Les onduleurs pour panneaux solaires photovoltaïques

L’onduleur est la pièce maîtresse d’une installation photovoltaïque raccordée au réseau. Il transforme le courant continu issu des panneaux solaires (12 ou 48 V) en courant alternatif utilisable par le réseau (220 V). Il optimise également la puissance des modules et assure l’interface avec l’utilisateur. Conseils Thermiques vous explique en détails le rôle de l’onduleur, ses limites et les différentes technologies existantes.



onduleur pour panneaux solaires photovoltaïques


L’onduleur, le lien avec le réseau

La première fonction de l’onduleur est d'établir la connexion entre le réseau électrique et l’installation photovoltaïque en toute sécurité. Avant d’établir la connexion, l’onduleur s’assure que les 2 réseaux fonctionnent correctement. Il transforme ensuite le courant continu issu des panneaux solaires photovoltaïques en courant alternatif, directement utilisable par les appareils domestiques :

fonctionnement onduleur photovoltaique

Cette première fonction peut sembler anodine mais permet en fait de répondre à des questions très concrètes :

Où va ma production d’électricité ? Dans le cas où la production est supérieure à la consommation, deux cas de figure peuvent se produire. Soit l’onduleur injecte le surplus sur le réseau (cela nécessite à minima une convention avec Enedis), soit l’onduleur bride la production de façon à ce qu’il n’y ait pas de surplus (cela requiert un dispositif supplémentaire).

Combien puis-je produire d’électricité en autonomie s’il y a une panne réseau ? Rien du tout ! En effet, l’onduleur ne se connecte au réseau que si celui-ci est en mesure de recevoir la production électrique. Si l’installation ne possède pas de batterie (comme c’est quasiment toujours le cas), il n’y aura aucune production.

installation photovoltaique toiture

Mes panneaux produisent-ils la nuit ? Les panneaux solaires peuvent capter la lumière du soleil réfléchie par la lune mais comme la production est trop faible, l’onduleur ne se couple pas avec le réseau. Une installation photovoltaïque est donc déconnectée du réseau le soir, jusqu’au lever du soleil.

L’onduleur, à la recherche de la performance

La seconde fonction de l’onduleur est d’exploiter la puissance maximale de l’installation photovoltaïque. En effet, la production des panneaux solaires varie en permanence en fonction des aléas climatiques : éclairement et températures des cellules. L’onduleur calcule donc toujours ce que l’on appelle le « MPP » ou « Maximum Power Point ». Il s’agit simplement de trouver le meilleur couple « tension/intensité » pour délivrer la plus forte puissance :

role onduleur photovoltaique

L’onduleur à la recherche de la meilleure performance (Image : Dekloo)

De ce fait, un onduleur est souvent sous-dimensionné par rapport à la puissance crête des panneaux. Par exemple, une installation de 3 000 Wc sera souvent pilotée par un onduleur de 2 500 W. Cela s’explique car les panneaux solaires ne produisent que très rarement à leur puissance maximale. Il vaut donc mieux optimiser l’onduleur pour qu’il soit le plus performant possible pour la plage de puissance réelle des panneaux (fenêtre de calculs du MPP limitée).

Si jamais la production dépasse la capacité de l’onduleur, celle-ci est bridée, on dit que l’onduleur « écrête ». Mais cela ne se produit que très ponctuellement dans l’année (un jour où il fait très beau et très froid par exemple). L'onduleur pourra toujours exploiter la plupart de la production car seul le surplus est bridé.

onduleur photovoltaique sma

Cela trouve aussi une justification économique car un onduleur moins puissant est aussi moins cher. Cela n’est pas négligeable puisqu'avec l’effondrement du coût des panneaux photovoltaïques, l’onduleur occupe une place importante dans le budget d’une installation. Aussi, la puissance maximale de l’installation tend à diminuer au fil des ans (autour de 0.5% par an), cela va aussi dans le sens d’un dimensionnement au plus juste de l’onduleur.

Onduleur central ou micro-onduleur ?

On distingue principalement 3 types d’onduleurs :

onduleur de chaine pour panneaux solaires photovoltaïquesLes onduleurs de chaîne ou « string » : Comme son nom l’indique, il pilote une « corde » ou une série de panneaux solaires. Ce type d’onduleur est bien adapté pour un champ de panneaux présentant les mêmes contraintes (même inclinaison, même orientation). Ainsi, chaque élément de la série a une production comparable.


L’onduleur central doit être installé dans un local ventilé et à proximité des panneaux pour limiter les pertes de charge. L’inconvénient vient du fait que si un panneau de la série est défectueux, toute la production s’arrête. On peut citer les marques SMA ou Fronius par exemple.



Micro onduleur pour panneaux solaires photovoltaïquesLes micro-onduleurs : Ces « petits » onduleurs se fixent derrière chaque panneau. Il peut y en avoir 1 par module ou 1 pour deux panneaux. L’intérêt est de brancher les panneaux en parallèle et de pouvoir s’adapter à des contraintes différentes : 1 micro-onduleur pour 2 panneaux à l’est puis 1 autre pour 2 modules au sud par exemple. La pose est souvent plus facile pour les petites installations en autoconsommation mais cela présente un léger surcoût (20%). La maintenance est plus délicate car il faut se rendre au niveau des panneaux (et donc potentiellement sur le toit) à la différence d’un onduleur string. On peut citer les marques Enphase ou AP systems par exemple.

Onduleur hybride pour panneaux solaires photovoltaïquesLes onduleurs « hybrides » : On trouve également des « onduleurs avec optimiseurs » qui sont à mi-chemin entre un onduleur central et un micro-onduleur. Il s’agit en fait d’un onduleur central avec un calculateur de puissance spécifique à chaque panneau (surcoût d’environ 10%). Cela permet un suivi sur-mesure de chaque panneau. Retenons par exemple la marque Solaredge.

L’onduleur au rapport !

L’onduleur assure aussi une fonction de monitoring, c’est-à-dire de contrôle de la production photovoltaïque en temps réel. Pour les onduleurs de chaîne, cette fonction est souvent proposée de série et incluse dans le prix de l’onduleur. Le plus souvent, le fabricant propose gratuitement un espace de stockage sur son serveur qui enregistre les performances des panneaux solaires sur 20 ans. Pour les micro-onduleurs, il faut ajouter une passerelle de communication (entre 200 et 300€).

Une belle parabole traduit un temps ensoleillé tandis qu’une courbe en « dents de scie » témoigne d’une couverture nuageuse. Exemple avec une installation de 3 kWc installée plein sud en décembre puis en mars :

monitoring onduleur photovoltaique

Un suivi régulier permet donc d’évaluer sa production mais surtout de détecter d’éventuels dysfonctionnements pour cibler une maintenance éventuelle (panneau défectueux ou sale, masque solaire à certaines heures).

Critères d’achat d’un onduleur pour panneaux solaires

Outre la technologie, voici les critères à prendre en compte dans le choix de votre onduleur.

garantie onduleur photovoltaïqueDurée de vie et garantie : La durée de vie statistique d’un onduleur est donnée pour 10 ans. La garantie des produits varie de 5 (onduleur string) à 20 ans (micro-onduleur). Dans le premier cas, une extension de garantie est possible moyennant finance. Pour un petit onduleur résidentiel (2500 W), on se situe autour de 200€ (10 ans), 350€ (15 ans) et 500€ (20 ans). Cela signifie concrètement que l’on vous change votre onduleur s’il tombe en panne avant ce délai. Dans tous les cas, cette extension fait l’objet d’un contrat avec le fabricant et ne peut se résumer à une ligne sur le devis.

Rendement : Il faut se fier au rendement « européen » qui prend en compte le fonctionnement réel de l’onduleur et pas uniquement sur le rendement « maximal ». Les rendements atteignent aujourd’hui autour de 95-98%.

installation panneau solaire micro onduleur

Dimensionnement : Il appartient à votre installateur de choisir et de dimensionner l’onduleur. Il pourra vous expliciter son choix à travers les caractéristiques suivantes :


CritèreObservation
Puissance
nominale
Généralement sous-dimensionnée par rapport à la puissance de l’installation
(facteur théorique de 0.8 à 1). Exemple, pour une installation de 3 kWc,
un onduleur entre 2 400 et 3000 W sera étudié.
Tension
max
La somme des tensions maxi des modules doit être inférieure
à la tension maximale de l’onduleur sous peine de destruction pure et simple.
Cela peut se produire en mi-saison quand il fait froid et beau
en cas de mauvais dimensionnement.
Intensité
max
Si plusieurs cordes de panneaux sont branchées en parallèle. La somme de l'intensité
de chaque string ne doit pas dépasser l'intensité maximale de l'onduleur.
La production serait alors bridée.
Optimisation
de la plage MPPT
Plage « Maximal Power Point Tracker », pour tirer le plus de puissance possible
des panneaux solaires, même dans de mauvaises conditions.

Prix d’un onduleur pour panneaux solaires photovoltaïques

Le prix d’un onduleur string se situe autour de 0,4€ par Wc. Un onduleur de 2500 W coûtera donc autour de 1 000€. Pour un micro-onduleur, on peut tabler sur 120€ par panneau.

Pour une installation entière par un professionnel, il faut compter entre 2 et 3€ du Wc soit entre 6 000 et 9 000€ pour une installation de 3 kWc. Pour obtenir le meilleur prix, il convient de mettre en concurrence différents installateurs et d’étudier plusieurs solutions techniques.

Pour cela, Conseils Thermiques s'associe à plusieurs partenaires afin de vous mettre en relation avec des artisans locaux certifiés RGE. Vous pourrez ainsi étudier plusieurs propositions techniques et commerciales gratuitement et sans engagement.

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En réalisant soi-même l’installation, on se situe plus entre 0.8 et 1.5€ du Wc :



Conclusion : A quoi sert un onduleur pour panneaux photovoltaïques ?

L’onduleur est donc la pièce maîtresse d’une installation photovoltaïque raccordée au réseau. Il permet à la fois de sécuriser l’installation, d’optimiser la production et de déceler d’éventuels dysfonctionnements. C’est aussi le maillon faible de la chaîne avec une durée de vie statistique de 10 ans. Il faudra étudier la rentabilité d’une extension de garantie à 20 ans.

Pour en savoir plus, consultez notre article dédié plus spécifiquement à la technologie des panneaux photovoltaïques et à l’autoconsommation qui utilise le monitoring pour faire correspondre au mieux la production d’électricité avec la consommation. Notre guide général sur le solaire photovoltaïque pourrait aussi vous intéresser.

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#1 - François - 19 Septembre 2020

Bonjour
Mon installation approche les dix ans, comment savoir si mon onduleur reste performant ?
Pas encore de commentaire ou de question.
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