Installations photovoltaïques : dimensionnement

Calcul d'un champ photovoltaïque

Dans tous les cas, il est indispensable de tenir compte du lieu (situation géographique, latitude, altitude, ombrage, ...) et de l'installation (orientation, inclinaison,...).

En premier lieu, la surface disponible permet de quantifier une puissance approximative de production :

10 m² = 1 kWc

7140 m² (= stade de football) = 700 kWc

L'organisation du champ PV se fait toujours en fonction de l'onduleur : son calcul se fait par aller-retour entre les caractéristiques des modules et celles de l'onduleur jusqu’à trouver la configuration optimale.

• Constitution des chaînes :

  Danger : Nb de modules x Voc (à t° min) < Vmax onduleur

  La tension à vide de la chaîne (Voc x nombre de modules en série) à température minimale du lieu d'installation doit impérativement être inférieure à la tension maximale d'entrée de l'onduleur.

  => à respecter impérativement : risque destructif pour l'onduleur.

  Outre la règle précédemment citée pour éviter la destruction de l'onduleur

  deux autres limites sont aussi à respecter :

  • Nb de modules x Vmpp (à t° max) > Vmin onduleur

    Vmpp correspond à la tension au point de puissance maximale (Maximum power point voltage).

    La tension de fonctionnement (Vm x Nb modules en série à toutes températures du lieu d’installation) doit être dans la plage de tension MPPT de l'onduleur. Sinon, il y a décrochage de l'onduleur et arrêt de la production d’énergie.

  • Isc chaînes < I max. onduleur

    La somme des courants Isc des chaînes en parallèle doit être inférieure au courant d'entrée max de l'onduleur. Sinon, l'onduleur limite la production d’énergie injectée sur le réseau.

Définition de l'onduleur

• En Europe, la puissance de l'onduleur doit être comprise entre 0,8 et 1 fois la puissance du champ :

  0,8 < Ponduleur / Pchamp < 1

  • En deçà (inférieur à 0,8 Pchamp), l'onduleur limite la puissance d'une façon significative. L'énergie vendue au réseau est alors inférieure à ce que peuvent fournir les panneaux et en conséquence la durée de l'amortissement de l'investissement se trouve allongée.
  • Au delà (supérieur à Pchamp), l'onduleur est surdimensionné par rapport à la puissance du champ. Dans ce cas, la durée de l'amortissement est allongée.
• Monophasé ou triphasé

  Ce choix se fait en accord avec le distributeur local d'énergie, et selon les appareils existants dans les gammes d'onduleurs des constructeurs, souvent avec les limites suivantes :

  • Pn onduleur < 10 kW => onduleur monophasé,
  • 10 kW < Pn < 100 kW => soit onduleur(s) triphasé(s), soit des onduleurs monophasés répartis entre les trois phases et le neutre. Dans ce cas, la gestion des déséquilibres entre phases est un point à vérifier.
  • Pn > 100 kW => onduleur(s) triphasé(s).
• Logiciel d'aide à la configuration.

  Les constructeurs d'onduleurs aident les bureaux d'études et les installateurs à dimensionner les chaînes en fonction de leurs appareils pour les installations résidentielles ou tertiaires en leur proposant des logiciels d'aide au dimensionnement.