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Système photovoltaïque connecté au réseau

Système photovoltaïque connecté au réseau

Qu’est-ce qu’un système photovoltaïque connecté au réseau ? Comment fonctionne-t-il ? Comment le concevoir ? Découvrez tout dans cet article approfondi

Installer un système photovoltaïque est le meilleur moyen de produire de l’énergie propre et économiser sur les coûts de la facture. Un système de type connecté au réseau (en anglais grid-connected) est le choix le plus indiqué si vous recherchez un approvisionnement stable et la possibilité de céder à l’opérateur national l’énergie électrique produite et non utilisée sur place.

Comment concevoir un système photovoltaïque connecté au réseau ?

Si vous devez concevoir un système photovoltaïque grid connected, ou tout autre type de système photovoltaïque, et que vous souhaitez être sûr qu’il ait un rendement optimal et qu’il soit calculé, positionné et dimensionné au mieux, l’utilisation d’un logiciel spécifique pour le dimensionnement photovoltaïque peut vous être utile. Mais allons-y par étapes et voyons en détail quels types de systèmes photovoltaïques existent, quelles sont leurs caractéristiques principales et quels outils utiliser pour éviter les erreurs d’évaluation.

Qu’est-ce qu’un système photovoltaïque connecté au réseau

Un système photovoltaïque grid-connected, ou système photovoltaïque connecté au réseau, est un système de génération d’énergie solaire qui est connecté au réseau électrique national ou local. Ce type de système exploite l’énergie solaire pour générer de l’électricité via des panneaux photovoltaïques, puis transmet l’énergie produite, en totalité ou en partie, directement au réseau électrique, convertie en courant alternatif.

Comment ça fonctionne

Le système photovoltaïque connecté au réseau est composé d’un champ photovoltaïque dédié à la collecte d’énergie solaire, divisé en différentes chaînes de modules photovoltaïques disposés en parallèle.

Il est essentiel d’orienter les panneaux photovoltaïques de manière optimale pour bénéficier de l’exposition au soleil. L’exposition optimale est entre sud, sud-est/ouest, est, mais il faut également tenir compte de facteurs plus spécifiques tels que la présence d’arbres ou de bâtiments environnants pouvant projeter de l’ombre sur les panneaux, les reliefs montagneux, etc.

L’élément distinctif d’un système grid connected est l’onduleur, nécessaire pour convertir l’énergie générée par le champ photovoltaïque, c’est-à-dire le courant continu (CC), en énergie pour le réseau électrique sous forme de courant alternatif (CA). Il est à noter qu’étant «connecté au réseau», le système nécessite des câbles de connexion résistants aux températures élevées et aux rayons UV.

Toutes ces parties contribuent au fonctionnement du système et à la production d’énergie qui est ensuite injectée dans le réseau national.

Modélisation 3D et dimensionement de l'installation photovoltaïque avec Solarius-PV

Modélisation 3D et dimensionnement de l’installation photovoltaïque issu du logiciel Solarius-PV

Types de systèmes photovoltaïques

Il existe plusieurs types de systèmes photovoltaïques qui se différencient par l’utilisation de l’électricité produite : 

  • systèmes photovoltaïques autonomes (stand-alone ou off-grid) : ces systèmes ne sont pas connectés au réseau électrique de distribution, donc l’énergie produite est entièrement utilisée pour répondre aux besoins du bâtiment individuel sur lequel ils sont installés ou à proximité. Les systèmes photovoltaïques autonomes représentent la solution optimale pour garantir la production d’énergie même dans des zones isolées non desservies par le réseau électrique de distribution ;
  • systèmes photovoltaïques connectés au réseau (grid-connected) : dans ce contexte, le système est connecté au réseau électrique. L’énergie produite est prélevée par le gestionnaire du réseau de distribution, tandis que, inversement, elle est fournie par le gestionnaire du réseau électrique pendant les heures où le système ne produit pas d’énergie. L’électricité produite et injectée dans le réseau constitue un crédit pour l’utilisateur ;
  • systèmes photovoltaïques hybrides : ces systèmes sont connectés au réseau électrique, mais la présence d’une batterie permet d’utiliser l’énergie solaire stockée pour répondre entièrement aux besoins de l’utilisateur. Si l’énergie stockée est également consommée, le bâtiment se reconnectera au réseau via une centrale électrique.

En fonction de l’emplacement des panneaux, on trouve également des systèmes photovoltaïques : 

  • sur toiture ;
  • sur façade ou brise-soleil de bâtiments neufs ou existants ;
  • au sol (parcs photovoltaïques avec des panneaux du type «suiveur solaire») ;
  • sur terrasse plate ;
  • sur auvent photovoltaïque (parking).
Installation d'un système photovoltaïque sur le toit

Installation d’un système photovoltaïque sur le toit

Fonctionnement en autonome et connecté au réseau des systèmes photovoltaïques : les différences

Les différences majeures entre un système photovoltaïque connecté au réseau et un système autonome concernent la connexion au réseau électrique, la gestion de l’énergie et l’indépendance énergétique. Voici un aperçu des différences : 

  • connexion au réseau
    • connecté au réseau : ce type de système est relié au réseau électrique national ou local. L’énergie produite peut être utilisée localement et/ou injectée dans le réseau. De plus, lorsque le système ne produit pas suffisamment d’énergie, il est possible de puiser de l’électricité depuis le réseau
    • autonome : dans un système autonome, l’énergie produite est utilisée directement pour alimenter les charges locales ou stockée dans des batteries de stockage pour une utilisation lorsque le soleil n’est pas disponible (nuits, journées peu ensoleillées, etc.). Aucune connexion au réseau électrique externe n’est établie
  • gestion de l’énergie
    • connecté au réseau : dans un système connecté au réseau, l’excès d’énergie peut être injecté dans le réseau, et le propriétaire peut recevoir des crédits ou des compensations pour cette énergie. L’approvisionnement en énergie depuis le réseau est possible lorsque le système ne produit pas suffisamment
    • autonome : dans un système autonome, l’énergie doit être gérée localement. Des systèmes de stockage d’énergie, tels que des batteries, sont souvent présents pour assurer un approvisionnement continu lorsque le soleil n’est pas disponible
  • fiabilité énergétique
    • connecté au réseau : les systèmes connectés au réseau offrent une plus grande fiabilité, car ils peuvent puiser de l’énergie depuis le réseau lorsque la production solaire est insuffisante
    • autonome : les systèmes autonomes dépendent entièrement de la production solaire et de la capacité des batteries à stocker de l’énergie. Leur fiabilité est liée aux conditions météorologiques et à la taille du système de stockage
  • applications et utilisation
    • connecté au réseau : couramment utilisé dans les zones urbaines et suburbaines, le système connecté au réseau est adapté à ceux qui souhaitent contribuer à l’énergie renouvelable, bénéficier des tarifs de comptage net et disposer d’une alimentation énergétique fiable
    • autonome : les systèmes autonomes sont idéaux dans des endroits isolés où l’accès au réseau électrique n’est pas disponible. Ils sont souvent utilisés dans des applications telles que les stations météorologiques, les systèmes de pompage d’eau ou les habitations hors réseau.

En résumé, la principale distinction entre les deux types de systèmes réside dans la connexion ou non au réseau électrique, entraînant des différences dans la gestion de l’énergie et la fiabilité énergétique.

Conception d’un système photovoltaïque

La conception d’un système photovoltaïque nécessite une planification précise et la prise en compte de différents facteurs, notamment : 

  • Analyse du site
    Localisation géographique : évaluez l’emplacement du site pour déterminer l’exposition au soleil et la quantité de rayonnement solaire disponible
    Ombrage : identifiez d’éventuels obstacles tels que des arbres ou des bâtiments pouvant causer des ombrages sur les panneaux photovoltaïques.
  • Dimensionnement du système
    Calcul de la charge énergétique : estimez la consommation énergétique quotidienne du bâtiment ou de l’appareil auquel le système sera connecté
    Dimensionnement des installations : déterminez la taille du système en fonction de la puissance requise et du rayonnement solaire prévu.
  • Sélection des composants
    Panneaux photovoltaïques : choisissez des panneaux avec une efficacité et une capacité adaptées
    Onduleur : sélectionnez un onduleur adapté à la puissance des panneaux photovoltaïques. Vous pouvez opter pour des onduleurs centralisés ou des onduleurs de chaîne selon le projet
    Structures de support : évaluez les options de montage des panneaux, telles que les cadres fixes, les systèmes de suivi solaire ou les structures intégrées aux bâtiments.
  • Conception du système
    Configuration du tableau : déterminez l’orientation et l’inclinaison optimales pour maximiser le rayonnement solaire
    Disposition des éléments : planifiez l’emplacement des panneaux, des onduleurs et des câbles en fonction des caractéristiques du site.
  • Évaluation économique
    Analyse financière : évaluez le retour sur investissement (ROI) et les avantages fiscaux
    Coûts : calculez les coûts initiaux et opérationnels de l’ensemble du système.

Tous ces aspects peuvent être considérés de manière beaucoup plus simple en utilisant un processus guidé, grâce à un logiciel de dimensionnement photovoltaïque.
Dans cette vidéo, je vous montre un exemple pratique pour savoir comment procéder.

 

 

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