De quel onduleur avez-vous besoin pour votre système solaire sur toit plat ?

Lors de la planification d'un système photovoltaïque (PV) sur toit plat, le choix de la bonne taille d'onduleur peut avoir un impact significatif sur l'efficacité et le coût global de votre système. Cet article de blog traite des facteurs les plus importants lors du choix d’un onduleur pour les systèmes d’énergie solaire sur toit plat. Il met également en évidence les différences de taille des onduleurs entre les systèmes photovoltaïques inclinés conventionnels et les systèmes photovoltaïques verticaux (VPV).

Raccordement de l'onduleur sur une installation solaire en toiture après avoir choisi la bonne taille d'onduleur.

Dois-je surdimensionner l’onduleur ?

De nombreux installateurs et concepteurs de panneaux solaires pensent que l’approche la plus sûre pour déterminer la taille correcte de l’onduleur est de choisir un onduleur avec une puissance nominale légèrement supérieure à la puissance totale du système solaire. Cela semble être un choix sûr, n’est-ce pas ? Cependant, un planificateur solaire professionnel sait comment rendre l'onduleur « plus petit » et ainsi trouver le compromis optimal.

Pourquoi sous-dimensionner l’onduleur ?

1. Corrélation entre prix et volume

Le prix d’un onduleur dépend généralement directement de sa taille. Les onduleurs plus gros et plus puissants sont plus chers. Une minimisation ciblée de la taille de l’onduleur – sans perte significative de rendement – peut donc conduire à des économies de coûts significatives.

2. Effets de la température

Si vous possédez un système solaire d’une capacité nominale de 10 kWc, est-il censé produire 10 kW d’électricité sur toute sa durée de vie ? Probablement pas. Même avec des panneaux solaires alignés de manière optimale, l'effet de la température entraîne une réduction des performances si les rayons du soleil tombent directement et perpendiculairement sur la surface du module. La température de fonctionnement des panneaux solaires sera probablement nettement supérieure aux 25°C utilisés pour l’évaluation des modules. En plein soleil, la puissance de sortie est donc environ 80 à 90 % inférieure. Par conséquent, le système de 10 kWc ne produira probablement pas plus de 8 ou 9 kWc lorsque le soleil brille directement (verticalement) sur les modules.

3. Performances de pointe et alignement des panneaux

En pratique, avec les systèmes de toiture plate conventionnels (souvent avec un angle de pente de 10°) et les systèmes VPV, les modules ne sont jamais perpendiculaires au soleil pendant les heures d'ensoleillement les plus lumineuses. Cela signifie que la puissance maximale théorique n’est jamais atteinte.

4. Courbes d'efficacité de l'onduleur

Un onduleur solaire conventionnel fonctionne plus efficacement à environ 40 à 60 % de sa puissance nominale. Cependant, l’efficacité chute très rapidement lorsque la puissance du panneau solaire est inférieure à 10 % de la puissance nominale. Par conséquent, pour maximiser les performances du système solaire, vous ne devez pas faire fonctionner l’onduleur à sa puissance la plus basse. Plus l'onduleur choisi est grand, plus il fonctionnera souvent dans la plage de faible puissance. C’est une quatrième raison pour laquelle il faut sous-dimensionner l’onduleur.

La courbe d'efficacité typique atteint son maximum à environ 40 % de la puissance nominale (Figure adaptée d’un grand fabricant d’onduleurs par Over Easy Solar)

Que se passe-t-il si la puissance des panneaux solaires dépasse la capacité de l'onduleur ?

Le pic de production ne se produit que pendant quelques heures chaque année. Maintenant que nous savons que l’efficacité d’un onduleur est faible à de faibles rapports de puissance, nous pouvons conclure qu’il est optimal de choisir un onduleur dont la puissance est inférieure à la puissance maximale théorique du module. Pour éviter les pics de production pendant les meilleurs jours de l’année, il est judicieux de sous-dimensionner l’onduleur. L’efficacité globale de l’onduleur est alors meilleure.

Que se passe-t-il si votre onduleur est plus petit que le potentiel de crête de votre système solaire ? Ne vous inquiétez pas, il n'explosera pas. Cela signifie simplement que l’onduleur « coupe » les pics de production d’énergie solaire. En d’autres termes, tout excédent d’énergie qui dépasse la capacité du réseau est déconnecté. Voir l'exemple ci-dessous.

Avec un onduleur idéalement dimensionné, on « coupe les pics » lors des meilleures journées de l’année. L’énergie perdue pour ce système simulé de 5 kWc est compensée par un meilleur rendement de l’onduleur lorsque l’ensoleillement est faible en hiver et les jours nuageux.

Si vous connaissez des outils comme PVSyst ou PV*Sol, vous savez probablement comment expérimenter avec des onduleurs de différentes tailles pour tester leur impact sur les performances du système. Choisir un onduleur qui ne consomme que 0,5 à 1,5 % de la consommation énergétique annuelle totale de votre système est souvent un compromis intelligent. Cela permet de maintenir les coûts bas sans affecter de manière significative les performances globales.

Une mesure typique pour dimensionner un onduleur est le « rapport DC-AC ». Il s’agit de la puissance du système divisée par la taille de l’onduleur. Un rapport DC-AC de 1,5 signifie que la puissance du système PV (kWp) est 50 % supérieure à la puissance de l'onduleur en kW. En traçant le rapport CC-CA par rapport à la perte d'énergie due au choix d'un onduleur plus petit dans un diagramme d'écrêtage d'onduleur, vous pouvez illustrer l'impact de la taille de l'onduleur sur un système donné. Certains installateurs de panneaux solaires préfèrent parler du rapport AC-DC en pourcentage ; un rapport DC-AC de 1,5 correspond à un rapport AC-DC de 67 %.

Diagrammes de limitation d’onduleur comparant deux orientations différentes de systèmes photovoltaïques bifaciaux à un système conventionnel, pour deux emplacements différents.

Dimensionnement optimal de l'onduleur pour les systèmes conventionnels et VPV sur toits plats

Nous espérons que cet article vous a aidé à comprendre pourquoi les onduleurs solaires pour toits plats doivent toujours être sous-dimensionnés, qu'il s'agisse de systèmes conventionnels est-ouest à 10 degrés, de systèmes sud à 15 degrés ou de systèmes solaires verticaux.

Le tableau suivant contient quelques recommandations de nos ingénieurs PV pour déterminer le dimensionnement de l'onduleur pour différents systèmes et emplacements, sur la base de nos mesures et simulations dans PV*Sol et PVSyst. Comme vous pouvez le constater, les fourchettes sont assez larges, mais dans cet intervalle, les performances réelles et le rendement spécifique du système solaire varient de moins de 1 %. Il peut être avantageux pour le client d’opter pour le plus petit onduleur possible. Cela vous permettra d’économiser sur le coût de l’onduleur et vous offrira un meilleur retour sur investissement global dans le système.

Emplacement	Type de système	Rapport CC/CA	rapport CA-CC
Oslo, Norvège	pente de 10° EW	1,2-1,6	62-83%
Oslo, Norvège	VPV	1,2-1,6	62-83%
Berlin, Allemagne	pente de 10° EW	1.1-1.5	67-91%
Berlin, Allemagne	VPV	1,2-1,6	62-83%
Madrid, Espagne	pente de 10° EW	0,9-1,3	77-111%
Madrid, Espagne	VPV	1,0-1,4	72-100%

Les partenaires d'Over Easy Solar reçoivent toujours une recommandation concernant la taille minimale de l'onduleur directement depuis notre logiciel VPV Planner.

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