Supervision des installations photovoltaïques

Quels que soient la taille et l’usage d’une installation PV, le système de monitoring a pour objectif principal de suivre l’énergie PV produite, d’évaluer la performance du système PV, de détecter les dérives ou les dysfonctionnements et d’avertir immédiatement en cas de défaut. Les architectures et exigences de monitoring sont présentées dans cette section.

Installations PV pour bâtiments commerciaux et industriels

Monitoring du système PV

Dans les installations PV pour exportation vers le réseau, le système de monitoring fournit:

• la mesure de l’énergie PV produite et le calcul de son intérêt économique sur une base quotidienne et mensuelle
• l’évaluation de la performance du système PV (détection de la diminution du rapport de performance et identification des causes potentielles, par exemple température, accumulation de saletés ou de poussière sur la surface des panneaux PV, discordance et pertes dues aux conducteurs, état et fonctionnement des onduleurs).

L’architecture de monitoring est basée sur un enregistreur de données, équipé généralement d’un port série RS232/485 pour communiquer avec les onduleurs, et utilisant Modbus ou un protocole propriétaire. L’acquisition de données est basée sur un taux de polling à faible vitesse, toutes les 10 minutes en moyenne. Les données peuvent être stockées localement dans l’enregistreur pendant une courte période de temps, ou envoyées vers un serveur externe qui pourra stocker ces données pendant des années. L’enregistreur peut également être équipé d’entrées auxiliaires, telles que des entrées analogiques chargées de surveiller les capteurs d’irradiance et de température, une entrée logique chargée de surveiller l’état d’un équipement et/ou une entrée d’impulsion pour se raccorder à un compteur d’énergie.

Une fois que les données sont recueillies localement, le système envoie les données de sortie et alerte dès qu’elles sont générées sur un système de télésurveillance où des applications basées sur le cloud, des outils d’analyse ou des services peuvent être fournis en complément.

Fig. P31 – Système de monitoring pour les installations PV commerciales

Exigences pour l'autoconsommation

Dans le cas de l'autoconsommation, l’énergie PV produite est consommée par les charges du bâtiment. La production PV excédentaire (si elle existe) est généralement injectée dans le réseau. Pour comprendre comment utiliser et optimiser l’énergie, certains indicateurs clés de performance doivent être suivis, parmi lesquels :

• pourcentage d’utilisation de la production PV (autoconsommation par rapport à exportation vers le réseau)
• rapport d’autoconsommation
• rapport d’autoproduction
• analyse des tendances de la production PV par rapport à la consommation du bâtiment.

Le système de monitoring doit consolider les données provenant de la production PV et de la consommation du bâtiment. Il peut prendre la forme d’un système de gestion de bâtiment ou d’un système de gestion énergétique dédié, intégrant le monitoring de la production PV.

Installations à grande échelle

Les systèmes pour installations à grande échelle, de 500 kWc et plus, sont capables de monitorer la totalité de l’installation, de l’entrée de chaîne au point de connexion au réseau.

Ces systèmes sont basés sur un système SCADA (Supervision Control And Data Acquisition), permettant le monitoring multi-sites, les mesures CC et CA, le contrôle à distance des équipements motorisés, les alarmes intelligentes, la génération de rapports, l’indication de performance et d’autres fonctions comme l’analyse en profondeur.

Ces systèmes incluent également d’autres équipements pour exploiter le site plus efficacement, comme une station météo (thermomètres, pluviomètres et anémomètres), des capteurs d’rradiance, un contrôleur de site qui communique avec l’opérateur du réseau pour adapter la production du site aux variations du réseau (tension, facteur de puissance) et des compteurs spécifiques tels que des compteurs de consommation (RGM) proches du point de connexion.

Ces systèmes SCADA peuvent être locaux et/ou distants, avec des capacités de redondance et un traitement de données très performant.

Ce type d’installation est le plus souvent couvert par un contrat d’entretien pour les interventions et la maintenance et, dans de nombreux cas, assorti d’objectifs de performance pouvant inclure la production, le rapport de performance ou la disponibilité.

Fig. P32 – Exemple de système de télésurveillance utilisé dans des installations à grande échelle