh) produit par les panneaux. Ce rendement a beaucoup progressé avec l’utilisation de nouveaux composants pour le convertisseur et dépasse 98 % pour les meilleurs, un rendement mesuré suivant la norme européenne qui prend en compte l’efficacité à charge partielle. Cette diminution des pertes thermiques permet aussi de réduire les systèmes de refroidissement, de réduire l’encombrement et le poids. La diminution de cet encombrement est bien visible à l’apparition de chaque nouvelle gamme chez les fabricants et va faciliter leur installation. Mais pour Vincent Mathely, « ce qui est aussi important c’est de réduire le “derating” (déclassement) en cas de température ambiante élevée. Nos gammes gardent leurs performances jusqu’à 50-55 °C. Elles peuvent également fonctionner à des températures très basses jusqu’à – 25 °C. Pour optimiser le refroidissement, nous avons ...

Préparation d'installation de panneaux et micro-onduleurs en très grande toiture.

Vincent Mathely, SMA.

© APsystems © SMA

Pose de micro-onduleurs APsystems en toiture. Pose d'onduleurs SMA.

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Nouveau micro-onduleur DS3 730 ou 880 W d'APsystems. Les composants du mico-onduleur DS3 sont encapsulés dans du silicone.

Intégration d'un système de stockage de SMA dans un environnement système (ici, le nouveau SMA Energy System).

développé le système actif de gestion de la température OptiCool, intégré dans la conception de tous nos produits. En effet, les onduleurs photovoltaïques étant extrêmement compacts, la dissipation de chaleur est importante, même sur les modèles les plus efficients ». La fiabilité est aussi un point majeur pour des installations dont la durée de vie va dépasser 20 ou 25 ans et pour lesquelles une panne de l’onduleur signifie l’arrêt de l’installation, et donc une perte de production. Vincent Mathely le confirme : « La fiabilité et la durabilité sont au cœur de notre stratégie. Nous veillons donc à ce que nos produits et solutions, conçus pour une durée de vie de 20 à 30 ans, nécessitent toujours moins de matériaux, soient plus durables et soient plus faciles à entretenir et à recycler : des solutions software remplacent des cartes électroniques pour certaines fonctions, par exemple pour la gestion des ombrages ShadeFix embarquée dans le design de base. » Pour les micro-onduleurs, Olivier Jacques mentionne la facilité de dimensionnement et de mise en œuvre : « Les solutions micro-onduleurs incluent l’ensemble des accessoires et câbles AC nécessaires à une installation rapide, c’est du Plug n Play. Une installation avec des micro-onduleurs permet une mise en œuvre avec plusieurs orientations (est-ouest pour l’autoconsommation par exemple) et offre des possibilités de faire évoluer l’installation en rajoutant des modules au fur et à mesure que les besoins évoluent pour l’habitat. Ainsi, on s’affranchit des marques de modules, de leur taille. Et le client peut bénéficier des dernières technologies de rendement modules tout en ayant débuté une installation plusieurs années avant. C’est une solution offrant une grande flexibilité. Notre nouvelle série DS3 est très compacte, en plus d’avoir été conçue pour durer 25 ans ou plus. Cette génération est le résultat d’un travail d’intégration sans précédent qui nous a permis de réduire le nombre de composants de 20 %, tout en délivrant 50 % de puissance de sortie AC en plus que le YC600, notre génération précédente. Nous avons également opté pour un design innovant, optimisé et compact associant aluminium à l’avant et polymère robuste à l’arrière, permettant d’alléger le produit tout en maximisant sa puissance. Tous les composants sont encapsulés avec du silicone pour réduire les contraintes sur les composants électroniques, faciliter la dissipation thermique, améliorer les propriétés ...