Branchement panneaux solaires : en parallèle ou en série ?

Le branchement des panneaux solaires est une étape importante dans la conception d’un système photovoltaïque, car il influence directement les performances du système et son efficacité globale. Il existe principalement deux modes de branchement pour les panneaux solaires : en série ou en parallèle. Chacun de ces modes présente des avantages et des inconvénients qui doivent être pris en compte en fonction des besoins spécifiques de l’installation, des caractéristiques des panneaux, du régulateur de charge et de l’onduleur.

Pour configurer correctement les branchements en série et en parallèle des panneaux solaires, afin que les paramètres électriques soient conformes aux spécifications de fonctionnement des onduleurs, vous pouvez vous fier au logiciel de conception des systèmes photovoltaïques.

Branchement des panneaux solaires

Une seule cellule photovoltaïque n’est pas capable de générer un courant et une tension suffisants pour alimenter les charges normalement utilisées. Pour cette raison, afin de pouvoir exploiter efficacement la source solaire, il est nécessaire de connecter plusieurs cellules entre elles, afin d’atteindre des tensions et des courants utiles.

La cellule est l’élément de base de tout système photovoltaïque : un ensemble de cellules forme un module, plusieurs modules, connectés en série ou en parallèle, forment une chaîne photovoltaïque. Plusieurs chaînes connectées en parallèle forment un générateur ou champ photovoltaïque.

Les panneaux d’un champ photovoltaïque peuvent être connectés : 

• en série ;
• en parallèle ;
• en combinaison.

Différence entre courant et tension

La tension, ou différence de potentiel, est la différence de potentiel électrique entre deux points d’un circuit. Elle est mesurée en volts (V) et représente la force qui pousse les électrons à travers le circuit. Le courant, en revanche, est le flux d’électrons à travers un circuit, il est mesuré en ampères (A) et représente la quantité de charge qui circule à travers le circuit à un moment donné.

Branchement des panneaux solaires en parallèle : comment ça fonctionne

Le branchement en parallèle consiste à connecter tous les terminaux positifs des panneaux solaires entre eux, tout comme les terminaux négatifs. Ainsi, les branchements en parallèle se font en reliant le pôle positif d’un module (ou d’une chaîne) au pôle positif d’un autre module (ou chaîne).

Dans cette configuration, la tension globale du système reste inchangée, tandis que les courants produits par les panneaux individuels s’additionnent. Ce type de branchement est idéal lorsque l’on souhaite augmenter le courant sans modifier la tension du système.

Branchement en série et en parallèle – logiciel Solarius PV

Avantages et inconvénients

Parmi les avantages du branchement en parallèle des panneaux photovoltaïques, on trouve : 

• plus de fiabilité : si un panneau est endommagé ou partiellement ombragé, les autres panneaux continuent à fonctionner sans affecter la production globale du système ;
• facilité d’expansion : l’ajout de nouveaux panneaux au système est simplifié, car cela n’affecte pas de manière significative la tension globale du système.

Un inconvénient potentiel est représenté par les courants élevés : l’augmentation du courant total peut nécessiter l’utilisation de câbles de section plus grande pour prévenir les pertes d’énergie et les surchauffes. De plus, les régulateurs de charge et les onduleurs doivent également être capables de gérer des courants plus élevés, ce qui peut entraîner une plus grande complexité et des dépenses lors de l’achat d’équipements.

Branchement des panneaux solaires en série : comment ça fonctionne

Le branchement en série implique la connexion de la borne positive d’un panneau photovoltaïque à la borne négative du suivant, formant une chaîne de modules connectés en série. Ce type de configuration est utilisé pour augmenter la tension globale du système, tout en maintenant le courant constant. Au fur et à mesure que l’on ajoute des panneaux en série, la tension totale de l’installation augmente. Cependant, il est essentiel de considérer qu’une défaillance ou un ombrage sur un seul panneau peut réduire les performances de toute la chaîne.

Dans ces cas, l’utilisation d’optimisateurs aide à surveiller d’éventuels dysfonctionnements et à réguler la tension, améliorant ainsi l’efficacité de la production globale.

Chaque panneau photovoltaïque a une tension nominale et un courant nominal. En connectant les panneaux en série, les tensions de chaque panneau s’additionnent, tandis que le courant reste constant par rapport à la valeur d’un seul panneau.

Par exemple, si l’on connecte trois panneaux avec une tension nominale de 40 V et un courant de 8 A, le système aura une tension totale de 120 V et un courant de 8 A.

Optimiseurs – logiciel Solarius PV

Avantages et inconvénients

Le principal avantage du branchement en série réside dans le fait que la tension globale du système est donnée par la somme des tensions de chaque panneau. Par exemple, en connectant trois panneaux de 12V, on obtient une tension totale de 36V. Cette configuration est particulièrement utile pour les installations qui nécessitent des tensions plus élevées. Une augmentation de la tension entraîne une réduction du courant requis pour générer la même puissance, réduisant ainsi les pertes d’énergie dans les câbles, surtout sur de longues distances.

Parmi les inconvénients, en revanche, du branchement en série des panneaux photovoltaïques, on peut souligner les aspects suivants : 

• sensibilité à l’ombrage : même une ombre partielle sur un seul panneau peut affecter significativement l’efficacité de l’ensemble de la chaîne. Cela se produit parce que le courant total du système est limité par le panneau qui reçoit le moins de lumière solaire ;
• risque accru de dysfonctionnement : si un panneau tombe en panne, l’ensemble de la chaîne peut cesser de produire de l’énergie, compromettant la production jusqu’à ce que le panneau défectueux soit réparé ou remplacé ;
• flexibilité limitée : tous les panneaux connectés en série doivent avoir des caractéristiques similaires en termes de courant et de tension. Cela rend l’extension du système plus complexe, car les nouveaux panneaux doivent être compatibles avec ceux existants.

Branchement combiné des panneaux solaires

La plupart des installations photovoltaïques résidentielles utilisent une configuration mixte, combinant des branchements en série et en parallèle. Dans ce cas, plusieurs chaînes de panneaux connectés en série, dans le but d’augmenter la tension de sortie, sont ensuite connectées en parallèle. Cette configuration permet d’augmenter le courant global, optimisant ainsi la puissance totale générée en watts par l’installation.

Le branchement combiné permet d’augmenter à la fois la tension et le courant. Par exemple, si l’on a un système avec deux chaînes de trois panneaux chacune connectées en série, et ensuite on connecte les deux chaînes en parallèle, on obtiendra une tension égale à la somme des tensions des panneaux en série et un courant égal à la somme des courants des deux chaînes parallèles.

Différences entre le branchement des panneaux solaires en série ou en parallèle

Les principales différences entre le branchement en série et celui en parallèle concernent la tension et le courant que le système est capable de générer. Le choix entre ces deux configurations dépend des besoins spécifiques de l’application, tels que les exigences de tension et de courant, la structure du système et les conditions environnementales dans lesquelles il sera utilisé.

Ainsi, les principales variables qui influencent le choix sont : 

• connecteurs MC4 : les connecteurs MC4 sont essentiels pour connecter les panneaux solaires tant en série qu’en parallèle, offrant une connexion sécurisée et simple entre les bornes positives et négatives des panneaux ;
• composants clés : le choix entre branchement en série ou en parallèle dépend de divers facteurs, tels que le type de panneau (monocristallin ou polycristallin) et la taille des modules. Le nombre de cellules solaires dans les panneaux influence le type de branchement. Le branchement en série augmente la tension du système, tandis que celui en parallèle augmente le courant ;
• ombrage : l’ombrage peut influencer considérablement les performances des panneaux solaires. Dans une configuration en parallèle, un panneau partiellement ombragé réduit seulement sa production, laissant intacts les autres panneaux. En revanche, dans une configuration en série, l’ombrage d’un seul panneau peut compromettre l’efficacité de l’ensemble du circuit ;
• chargement des batteries : en considérant le système dans son ensemble, y compris le chargement des batteries, le branchement en parallèle fournit des tensions plus basses, tandis que le branchement en série peut générer des tensions beaucoup plus élevées, selon les spécifications des panneaux utilisés. Cela influence le choix en fonction des besoins du système de stockage.