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Vue d'ensemble

Architecture électrique d'une installation photovoltaïque

Un système photovoltaïque est un ensemble de composants qui assemblés les uns aux autres convertit l'énergie radiative du soleil en énergie électrique.

Dans les systèmes raccordés au réseau, l'énergie électrique générée par les modules photovoltaïques en courant continu est converti en courant alternatif par l' onduleur puis comptabilisée par un compteur de production électrique

préalablement installé par le gestionnaire du réseau (ENEDIS ou une entreprise locale de distribution, ELD ) avant d'être injectée sur le réseau. Plusieurs

options de branchements sont possibles.

Bien qu'une installation photovoltaïque requière peu de composants, ceux-ci doivent être choisis judicieusement pour répondre aux attentes du maître d'ouvrage en termes de production, d'efficacité de l'investissement et d'intérêt environnemental. Dans le cas du photovoltaïque, on peut garder en tête que tout kilowattheure "perdu" du fait d'un mauvais dimensionnement ne sera ni vendu, ni consommé, et cela sur les 20 ou 30 ans de durée de vie de l'installation.

Chaque bloc de la chaîne de production du système vient ajouter une perte d'énergie supplémentaire vis-à-vis de l'énergie solaire reçue par les modules. Si le rendement de ces derniers constitue les pertes les plus importantes (rendements de 6 à 18%, selon la technologie), il ne faut pas omettre de prendre en compte les éléments en aval impactant la performance du système. Ainsi, il sera inutile de chercher le module qui aura quelques points de rendement supplémentaires si l'on n'est pas sûr de pouvoir en profiter à l'aide d'un onduleur correctement choisi et des câbles de calibre suffisant.

Rappels sur les circuits électriques d'une installation photovoltaïque

Circuit à courant continu (CC)

Le circuit à courant continu d'une installation photovoltaïque (des modules photovoltaïques aux onduleurs) comprend :

  • Les modules PV,
  • Le câblage (câbles, connecteurs) jusqu'aux onduleurs,
  • Des organes de coupure, de protection et de sectionnement.

Les domaines de tension rencontrés sont les suivants :

  • Très basse tension (TBT<120VCC -Volt en Courant Continu-) pour un module PV seul (Tension en circuit ouvert de l'ordre de 40 VCC).
  • Basse tension (BT<1500 VCC) pour un circuit complet, les modules PV étant reliés en série par groupes d'environ 10 ou 20 en fonction de leurs caractéristiques électriques et de celles des onduleurs . En pratique, la tension en circuit ouvert de ce circuit est toujours < 1000 VCC mais on voit de plus en plus de systèmes PV fonctionnant à 1500 VCC.

Il faut rester vigilant sur ce circuit à courant continu qui reste sous tension en journée, dès que la lumière est suffisante (sauf si il y a des boitiers électroniques déportés au niveau de chaque module). En cas de mauvais contact, un phénomène d'amorçage d'arc électrique peut se produire et se maintenir dans le temps. Si cet arc n'est pas rapidement coupé, un début d'incendie peut alors se produire.

Arc_electrique_circuit_DC_Hespul_2009 Arc électrique du circuit DC (crédit : Hespul) ©Hespul

éléments d'une chaine de production (ou chaine de puissance) selon leur fonction

Exemple de schéma unifilaire Exemple de schéma unifilaire PV ©Hespul
  • Modules photovoltaïques: conversion de l'énergie radiative du soleil en énergie électrique à courant continu
  • Connecteurs, câbles: acheminement du courant, transport
  • Fusibles, liaison équipotentielle, interrupteur sectionneur, parafoudre: protection
  • Onduleur (s): conversion de l'énergie électrique à courant continu en énergie électrique à courant alternatif
  • Disjoncteurs, interrupteur sectionneur, parafoudres: protection

Les modules sont au cœur du système. Les photovoltaïciens regroupent les autres composants dans leur jargon sous le terme "B.O.S." pour "Balance of system".

Autres éléments

Dans le cas d'une centrale photovoltaïque, raccordée au réseau, on retrouve généralement les divers équipements suivants :

  • Une structure porteuse  ( ou système de fixation): supporter le poids des modules et résister aux contraintes environnementales
  • Une chaîne de communication, pour transmettre les données vers le système de supervision, composée de:
    1. d'un datalogger (collecteur de données),
    2. de "bus" de communication,
    3. d'une passerelle.
  • Un système de supervision: suivre le fonctionnement et la performance de l'installation et permettre d'optimiser la production (détection d'anomalie).
  • Un (ou plusieurs) compteur(s) (chaine de mesure) : mesurer la production (compteur de production) ou la consommation (compteur de consommation) du système.
  • Un système de stockage (batteries): stocker et gérer l'énergie électrique stockée.
Composants et fonctions d'un système photovoltaïque Composants et fonctions d'un système photovoltaïque
Dernière Mise à jour : 08/02/2019
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Circuit à courant alternatif (CA)

Le circuit à courant alternatif d'une installation PV (des onduleurs au point de raccordement au réseau public de distribution d'électricité)  comprend :

  • Les onduleurs,
  • Le câblage jusqu'au point de branchement au réseau public de distribution d'électricité,
  • Des organes de coupure, de protection et de sectionnement,
  • Les ouvrages de raccordement au réseau public de distribution d'électricité.

Contrairement au circuit à courant continu, le circuit à courant alternatif d'une installation PV ne possède pas de spécificités. En effet, le circuit d'alimentation qui comprend les onduleurs, les organes de coupure, de protection et de sectionnement, ainsi que les normes décrivant leur mise en œuvre, à savoir principalement les normes NF C15-100, NF 14-100, NF C13-100 et NF C13-200 , sont identiques aux installations de consommation.

Enfin, les ouvrages de raccordement au réseau public de distribution, réalisés soit par ENEDIS ou une ELD , soit directement par les producteurs en fonction de la puissance de l'installation et de la tension de livraison, sont similaires à ceux des clients consommateurs. Les domaines de tension différent selon la puissance de raccordement au réseau public de distribution et la tension CA de fonctionnement des onduleurs.

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Vue d'ensemble

Architecture électrique d'une installation photovoltaïque

Un système photovoltaïque est un ensemble de composants qui assemblés les uns aux autres convertit l'énergie radiative du soleil en énergie électrique.

Dans les systèmes raccordés au réseau, l'énergie électrique générée par les modules photovoltaïques en courant continu est converti en courant alternatif par l' onduleur puis comptabilisée par un compteur de production électrique

préalablement installé par le gestionnaire du réseau (ENEDIS ou une entreprise locale de distribution, ELD ) avant d'être injectée sur le réseau. Plusieurs

options de branchements sont possibles.

Bien qu'une installation photovoltaïque requière peu de composants, ceux-ci doivent être choisis judicieusement pour répondre aux attentes du maître d'ouvrage en termes de production, d'efficacité de l'investissement et d'intérêt environnemental. Dans le cas du photovoltaïque, on peut garder en tête que tout kilowattheure "perdu" du fait d'un mauvais dimensionnement ne sera ni vendu, ni consommé, et cela sur les 20 ou 30 ans de durée de vie de l'installation.

Chaque bloc de la chaîne de production du système vient ajouter une perte d'énergie supplémentaire vis-à-vis de l'énergie solaire reçue par les modules. Si le rendement de ces derniers constitue les pertes les plus importantes (rendements de 6 à 18%, selon la technologie), il ne faut pas omettre de prendre en compte les éléments en aval impactant la performance du système. Ainsi, il sera inutile de chercher le module qui aura quelques points de rendement supplémentaires si l'on n'est pas sûr de pouvoir en profiter à l'aide d'un onduleur correctement choisi et des câbles de calibre suffisant.

éléments d'une chaine de production (ou chaine de puissance) selon leur fonction

Exemple de schéma unifilaire Exemple de schéma unifilaire PV ©Hespul
  • Modules photovoltaïques: conversion de l'énergie radiative du soleil en énergie électrique à courant continu
  • Connecteurs, câbles: acheminement du courant, transport
  • Fusibles, liaison équipotentielle, interrupteur sectionneur, parafoudre: protection
  • Onduleur (s): conversion de l'énergie électrique à courant continu en énergie électrique à courant alternatif
  • Disjoncteurs, interrupteur sectionneur, parafoudres: protection

Les modules sont au cœur du système. Les photovoltaïciens regroupent les autres composants dans leur jargon sous le terme "B.O.S." pour "Balance of system".

Autres éléments

Dans le cas d'une centrale photovoltaïque, raccordée au réseau, on retrouve généralement les divers équipements suivants :

  • Une structure porteuse  ( ou système de fixation): supporter le poids des modules et résister aux contraintes environnementales
  • Une chaîne de communication, pour transmettre les données vers le système de supervision, composée de:
    1. d'un datalogger (collecteur de données),
    2. de "bus" de communication,
    3. d'une passerelle.
  • Un système de supervision: suivre le fonctionnement et la performance de l'installation et permettre d'optimiser la production (détection d'anomalie).
  • Un (ou plusieurs) compteur(s) (chaine de mesure) : mesurer la production (compteur de production) ou la consommation (compteur de consommation) du système.
  • Un système de stockage (batteries): stocker et gérer l'énergie électrique stockée.
Composants et fonctions d'un système photovoltaïque Composants et fonctions d'un système photovoltaïque

Rappels sur les circuits électriques d'une installation photovoltaïque

Circuit à courant continu (CC)

Le circuit à courant continu d'une installation photovoltaïque (des modules photovoltaïques aux onduleurs) comprend :

  • Les modules PV,
  • Le câblage (câbles, connecteurs) jusqu'aux onduleurs,
  • Des organes de coupure, de protection et de sectionnement.

Les domaines de tension rencontrés sont les suivants :

  • Très basse tension (TBT<120VCC -Volt en Courant Continu-) pour un module PV seul (Tension en circuit ouvert de l'ordre de 40 VCC).
  • Basse tension (BT<1500 VCC) pour un circuit complet, les modules PV étant reliés en série par groupes d'environ 10 ou 20 en fonction de leurs caractéristiques électriques et de celles des onduleurs . En pratique, la tension en circuit ouvert de ce circuit est toujours < 1000 VCC mais on voit de plus en plus de systèmes PV fonctionnant à 1500 VCC.

Il faut rester vigilant sur ce circuit à courant continu qui reste sous tension en journée, dès que la lumière est suffisante (sauf si il y a des boitiers électroniques déportés au niveau de chaque module). En cas de mauvais contact, un phénomène d'amorçage d'arc électrique peut se produire et se maintenir dans le temps. Si cet arc n'est pas rapidement coupé, un début d'incendie peut alors se produire.

Arc_electrique_circuit_DC_Hespul_2009 Arc électrique du circuit DC (crédit : Hespul) ©Hespul

Circuit à courant alternatif (CA)

Le circuit à courant alternatif d'une installation PV (des onduleurs au point de raccordement au réseau public de distribution d'électricité)  comprend :

  • Les onduleurs,
  • Le câblage jusqu'au point de branchement au réseau public de distribution d'électricité,
  • Des organes de coupure, de protection et de sectionnement,
  • Les ouvrages de raccordement au réseau public de distribution d'électricité.

Contrairement au circuit à courant continu, le circuit à courant alternatif d'une installation PV ne possède pas de spécificités. En effet, le circuit d'alimentation qui comprend les onduleurs, les organes de coupure, de protection et de sectionnement, ainsi que les normes décrivant leur mise en œuvre, à savoir principalement les normes NF C15-100, NF 14-100, NF C13-100 et NF C13-200 , sont identiques aux installations de consommation.

Enfin, les ouvrages de raccordement au réseau public de distribution, réalisés soit par ENEDIS ou une ELD , soit directement par les producteurs en fonction de la puissance de l'installation et de la tension de livraison, sont similaires à ceux des clients consommateurs. Les domaines de tension différent selon la puissance de raccordement au réseau public de distribution et la tension CA de fonctionnement des onduleurs.

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Dernière Mise à jour : 08/02/2019

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