4. Concevoir le système

Eléments constitutifs

Les différents éléments constitutifs d'une installation photovoltaïque sont présentés dans l'illustration suivante :

Panneaux

Un panneau (appelé aussi capteur ou module) est composé de plusieurs séries de cellules (le terme « string » est aussi employé). Le type de cellules sera choisi en fonction du potentiel de production envisagé ainsi que des résultats de l'analyse cout-efficacité.

Onduleur

Types d'onduleurs

Pour transformer l'électricité des panneaux solaires d'un courant continu (CC) en un courant alternatif (CA), un onduleur est nécessaire afin que l'électricité produite puisse être utilisée directement dans la maison. Il se caractérise par un rendement électrique. L'onduleur cherche également la meilleure plage de fonctionnement. Il assure en outre, la synchronisation de l'électricité produite avec le réseau (fréquence, voltage, harmonique) et répond à des normes de sécurité de découplage.

Il existe différents type d'onduleur :

• les micro-onduleurs: chaque module a son onduleur. Ils sont particulièrement adaptés en cas d'installations qui présentent une configuration hétérogène : diverses inclinaisons et orientations, modules et série de tailles différentes, modules ombragés, etc ;
• les onduleurs centralisés: un onduleur pour tout ou pour une série de modules. C'est la solution la plus courante et la plus économique, mais elle demande une plus grande homogénéité des conditions d'installation et des caractéristiques des modules. A noter que de plus en plus d'onduleurs centralisés peuvent aujourd'hui gérer plusieurs séries de panneaux. On parle d'onduleurs multistring.

Micro-onduleur

 

© pagaling / pixabay.com

Onduleurs centralisés reprenant chacun une série de panneaux 

 

© Yvan Glavie

Puissance

La puissance de l'onduleur centralisé peut être choisie 10 à 15 % inférieure à la puissance crête des modules photovoltaïques. Grâce à cette moindre puissance de l'onduleur, le système est plus efficient par temps nuageux et/ou quand l'orientation n'est pas idéale par rapport au soleil. Par ailleurs, la puissance maximale d'un système photovoltaïque n'est presque jamais atteinte, parce que le rendement diminue à mesure que la température des modules augmente pendant l'été. Un onduleur trop puissant représente donc plutôt un inconvénient.

Les meilleurs modules n'ont que peu d'utilité sans un onduleur adapté, et inversement. Un bon installateur dispose toujours du logiciel nécessaire pour déterminer la puissance la plus appropriée de l'onduleur.

Placement

Les onduleurs pour panneaux solaires et/ou éoliennes sont généralement placés à proximité du tableau électrique général, mais cela n'est pas absolument nécessaire. Il est donc préférable de placer ces onduleurs (si possible) dans un espace correctement ventilé et il importe de tenir compte du câblage vers les panneaux solaires et vers le tableau électrique général.

Le rendement de l'onduleur est limité quand il est trop exposé à la chaleur. Il convient ainsi de faire attention, par exemple, à la température qui peut régner sous le toit (par exemple, dans un espace technique) et qui peut dépasser les 40 °C (pendant plusieurs semaines de l'année). Dans ce cas, il est préférable de placer l'onduleur à un autre endroit, dans un espace bien aéré et pas trop chaud.

Dans le meilleur cas, on placera l'onduleur tout près des modules photovoltaïques (au maximum 10 à 15 m) pour éviter des pertes en ligne trop importantes. Dans le cas d'une distance supérieure, cela doit être compensé par une section de câble plus importante.

Il est en outre préférable de placer les grands onduleurs dans un espace fermé et verrouillé en raison des fortes intensités de courant qu'ils produisent, a fortiori dans des espaces publics ou des espaces où évoluent différentes personnes non autorisées.

Interrupteur courant continu

Etant donné que les panneaux raccordés au réseau sont en permanence sous tension, un interrupteur courant continu est généralement prévu entre les panneaux et l'onduleur pour éviter qu'il y ait un risque de surchauffe voire d'électrocution lors du contrôle de l'onduleur. Dans la plupart des onduleurs, ce découplage (la fonction ENS) est incorporé ; si ce n'est pas le cas, l'installateur doit le prévoir.

Compteurs

Pour mesurer l'électricité produite et l'électricité consommée, deux compteurs énergétiques doivent être installés :

• le compteur vert : mesure l'électricité nette produite par l'installation photovoltaïque. Il permet de calculer le nombre de certificats verts auxquels le particulier a droit et est normalement fourni avec l'installation et donc compris dans le prix (à vérifier avec l'installateur). Il permet de calculer l'économie d'énergie annuelle et le rendement de l'installation ;
• le compteur réseau bidirectionnel, ou compteur A+/A-, ou encore "4 quadrants". Il remplace l'ancien compteur réseau de l'habitation. Ce compteur mesure l'énergie prélevée au réseau et l'énergie éventuellement réinjectée sur le réseau de distribution.

Voir la page relative aux éléments réglementaires de son installation photovoltaïque sur le site de Bruxelles Environnement.

Câblage

Les pertes de puissance par le câblage doivent être les plus réduites possibles. En règle générale, il est recommandé de limiter les pertes à 2 % (1 % sur le CC et 1 % sur le CA). Le diamètre des câbles est dès lors déterminé par la distance entre les panneaux et l'onduleur.

Il est préférable de maintenir une distance inférieure à 20 mètres entre les modules et les onduleurs. La distance de l'onduleur au tableau électrique général est tout aussi importante, étant donné que la chute de tension sur le câble ne peut pas être supérieure à 1 %.

Tableau électrique

Le tableau électrique est déjà présent dans l'habitation et ne fait donc pas partie de l'installation photovoltaïque. Mais il y est toutefois lié. Dans celui-ci, un disjoncteur doit être spécifiquement alloué au photovoltaïque.

Raccordement au réseau

Selon le type de raccordement et la taille de l'installation photovoltaïque, les démarches administratives et les implications techniques de raccordement et de sécurité sont différentes. Elles devront être validées auprès du gestionnaire du réseau.

Raccordement inférieur à 10 KVA

En-dessous de 10 kVA, le raccordement doit être muni :

• d'un dispositif de coupure automatique qui, la plupart du temps est intégré à l'onduleur ;

Raccordement supérieur à 10 kVA

Au-dessus de 10 kVA, le raccordement doit :

• faire l'objet de démarches assurées par le bureau d'étude ou l'installateur ;
• faire l'objet d'une étude afin de déterminer ce qu'il y a lieu de faire pour un bon raccordement ;
• être équipé d'un relais de découplage.

Voir la page relative aux éléments réglementaires de son installation photovoltaïque sur le site de Bruxelles Environnement.

Stockage électrique

Le surplus d'énergie produit par les panneaux solaires pendant la journée peut être stocké sur des batteries ou sur d'autres types de stockage électrique, pour être restitué la nuit, au lieu d'être injecté sur le réseau. Ce stockage présente les avantages suivants :

• Au niveau du consommateur  :

  • favoriser l' autoconsommation  ;
  • réduire la facture électrique  ;
  • plus d' autonomie face au réseau électrique (éviter les coupures, autonomie énergétique, etc.).

• Au niveau du réseau  :

  • assurer une meilleure intégration du renouvelable  ;
  • garantir la stabilité du réseau en assurant l'équilibre entre production et consommation ;
  • gérer les services auxiliaires dans les réseaux (réglage de fréquence, de tension, etc.) aussi liés à la stabilité ou à l'équilibre réseau ;
  • gérer les congestions dans les réseaux de transport (haute tension) et distribution (basse et moyenne tension) ;
  • gérer les pics de demande  ;
  • réduire la consommation en combustibles fossiles  ;
  • améliorer les rendements des centrales thermiques et limiter les arrêts/démarrages de groupes thermiques.

Note : bien que le stockage ait un impact positif sur le réseau, les besoins pour ce dernier sont moindre en Région de Bruxelles Capitale, où la taille et le maillage du réseau est relativement bien adapté à une production décentralisée, comparé à des réseaux plus disparates.

Spécificités des logements collectifs

De manière générale, pour présenter un projet d'installation photovoltaïque en copropriété, le volet technique est souvent moins important que celui qui concerne l'organisation de la copropriété, le mode de financement du projet et la manière dont sera mené le dialogue entre ses membres. Les modalités de répartition de la toiture doivent faire l'objet de décisions de l'Assemblée Générale.

En fonction de l'importance et du profil de consommations du bâtiment dans son ensemble, de la surface et du type de toiture disponible, on peut distinguer deux systèmes :

Installation collective

Le financement collectif de l'installation se fait par le biais d'un fonds dédié, avec répartition des charges et des bénéfices au prorata des tantièmes de la copropriété. Dans ce cas, aucune disposition particulière n'est nécessaire, si ce n'est celle de convaincre l'ensemble des copropriétaires de la pertinence de l'investissement à réaliser et de l'acter dans les statuts de la copropriété. Cet argumentaire implique des charges communes importantes, une surface disponible en toiture qui permette d'installer suffisamment d'unités privatives pour chacun et une connexion sur le compteur des communs (voir figure ci-dessous).

Voir Des modèles de contrats pour l'installation de panneaux photovoltaïques sur "toitures partagées" sur le site de Bruxelles Environnement

Installation individuelle

La toiture peut être mise à disposition d'un ou plusieurs porteurs de projets individuels, faisant ou non parties de la copropriété. Un contrat fixe les conditions du bail et les conditions de reprise de l'installation à l'expiration de celui-ci. La mise en place de ce scénario implique la décision de l'assemblée générale. La prise en charge des travaux d'entretien ou de réparation revient à chaque porteur du projet.