Schéma d'installation photovoltaïque : guide pour la conception

Schéma de l’installation photovoltaïque : guide pour la conception

Le schéma de l’installation photovoltaïque est le modèle fondamental pour installer un système efficace. Découvrez tout ce dont vous avez besoin pour une conception sans problèmes

La réalisation du schéma de l’installation photovoltaïque représente une étape cruciale dans l’activité de conception.

Le dimensionnement correct de tous les éléments est d’une importance capitale, car il influe sur la productivité et les performances de l’installation. Pour vous assurer d’avoir le contrôle de toutes les variables en jeu, nous vous suggérons de vous aider d’un logiciel de conception de systèmes photovoltaïques, qui vous assistera dans toutes les phases de conception et vous garantira les meilleures performances de l’installation.

Qu’est-ce que le schéma de l’installation photovoltaïque ?

Le schéma de l’installation photovoltaïque est une représentation idéale du système. La figure suivante montre les principaux composants.

Schéma général d'une installation photovoltaïque

Schéma général d’une installation photovoltaïque

La conception correcte d’une installation photovoltaïque doit prévoir la possibilité d’autoconsommation de l’énergie en cours de production et la possibilité d’injecter dans le réseau (mécanisme d’échange sur place) ou dans des accumulateurs (batteries spécifiques) l’énergie non auto-consommée, afin de la rendre disponible, même lorsque l’installation ne fonctionne pas, par exemple la nuit.

Pour le bon fonctionnement d’une installation photovoltaïque couplée au réseau et basée sur le mécanisme d’échange sur place, trois mesures précises sont nécessaires : 

  • la quantité totale d’énergie produite par l’installation ;
  • la quantité totale d’énergie injectée dans le réseau ;
  • la quantité totale d’énergie prélevée par le réseau.
mécanisme d'échange sur place

Mécanisme d’échange sur place

Schéma de l’installation photovoltaïque : composants

Une installation photovoltaïque est caractérisée par quelques éléments fondamentaux :

  •  générateur photovoltaïque ;
  •  onduleur ;
  •  tableau de champ ;
  •  éventuel stockage.

Générateur photovoltaïque

Le générateur photovoltaïque est l’ensemble des panneaux solaires et c’est l’élément qui permet de convertir l’énergie solaire en énergie électrique.

Il se compose de petites plaques de matériau semi-conducteur – les cellules photovoltaïques – qui sont reliées entre elles et encapsulées pour former un élément plus grand, le module.

Les panneaux sont à leur tour reliés, en série ou en parallèle, pour former une chaîne.

Onduleur

L’onduleur est le convertisseur électrostatique qui est inséré dans le système photovoltaïque pour transformer le courant continu en courant alternatif.

Un onduleur est choisi en fonction de la configuration et des caractéristiques des panneaux.

Dans une installation photovoltaïque, un onduleur peut fonctionner par conversion centralisée ou en mode de conversion de chaîne. Dans le premier cas, vous travaillez avec un seul appareil, tandis que, dans le second, vous choisissez d’utiliser plusieurs onduleurs, cela peut être à la discrétion du concepteur.Conversion centralisée

Conversion centralisée

Conversion de chaîne

Conversion de chaîne

Le choix des caractéristiques et du dimensionnement de l’onduleur est fondamental pour la performance de l’installation. Dans la composition du schéma électrique photovoltaïque, nous vous conseillons d’essayer gratuitement un logiciel de conception de systèmes photovoltaïques capable d’activer, de dimensionner et de configurer l’onduleur et tous les autres dispositifs de l’installation solaire.

Tableau de champ

En ligne générale, les tableaux de champ sont situés entre l’onduleur et le générateur et servent à mettre en parallèle plusieurs chaînes.

Une configuration possible d’un tableau de champ peut-être la suivante : 

  • sectionneurs de chaîne ;
  • diodes de blocage ;
  • dispositifs de protection contre les surtensions ;
  • sectionneurs.
tableau de champ connecte l'onduleur et les différentes chaînes

Tableau de champ 

Dans l’image suivante, nous pouvons voir le schéma le plus générique d’un champ photovoltaïque avec des chaînes placées en parallèle dans le tableau de champ.

Dans ce tableau, en ayant les chaines en parallèle, l’intensité du courant de chaque chaine est additionnée.

Schéma d'installation photovoltaïque unifilaire

Schéma d’installation photovoltaïque unifilaire

Schéma unifilaire de l’installation photovoltaïque

Encore une fois, le logiciel de conception de systèmes photovoltaïques vous permettra de dessiner automatiquement le schéma électrique unifilaire de l’installation et de le personnaliser avec l’ajout de tableaux électriques, de protections électriques en sortie, etc.

Schéma typique de connexion d'un système photovoltaïque unifilaire

Schéma typique de connexion d’un système photovoltaïque unifilaire

Interface

Le dispositif d’interface est généralement installé dans un tableau est détecte la tension : en cas de manque de tension, il décroche le générateur photovoltaïque du reste de l’installation.

Types de schéma d’installation photovoltaïque

Une installation photovoltaïque peut être de deux types : 

  • installation couplé au réseau électrique (grid-connected)
  • installation autonome (stand alone).

La typologie grid-connected se réfère aux installations connectées au réseau électrique national, c’est-à-dire des systèmes qui permettent d’injecter l’énergie produite directement dans le réseau et de l’utiliser en cas de besoin.

Les installations stand alone sont des installations qui ne sont pas connectées au réseau électrique, mais qui disposent d’un accumulateur capable de préserver l’énergie produite en excès et de la consommer même lorsqu’il n’y a pas de rayonnement solaire. Ces systèmes d’accumulation sont constitués de batteries spécifiques.

Une installation stand alone dispose d’un dispositif supplémentaire, le régulateur de charge, qui contrôle le processus de charge ou de décharge, pour préserver la vie d’une batterie pendant les différentes phases.

Dans ces cas, l’utilisation d’un logiciel photovoltaïque vous permettra d’activer, de dimensionner et de configurer le système de stockage en définissant le type de batterie et de compteur.

Régulateur de charge

Régulateur de charge

Exemple de schéma d’installation photovoltaïque

L’image ci-dessous représente l’ensemble du processus de production d’électricité générée à partir d’une installation photovoltaïque.

Schéma d'installation photovoltaïque

Schéma d’installation photovoltaïque

Le rayonnement solaire atteint les panneaux solaires, ou plutôt le générateur photovoltaïque, puis l’onduleur transforme l’énergie continue en alternance.

À ce stade, l’énergie produite peut être exploitée de différentes manières :

  1. l’utilisateur utilise l’énergie au moment de la production ;
  2. le courant est accumulé dans la batterie, puis prélevée pendant les périodes de non-production ;
  3. une fois la batterie chargée, l’énergie est injectée dans le réseau et utilisée lorsque la batterie est vide.

Ce modèle spécifique est une installation photovoltaïque avec système de stockage (storage) connecté au réseau électrique. Il y a, donc, deux compteurs :

  • compteur de production;
  • compteur d’échange.

Dans ce processus, il est essentiel que tous les composants du schéma d’installation fonctionnent correctement et efficacement. S’il y a un ombrage même sur un seul module ou sur une cellule, un passage de courant inverse pourrait se produire, responsable de l’effet hot-spot qui peut causer un dommage.

Donc, pour ne pas risquer d’avoir des problèmes de fonctionnement qui compromettraient l’efficacité de l’installation elle-même et provoqueraient l’endommagement de ses éléments, nous vous suggérons de vous aider d’un logiciel de conception de systèmes photovoltaïques qui, au moyen d’un diagnostic opérationnel, signale d’éventuelles anomalies et erreurs de conception et vérifie les prescriptions. De plus, en utilisant le logiciel, vous pouvez dessiner et compléter la composition automatique du schéma électrique de l’installation photovoltaïque.

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