Onduleur solaire : élément clé pour une énergie propre et efficace

Qu’est-ce qu’un onduleur solaire ?

L'énergie solaire est devenue une solution incontournable pour produire sa propre électricité et réduire sa dépendance aux énergies fossiles. Elle s'inscrit ainsi comme un des piliers d'une transition énergétique vers un avenir plus durable pour les particuliers comme pour les entreprises. Au cœur de tout système photovoltaïque se trouve l'onduleur solaire qui fait figure de composant essentiel pour garantir l'efficacité et la performance d'une telle installation.

Une fois l'énergie solaire collectée par les panneaux photovoltaïques (posés le plus souvent sur la toiture), c'est en effet à l'onduleur que revient la tâche de convertir le courant continu produit par les modules solaires en courant alternatif utilisable pour les besoins électriques de la maison. Il agit ainsi comme un intermédiaire fondamental entre les panneaux solaires et les appareils électriques domestiques garantissant la circulation du courant de part et d'autre du dispositif solaire et donc la compatibilité entre les sources d'énergie.

Sans onduleur solaire, l'énergie issue du rayonnement lumineux de soleil ne pourrait en effet absolument pas être exploitée au sein du foyer et serait donc collectée en pure perte.

Comment fonctionne un onduleur solaire ?

L'onduleur solaire assure en continu la régulation et l'optimisation de la production électrique des panneaux solaires.

Une fonction de conversion et de régulation

L’onduleur solaire analyse en permanence le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques. S'il repère des variations ou des pics de charge ponctuels, il régule automatiquement la puissance délivrée afin que celle-ci soit parfaitement adaptée aux besoins d'alimentation des équipements électriques.

Ce courant continu peut en effet varier en fonction de différents facteurs au premier rang desquels le niveau d'ensoleillement et dans une moindre mesure la température. La mission de l'onduleur est alors de retraiter ce courant continu qui est de 12V, 24V ou 48V en courant alternatif pour l'adapter au niveau de tension compatible avec les appareils domestiques.

Cette conversion est notamment réalisée par l'intermédiaire d'un microprocesseur qui garantit que le courant produit est conforme aux normes en vigueur imposées par le gestionnaire du réseau. Le niveau de courant de sortie des onduleurs solaires est fixé à 220V en France, ce qui correspond à la tension utilisée par la plupart des appareils électriques pour leur fonctionnement.

Une fonction de redistribution

L’onduleur assure également une autre fonction essentielle à savoir la redistribution du courant produit en fonction des besoins de l’utilisateur. S’il repère un niveau de production supérieur à la consommation à un instant T, il est alors chargé de la réorienter.

Lorsque la production d'énergie solaire dépasse le niveau de consommation d'un foyer, plusieurs possibilités peuvent se présenter :

• l'onduleur peut envoyer l'excédent d'électricité sur le réseau électrique public lorsque l'utilisateur a choisi l'autoconsommation avec revente du surplus ou même la revente totale de l'électricité produite ;
• il peut également transférer le surplus de production dans une ou des batterie(s) solaire(s) afin que l'énergie soit stockée pour une utilisation ultérieure ;
• il peut enfin limiter la production pour éviter tout excédent. Il convient alors pour cela d'installer un dispositif "zéro injection".

Un dispositif sécurisé

L'onduleur solaire est un équipement très sécurisé puisqu'il s'arrête automatiquement lorsqu'il détecte une surcharge ou un court-circuit. Il est en effet doté d'une protection de découplage, cet élément étant obligatoire pour ce type d'équipements électriques (norme DIN VDE 0126-1-1/A1). Il est également muni d’un inter sectionneur DC permettant de couper la liaison avec les panneaux lorsqu’il est nécessaire de procéder à une intervention en toute sécurité au niveau des modules.

Une optimisation du rendement

L'onduleur a enfin pour fonction de maximiser la puissance produite par les modules solaires et de s'y adapter au plus près. Puisque leur production varie constamment en fonction des conditions climatiques, l'onduleur doit donc trouver en permanence le meilleur compromis possible entre tension et intensité afin de délivrer la puissance électrique la plus élevée possible pour les équipements. On appelle ce calcul le "MPP" pour "maximum power point".

Pour atteindre cet objectif, l'onduleur est de manière générale légèrement sous-dimensionné par rapport à la capacité maximale de production des panneaux. Cela s'explique par le fait que les panneaux photovoltaïques ne fonctionnent que rarement à leur pleine capacité. Cette puissance théorique des panneaux (puissance nominale) est en effet calculée dans des conditions optimales (parfait ensoleillement, orientation et inclinaison notamment) qui ne sont que très rarement atteintes. Il est donc préférable d'opter pour un onduleur légèrement moins puissant afin qu'il corresponde au plus près à la plage réelle de production des panneaux définie par le MPP, ce qui permet par ailleurs de réaliser des économies à l'achat.

Les différents types d'onduleur solaire disponibles

Plusieurs types d’onduleurs peuvent être installés en fonction de la configuration du dispositif solaire.

Les micro-onduleurs

Le micro-onduleur est l'équipement le plus souvent utilisé pour les installations résidentielles. De petite taille, il est directement positionné derrière chaque module solaire afin de convertir le courant continu produit par le panneau en courant alternatif. Le fait que chacun des panneaux dispose de son propre onduleur assure au système une production optimale en toute circonstance et une plus grande flexibilité en cas de panne. En cas de problème sur un des panneaux, la conversion des autres modules reste assurée, ce qui permet une transformation continue de l'énergie.

L’onduleur de chaîne

Contrairement au micro-onduleur qui est individualisé, l'onduleur de chaîne s'occupe du retraitement et de la conversion de l'énergie électrique fournie par plusieurs panneaux solaires de façon simultanée. Il permet ainsi de n'utiliser qu'un seul équipement pour prendre en charge la conversion électrique de plusieurs panneaux photovoltaïques. Son avantage réside principalement dans sa plus grande simplicité de mise en place et d'entretien.

L’onduleur central

L'onduleur central est relativement semblable à l'onduleur de chaîne puisqu'il est relié au bout d'une série de panneaux solaires qui sont ainsi gérés de manière commune. Positionné au sol dans une pièce dédiée, sa seule différence réside dans le fait qu'il est capable de gérer plusieurs chaînes de panneaux solaires. Plus grand, il est donc généralement utilisé lorsque le nombre de modules devient important.

Ce type d'onduleur est notamment recommandé pour les grands parcs solaires ou les bâtiments professionnels. Son grand inconvénient réside dans l’interconnexion de l’ensemble des modules. Celle-ci peut en effet se révéler très problématique en cas de dysfonctionnement d’un module ou même de l’onduleur, susceptible alors d’affecter l’ensemble du dispositif.

L’onduleur hybride

Les onduleurs hybrides autrement appelés "onduleurs intelligents" constituent la dernière génération en date utilisant la technologie la plus développée en la matière. Ils combinent notamment les propriétés des onduleurs photovoltaïques avec les fonctionnalités des systèmes de stockage d'énergie.

En fonction de la configuration choisie, ce type d'onduleur a la capacité de déterminer lui-même si l'électricité produite doit être utilisée immédiatement, si elle doit être stockée dans une batterie physique ou virtuelle ou encore si elle doit être réinjectée dans le réseau. Il peut également être relié à un groupe électrogène pour assurer une alimentation de secours en cas de coupure de courant.

Il garantit donc une grande flexibilité et une autonomie pratiquement totale dans l'utilisation de l'énergie solaire contribuant ainsi à maximiser l'efficacité globale du système photovoltaïque et à rentabiliser plus rapidement son investissement.

Pourquoi est-il essentiel de choisir le bon onduleur solaire ?

De la même façon que la qualité des panneaux choisis impacte considérablement le rendement de l'installation (celui-ci peut varier du simple au double voire au triple en fonction de la qualité du module), l'onduleur solaire est également fondamental dans l'efficacité de conversion de l'énergie. Ainsi, on pourrait dire qu'il ne sert à rien de capter de grandes quantités d'énergie si l'onduleur n'est pas capable de la transformer rapidement et convenablement en électricité utilisable pour les besoins domestiques.

Un onduleur inadapté peut en effet nuire au bon rendement global du système photovoltaïque, réduisant de ce fait les économies d'énergie attendues. Un mauvais choix d'onduleur peut par ailleurs accroître les risques de dysfonctionnement matériel voire même endommager les modules solaires. Ces différents incidents peuvent aboutir sur une rentabilisation plus longue de l’investissement. Opter pour un onduleur solaire de qualité permet donc non seulement d'optimiser la production d'électricité verte mais aussi de prolonger la durée de vie des équipements.

Quels sont les critères pour sélectionner un onduleur solaire adapté ?

Plusieurs critères doivent être pris en considération au moment de choisir cet équipement essentiel.

La puissance de sortie maximale

La puissance de sortie maximale (AC) constitue le facteur le plus important pour le choix de l'onduleur. Celle-ci doit notamment être adaptée en fonction de la capacité de production théorique des panneaux solaires (puissance nominale) afin d'assurer une conversion optimale de l'énergie. Elle est mesurée en watt (W) ou en voltampère (VA).

Comme nous l'avons vu précédemment, la puissance de l'onduleur doit être légèrement sous-dimensionnée pour tenir compte des fluctuations de production, principalement liées aux aléas climatiques (à environ 90 % de la puissance nominale des panneaux). Pour une installation de panneaux standards de 3 000 Wc (watt-crête), il est généralement recommandé d'opter pour un onduleur d'une puissance comprise entre 2 500 et 2 700 watts.

Le rendement

Le rendement est un autre critère décisif au moment de choisir un onduleur. Celui-ci mesure la puissance de sortie du courant par rapport à sa puissance d'entrée. Un rendement élevé est normalement le signe d'une conversion optimale du courant avec une perte minimale. Les onduleurs les plus modernes atteignent aujourd'hui un rendement moyen d'environ 98 %. Celui-ci devrait même atteindre 99 % dans les années à venir.

Le fabricant

La qualité et la fiabilité de l'onduleur sont également des éléments à prendre en considération au moment de votre achat. Il est notamment recommandé d'opter pour un modèle fabriqué par un fournisseur reconnu et réputé afin de s'assurer d'un niveau de performance stable sur le long terme.

Le type d’onduleur et les garanties

Prenez enfin en compte les garanties proposées par le fabricant et la durée de vie de l’onduleur selon le type d’équipement et l’investissement financier que vous êtes prêt à effectuer.

Un onduleur central à une durée de vie moyenne qui se situe autour de 10 ans. Il est généralement garanti au minimum pendant 5 ans et parfois même jusqu’à 10 ans.

La durée de vie des micro-onduleurs est, elle, plus longue, comprise entre 20 et 25 ans avec des durées de garantie de 20 ans en général. Leur prix d'achat est cependant souvent plus élevé puisqu’il est nécessaire d’en acheter autant qu’il y a de modules.

Tout dépend donc en réalité du budget disponible mais aussi de la configuration, de la taille et du dimensionnement de l’installation qui peuvent impacter le choix du type d’onduleur.

Quel est l'impact d'un onduleur sur la performance d'une installation solaire ?

L'onduleur est un composant fondamental pour la performance d'une installation solaire. C'est lui qui détermine en bonne partie l'efficacité globale du système en régulant les flux d'entrée et de sortie du courant et en assurant la conversion de l'énergie produite par les modules photovoltaïques en courant alternatif immédiatement utilisable. Un onduleur défectueux ou mal dimensionné peut être à l'origine de pertes significatives de rendement susceptibles de réduire la quantité d'énergie renouvelable exploitée.

La relation entre l'onduleur solaire et l'efficacité énergétique

En convertissant le courant continu généré par les panneaux solaires en courant alternatif utilisable par les appareils électriques, l'onduleur assure une optimisation de la production d'électricité verte. Grâce à son système de régulation ingénieux, il contribue à maximiser le rendement global du dispositif photovoltaïque en évitant les pertes d'énergie inutiles. Il participe donc activement à améliorer le rendement et l'efficacité énergétique de toute l'installation solaire.

Choisir un onduleur solaire de qualité et bien dimensionné par rapport aux modules permet donc non seulement de maximiser la production électrique mais également de prolonger la durée de vie des différents équipements. La sélection d'un onduleur adapté permet de s'assurer que chaque watt produit par les panneaux photovoltaïques est pleinement exploité. Cela se traduit par des économies importantes au quotidien permettant d'accroître son taux d'autoconsommation et de devenir plus autonome par rapport au réseau électrique public, ce qui conduit mécaniquement à une meilleure rentabilité globale du système.

Installation de l'onduleur solaire : où et comment ?

L'installation d'un onduleur dépend du type d'onduleur choisi entre un onduleur central ou des micro-onduleurs.

L'emplacement d'un onduleur central doit être choisi en tenant compte de plusieurs critères :

• il doit être installé dans un endroit bien ventilé, à l'abri de la chaleur excessive, de l'humidité et des intempéries qui accélèrent l'usure des composants ;
• l'onduleur central doit également être positionné sur un support vertical, de préférence contre un mur pour plus de stabilité ;
• il doit être situé à proximité des panneaux solaires (moins de 10 mètres) afin de minimiser les pertes d'énergie liées au transport du courant continu ;
• idéalement le local utilisé pour son installation doit être fermé, frais et propre avec une exposition minimale au soleil et à l'humidité afin de prolonger sa durée de vie ;
• il faut enfin tenir compte de la facilité d'accès pour l'entretien et pour les éventuelles réparations nécessaires.

En ce qui concerne l'installation de micro-onduleurs, ceux-ci doivent être placés directement derrière chaque panneau solaire à l'aide de fixations solides spécifiquement prévues à cet effet avec de garantir leur solidité et de les protéger des intempéries. Un espace suffisant doit être prévu entre les modules et le toit pour permettre l'installation des micro-onduleurs qui doivent ensuite être reliés au boîtier de jonction du panneau solaire.

Les bonnes pratiques pour installer un onduleur solaire

Pour garantir une installation performante, il convient de respecter certaines bonnes pratiques :

• choisir un emplacement adéquat pour ce type d’équipement (sec, propre et à l’abri) ;
• installer l’onduleur sur une surface plane et robuste afin d’éviter les vibrations ;
• éviter toutes les sources potentielles d’humidité nuisibles à l’équipement ;
• prévoir suffisamment d’espace autour de l’onduleur pour la maintenance et l’entretien ;
• s’assurer de la bonne ventilation du lieu pour éviter les risques de surchauffe ;
• faire appel à un professionnel si vous ne disposez pas des compétences nécessaires.