Supervision des installations photovoltaïques

La rentabilité d’une installation photovoltaïque dépendant principalement de son fonctionnement, il est donc essentiel de s’assurer que celle-ci est en permanence opérationnelle. La meilleure façon de s’en assurer est de disposer d’un système de supervision de l’installation. Ce système doit signaler au plus vite tout dysfonctionnement et être capable de détecter des dérives de production.

Principes

Plusieurs types de systèmes de surveillance de l'installation sont disponibles, en fonction principalement de la taille de l'installation.

Des systèmes pour secteurs Résidentiel et Tertiaire, de 1 à 1000 kWc, sont en mesure de surveiller les onduleurs - état, mesures et alarmes - et les valeurs électriques clés liés à la production de l'installation.

Ces systèmes sont basés sur un enregistreur de données (data logger), le plus souvent équipé d'un port série RS-232/485 pour communiquer avec les onduleurs, en utilisant Modbus ou un protocole propriétaire. L'acquisition des données est basée sur un échantillonnage à basse vitesse, toutes les 10 minutes en moyenne.

Les données peuvent être stockées localement dans l'enregistreur de données, gratuitement mais pour une courte durée, ou transmises vers un serveur externe qui stocke les données sur plusieurs années et les rend disponibles moyennant une rémunération annuelle. Dans ce cas, la communication avec le serveur distant peut être via GPRS ou via Ethernet

L'enregistreur de données peut également être équipé d'entrées auxiliaires, telles que des entrées analogiques pour surveiller température et éclairement, des entrées numériques pour surveiller l'état d'un équipement, et / ou communiquer avec un compteur d'énergie équipé d'une sortie numérique à impulsions.

Des systèmes pour les grandes installations en secteur tertiaire jusqu'aux centrales de production, à partir de 500 kWc et au delà, sont en mesure de surveiller l'installation complète, depuis l'entrée d'une chaîne au point de raccordement au réseau. Ils sont basés sur un système SCADA (Supervisory Control And Data Acquisition), qui permettent la surveillance multi-site, des mesures coté CC et CA, le contrôle à distance des équipements motorisés, des alarmes intelligentes, la génération de rapports, l'indication de la performance, et d'autres fonctionnalités telles que analyse détaillée.

Ces systèmes intègrent également d'autres dispositifs pour gérer le site de manière plus efficace, comme une station météo (mesure de température, pluviométrie, vent), des capteurs d'éclairement, un contrôleur de production - dispositif qui communique avec l'exploitant du réseau, afin d'adapter la production du site aux variations du réseau (tension, facteur de puissance) - et des compteurs spécifiques tels que les compteurs d'énergie produite, au plus près du point de raccordement.

Ces systèmes SCADA peuvent être en local et / ou à distance, avec des possibilités de redondance et de traitement des données à haute performance.

Ce type d'installation est principalement couvert par un contrat de service pour le fonctionnement et la maintenance, et dans de nombreux cas avec des objectifs de performance qui peuvent être la production, un indice de performance ou de disponibilité.

Les systèmes de supervision

Ils peuvent être autonomes ou avec une télésurveillance.

Autonome

(cf. Fig. P18)

Une fois les données acquises en local, le système transmet les alarmes, dès qu’elles sont générées, directement à des opérateurs de maintenance.

Fig. P18 – Exemple d'un système de supervision autonome.

Avec une télésurveillance

(cf. Fig. P19)

Une fois les données acquises en local, le système transmet les données de production et les alarmes dès qu’elles sont générées à un système de télésurveillance distant capable de gérer les astreintes d’intervention.

Ce qui permet un suivi précis de l'installation, suivi quasiment indispensable pour des installations multi-sites ou pour lesquelles l’exploitant de l’installation photovoltaïque n’est pas nécessairement l’occupant du site.

Fig. P19 – Exemple d'un système de supervision avec télésurveillance.

Les capteurs

Ce sont les capteurs qui fournissent les données aux systèmes de supervision.

• Un capteur pour mesurer le flux lumineux instantané, tel une pyranomètre (capteur de flux thermique utilisé pour mesurer la quantité d'énergie solaire en lumière naturelle (W/m²) , cf. Fig. P20). C'est la référence étalon au niveau de l'installation. Il peut servir à repérer des dérives dans le temps. Il est préconisé à tout producteur qui veut faire sur son installation des analyses comparatives et des statistiques.
• Un capteur de température, un paramètre influent pour une production photovoltaïque (L’effet photovoltaïque). C'est le rôle d'une sonde extérieure ou collée à l'arrière d'un module.
• Un compteur d'énergie

  Pour la vente de l'énergie, le seul compteur d'énergie qui fait foi est celui du distributeur d'énergie qui achète l'électricité.

  Les autres compteurs placés dans une installation (dans l'onduleur ou à coté du compteur officiel), ne sont que des indicateurs avec leur propre précision. Des écarts de plus de 10 % entre les valeurs fournies par les appareils d'une installation et celle du compteur officiel sont possibles. Mais ces écarts ne sont pas dus qu'aux différences de précision, ils sont aussi la conséquence des pertes dans les câbles et les appareils de protection aval de l'onduleur.

  Il est donc important d'essayer d'avoir les longueurs minimales de câbles et d'identifier précisément :

  • le lieu où sera raccordé l'installation au réseau,
  • et où seront branchés les compteurs du distributeur d'énergie.

Fig. P20 – Pyranomètre (source Kipp & Zonen).

Surveillance de l'installation

Le coût des modules, et pour certains leur accessibilité par toute sorte de public, justifient une surveillance du site par caméra vidéo.

Attention, cette surveillance qui est autorisée sur un site privé ne doit pas filmer la voie publique.