Fonctionnement d'un panneau solaire
La consommation électrique ou charge électrique
Expression en Wattheures par jour (Wh/j)
Multiplier la puissance que consomme chaque appareil, par le nombre d'heures durant lesquelles l'appareil est utilisé sur une journée de 24h. Additionner ensuite la consommation électrique de tous les appareils ; le résultat trouvé est la consommation électrique totale de l'application par jour, elle s'exprime en Wattheure par jour (Wh/j).
Expression en Ampère-heure par jour (Ah/j).
Multiplier la puissance que consomme chaque appareil, par le nombre d'heures durant lesquelles l'appareil est utilisé sur une journée de 24h ; diviser ensuite le résultat par la tension nominale de l'appareil : on obtient ainsi la charge électrique en courant par jour de chaque appareil. Additionner ensuite la charge électrique de tous les appareils ; le résultat trouvé est la charge électrique totale en courant de l'application par jour, elle s'exprime en Ampère-heure par jour (Ah/j).
Il est primordial de bien évaluer votre consommation électrique, car elle définit la taille de votre système ; plus la consommation est élevée plus la taille de vos composants sera importante et plus le coût d'achat sera élevé. Il faut bien choisir ses appareils, et éviter les appareils à forte consommation.
Éclairage : Changer son mode de vie habituel en éteignant les appareils ou l’éclairage non utilisés, privilégier les lampes fluocompactes, halogènes, fluorescentes et à DEL plutôt que celles à incandescence.
L'électroménager : Préférer une cuisinière et sécheuse au gaz à vos électroménagers électriques. Utiliser un lave-linge et un lave-vaisselle de préférence Energystar. Favoriser les programmes courts ou à température tiède pour la laveuse et sans séchage pour le lave vaisselle.
Pour ceux qui écoutent beaucoup la télévision, les téléviseurs de type LCD volts consomment beaucoup moins de courant.
Le climatiseur et le sèche linge AC sont fortement déconseillés car très énergivores, mais peuvent être utilisés avec une génératrice d'appoint, très utile en cas de besoin. Par contre, certains airs climatisés solaires DC consomment environ 50% moins de courant que leurs homologues qui fonctionnent en AC.
La réfrigération :
Les frigos de moins de 9 p.c :
Les petits frigos de moins de 9 p.c qui fonctionnent directement avec un compresseur 12 volts avec une isolation d'au moins R20, sont très intéressants pour les petits projets. Exemple : la compagnie NovaKool est l'une des rares compagnies à avoir une isolation R20.
Les frigos de plus de 10 p.c :
Pour les plus gros frigos, la nouvelle génération de frigos 110VAC coûtent moins chère, à long terme, que ceux à gaz propane, à condition, bien sûr, d'être Energy Star. Les bons modèles de 15p.c. consomment environ de 300 kwh par année, 340 pour les 17p.c. et 360 pour les 21p.c. par exemple : 300 kwh ça fait 821 wh par jour. Il faut comprendre qu’il va falloir IMPÉRATIVEMENT un onduleur à la fine pointe, car malheureusement la plupart consomme trop à rien faire et/ou ont une efficacité médiocre.
Avertissement :
Méfiez-vous des attrape-nigauds, la plupart des frigos dit solaires entre 10 et 17p.c. ont une faible isolation, ce qui a comme conséquence qu'ils consomment presqu’autant que leurs homologues 110VAC de 3ème génération. De plus, le pire dans tout ça, c'est qu'ils ont une faible isolation et une unité de réfrigération sous-puissante. Pendant l'été de 2016, nous avons eu 4 de ces frigos retournés par un de nos clients (une pourvoirie), car ils ne fournissaient pas à refroidir avec la chaleur. Ce client s'est acheté 4 frigos 110 VAC de nouvelle génération, et depuis il est très satisfait.
Le chauffage :
Le chauffage électrique est quasiment impossible. Les alternatives au chauffage électrique sont : le bois, le gaz, la géothermie ainsi que le solaire passif, quand c'est possible.
La ressource solaire (Panneau solaire)
La station météorologique de votre région peut vous donner une des deux valeurs suivantes :
https://glfc.cfsnet.nfis.org/mapserver/pv/index_f.php
L'ensoleillement journalier, qui est le nombre d'heures par jour durant lesquelles une surface exposée de 1 m2 recevra une puissance solaire de 1000 W ; il s'exprime en heure/jour. Le rayonnement solaire, qui représente la quantité d'énergie solaire captée par une surface de 1 m2 exposé au soleil au cours d'une journée. Autrement dit, il équivaut à la puissance solaire maximale de 1000 Watts reçue par une surface de 1 m2 pendant un nombre d'heures donné au cours d'une journée :
Il s'exprime en Wh/m2/jour. Autres unités : kWh/m2/jour, MW/ m2/jour.
En divisant la valeur du rayonnement solaire journalier par 1000 W/m2, on obtient l'ensoleillement. Exemple : un rayonnement solaire de 3000 kWh/m2/jour équivaut à (3000 kWh/m2/j) / (1000 W/m2) = 3 heures par jour d'ensoleillement.
En plus de ces données, il faut aussi définir la variabilité de la température sur le site (température moyenne et extrême) permettant de déterminer le choix de la batterie, évaluer la perte en puissance des modules PV et la caractéristique des câbles. La latitude du lieu permet elle, de déterminer l'inclinaison optimale des modules PV afin de capter le maximum de rayonnement solaire.
Un truc pour simplifier, au Québec on aura en moyenne:
- 4 heures d'ensoleillement en été;
- 3 heures au printemps et à l'automne;
- 2 heures en hiver.
La puissance de l'ensemble des panneaux ou puissance champ doit satisfaire la consommation électrique de l'application quelques soient les pertes réelles engendrées lors du fonctionnement du système (ex : propreté des modules, augmentation de la température, chute de tension dans les câbles, etc...). De ce fait la puissance photovoltaïque tenant compte de l'efficacité du système, multipliée par le nombre d'heures d'ensoleillement doit être équivalente à la consommation électrique à satisfaire soit : puissance champ = consommation électrique / (efficacité x nombre d'heures par jour).
Exemple de calcul simple :
Vous désirez vous ventiler tous les jours durant 4 heures avec 2 ventilateurs de 60 W sous tension 12 V ?
- Vous disposez d'un nombre d'heures d'ensoleillement de 3 heures/jour soit 3 kWh/m2/jour.
- Votre consommation journalière = 2 x 60 W x 4 heures/jour = 480 Wh/jour ou 40 Ah/jour.
- 20 % de perte = 80% d'efficacité (généralement l'efficacité est évaluée à 70 - 90%)
- Heures d'ensoleillement par jour = 3
Deux modules photovoltaïques de 100 WC/12V, montés en parallèle seront nécessaires.
Truc pour simplifier:
Avec la performance accrue des contrôleurs solaires de type MPPT (augmentation de 20 @ 30%) ainsi que les panneaux de type monocristalline de dernière génération.
Ces nouveaux gains surpassent les pertes, alors j'utilise comme perte 0%.
Le module photovoltaïque (panneau solaire)
Le lexique des spécifications.
La taille d'un module PV se définit selon sa puissance de sortie exprimée en Watt crête (Wc), qui peut varier entre 20 et 400 Wc. Un module PV se présente sous les critères de puissance maximale (crête), tension nominale de fonctionnement, tension maximale et courant maximal.
Puissance maximale ou crête : c'est le paramètre le plus significatif sur la fiche technique du module. Il est évalué sous condition STC (fort ensoleillement de 1000 W/m2, température ambiante à 25°, spectre solaire AM 1.5). C'est le point de puissance maximale du module équivalent à un fonctionnement idéal. La plupart du temps le module ne fonctionnera pas à cette puissance, à moins d'utiliser un optimiseur de puissance. Sous ces conditions STC on garantit aussi un minimum de puissance qui est légèrement inférieure à la puissance maximale.
Tension maximale : de même que la puissance crête, la tension maximale que peut fournir un module est la tension crête produite sous condition STC .
Courant maximal : c'est l'intensité maximale produite par le module dans les conditions STC (Imax). Il a son importance dans le choix du régulateur, de la grosseur des câbles de branchement et le calcul des protections.
Tension nominale : c'est la tension à laquelle le module PV fonctionne, on câblera les modules en séries pour atteindre la tension du système ou de la batterie pour un système autonome.
Température NOCT : certaines fiches techniques indiquent la température de fonctionnement de la cellule, la NOCT (Nominal Operating Cell Temperature) ou température qu'atteint la cellule à l'intérieur du module en circuit ouvert sous une puissance solaire de 800 W/m2 une température ambiante de 25°C et un vent de 1 m/s. Une NOCT trop élevée diminue l'efficacité du module. Les valeurs standard sont comprises entre 40 et 50°C.
Les qualités techniques d'un panneau solaire moderne
- Les nouvelles technologies de Type 4 Bus Plus offrent un rapport performance prix très intéressant.
- Les modules sont certifiés UL1703 garantissant sa résistance aux pressions élevées du vent, à la grêle, à la neige et à l'incendie.
- Les modules fabriqués dans une usine certifiée ISO 9001, garantissent la qualité et l'uniformité du produit.
- Diodes by pass intégrées protégeant le circuit des cellules solaires des pointes locales de température en cas d'ombre partielle.
- La faible tolérance électrique de 0/+3 % permet d'augmenter la puissance de sortie en réduisant les pertes liées aux incohérences de rames des modules.
- Le revêtement antireflet hautement transparent, en verre trempé et à faible teneur en fer augmente le rendement énergétique.
- Une inspection visuelle en dit long: la qualité du cadre, la régularité des cellules, l'usage d'extrusion avec vis en acier inoxydable et la qualité générale en disent long sur le sérieux du fabricant.
On distingue actuellement 3 principaux types de panneaux photovoltaïques, qui sont différenciés par le type de cellules qui les composent. Toutes les cellules sont produites à base de silicium, mais les méthodes de fabrication différentes leur donnent des caractéristiques très différentes, notamment en terme de productivité. POLYCRISTALLINES
Les cellules polycristallines sont élaborées à partir d'un bloc de silicium cristallisé en forme de cristaux multiples. Vues de près, on peut voir les orientations différentes des cristaux. Elles ont un rendement de 15 à 20%. Elles sont en général de forme rectangulaire et sont bleu nuit avec des reflets. Leur durabilité dépasse facilement les 25 années avec une efficacité de 85% ou plus. Cette technologie est la plus répandue car elle est beaucoup moins polluante. Les nouvelles technologies de type 4 Bus Plus offrent un rapport performance prix, très intéressant.
MONOCRISTALLINES
Les cellules monocristallines sont issues d'un seul bloc de silicium fondu, elles sont donc très "pures". Elles offrent le meilleur rendement (entre 18 et 24%). Ces cellules sont en général octogonales et d'une couleur uniforme foncée (bleu marine ou gris). Leur durabilité dépasse facilement les 25 années avec une efficacité de 85% ou plus.
AMORPHES
Les cellules amorphes sont produites à partir d'un "gaz de silicium", qui est projeté sur du verre, du plastique souple ou du métal, par un procédé de vaporisation sous vide.
La cellule est gris très foncé. C'est la cellule des calculatrices et des montres dites « solaires », car ce type de cellule est bon marché et la technologie est utilisable sur de nombreux supports, notamment des supports souples. Le problème c'est que cette cellule ne dure vraiment pas longtemps et n’est utile que pour des usages temporaires.
Installation des panneau solaire
La bonne installation de panneaux solaires est très importante, ils doivent être orientés vers le sud à un angle optimal.
Selon la période d'utilisation les angles changent. Voici les angles optimums selon le mois pour la partie sud du Québec.
- Janvier: 76 degrés
- Février: 69 degrés
- Mars: 50 degrés
- Avril: 25 degrés
- Mai: 11 degrés
- Juin: 2 degrés
- Juillet: 7 degrés
- Août: 20 degrés
- Septembre: 36 degrés
- Octobre: 53 degrés
- Novembre: 62 degrés
- Décembre: 76 degrés
Voici les valeurs pour des utilisations saisonnières
Pour la période du 21 mars au 20 septembre, l'inclinaison la plus optimale est de 18 degrés. Pour la période du 21 septembre au 20 mars, l'inclinaison la plus optimale est de 64 degrés.
Pour d'autres périodes, voici ma méthode de calcul :
Si votre période se situe entre avril et octobre, on utilise la plus grande valeur soit 53 degrés. Similaire pour une utilisation à l'année, un angle fixe de 68 degrés est optimisé pour le soleil de décembre et janvier. À première vue, cet angle semble moins performant pour l'été; en réalité il n'en est rien, car en été il y a environ deux fois plus de soleil, donc 2 fois plus de courant et ce, malgré la perte causée par l'angle de 68 degrés.
De toute façon, généralement en été on a moins besoin d'énergie. Cette grande inclinaison des panneaux solaires a une autre incidence importante, elle élimine la quasi-totalité des risques d’accumulation de neige ou de glace.
Pour l'installation sur les VR ou les bateaux, généralement on pose tout simplement les panneaux solaires à plat. Généralement utilisés pendant la période estivale, les pertes dues à l'angle, seront minimes.
Les caractéristiques de la batterie :
Une batterie à cycle profond est conçue pour fournir une quantité de courant stable pendant une longue période de temps, contrairement aux batteries de voiture qui sont faites pour fournir une très grande quantité de courant sur une courte période de temps. Les batteries à cycle profond peuvent être chargées en utilisant de l'énergie solaire, éolienne ou d'autres formes d'énergie renouvelable. De plus, ce type de batterie peut être chargé à l'aide d'un faible courant tout en survivant à d'intenses décharges. Cette batterie peut être chargée et déchargée à maintes reprises, ce qui la rend très utile aux installations nécessitant de l'énergie renouvelable. Ce type de batterie est principalement utilisé pour les systèmes qui ne sont pas reliés au réseau électrique et qui en sont éloignés.Les batteries sont caractérisées par leur capacité en ampèreheure (Ah) et leur tension en volts (V). Pour obtenir plus d'information sur le choix d'une batterie, veuillez suivre ce lien.
Une batterie à cycle profond est généralement conçue afin de fournir 80 % de sa charge totale sans subir de dommage. Par contre, si la décharge dépasse 80 %, les batteries peuvent éventuellement être endommagées. Si la batterie à cycle profond est chargée et déchargée au complet, elle peut avoir une durée de vie d'environ 100 à 6 000 cycles d'utilisation.
Les type de batterie
On retrouve un grand nombre de batteries à cycle profond dans les véhicules récréatifs, les bateaux ainsi que les systèmes solaires. Voici les types de batteries recommandées:Les batteries acide plomb conventionelles de 6 volts
Avec leurs plaques épaisses, les batteries au plomb de 6 volts à électrolyte liquide sont les plus économiques des batteries au plomb.Elles sont utilisées fréquemment dans les systèmes d'énergie de substitution. Non seulement offrent-elles une longue durée de vie, mais elles sont les moins coûteuses par ampère-heure. Généralement, ce qu'on trouve sur le marché offre de 400 cycles à 50%. On retrouve le type HD qui a des cycles de vie allant de 1500 a 4500.
Les batteries AGM
Ce type de batterie scellée utilise la technologie "absorbed glass mat batteries". Cette technologie utilise entre les plaques de plomb de la batterie une fine feuille de fibre de boron-silicate. Cette fine feuille est imbibée d'électrolyte (70 % d'eau et 30 % d'acide). Elle possède certains avantages soit : pas d'émanations, taux de charge rapide, pas d'entretien et pas de risques de fuites. Avec un cycle de vie allant de 400 à 5500. Elle se vend à cause des qualités mentionnées ci-dessus et parce qu'il n'est pas nécessaire de modifier les réglages électriques des générateurs de courant comme c'est le cas avec les types GEL.Les batteries aux GEL
Les batteries à cellule de gel scellée contiennent de l'acide solidifié par l'ajout de gel de silice et prennent la forme d'un disque. Elles possèdent ces avantages soit; pas d'émanations, pas d'entretien, pas de risques de fuites et surtout une des plus longues durabilités connue pour des batteries, soit plus de 500 @ 6000 cycles de vie. L'inconvénient est qu'elles doivent être utilisées à une fréquence ralentie pour éviter un excès de gaz qui pourrait endommager les cellules, c’est-à-dire, modifier les réglages électriques des générateurs de courant, mais généralement la plupart des contrôleurs, générateurs ou chargeurs offrent cette fonction.Les caractéristiques du régulateur
Sa fonction principale est de contrôler l'état de la batterie. Elle autorise la charge complète de celle-ci en éliminant tout risque de surcharge et interrompt l'alimentation des destinataires, si l'état de charge de la batterie devient inférieur au seuil de déclenchement de la sécurité anti décharge profonde. Prolongeant ainsi la durée de vie de la batterie qui est le seul composant fragile du générateur photovoltaïque.
Compensation de température : Comme la tension de fin de charge ainsi que la tension de fin de décharge d'une batterie dépendent de la température, il est essentiel que le régulateur de charge ait une lecture précise de cette grandeur. Si les températures du régulateur et de la batterie sont différentes, alors la thermistance intégrée (qui ne mesure que la température ambiante) doit être remplacée par un thermocouple placé près des batteries. De cette manière, et tant que le régulateur lit la valeur réelle de la température de la batterie, celle-ci sera toujours entièrement chargée en hiver et évitera tout risque de surcharge en été et/ ou de pertes d'eau.
La technologie PWM (MLI)
La modulation de largeur d'impulsion (PWM) est une méthode qui permet d'atteindre l'état de pleine charge d'une batterie solaire.
Contrairement aux contrôleurs plus anciens qui n'agissaient sur le courant de charge que par ON ou OFF (ce qui est suffisant pour restaurer l'état de charge d'une batterie à environ 70%), le régulateur à technique PWM vérifie constamment l'état de charge de la batterie pour ajuster la durée et la fréquence des impulsions de courants à lui délivrer.
Si la batterie est déchargée, les impulsions de courant sont longues et presque ininterrompues. Quand la batterie est presque entièrement chargée, les impulsions deviennent de plus en plus brèves et espacées.
Par sa nature même, cette technique achève la dernière portion du processus de la recharge (la plus complexe) et diminue la sulfatation des plaques, car le courant de charge de la batterie est pulsé à haute fréquence.
La technologie MPPT :
Un régulateur MPPT, de l'anglais Maximum Power Point Tracker est un principe permettant de suivre, comme son nom l'indique, le point de puissance maximale d'un générateur électrique non linéaire. C'est une méthode de charge par microprocesseur qui prend le maximum de la puissance du panneau en sortie pour la diffuser dans les batteries avec le minimum de perte. La plupart des régulateurs MPPT ont une efficacité de conversion de 92-97 %. Dans les faits, cela se traduit par un gain de 20 à 45 % de puissance en hiver et de 15 % en été par rapport à un régulateur de charge classique, gain moyen sur l'année 30-35 %. Dans les faits, lorsque vous connectez un panneau solaire de 120 watts prévu pour une utilisation en 12v, il possède souvent une tension supérieure à votre batterie, exemple 17 volts et produit 7 ampères, donc 7X17 = environ 120w. Mais votre batterie fonctionnant en 12V, un régulateur classique ( pwm ou autre ), chargera directement les 7 ampères de votre panneau et se calera à la tension de la batterie chargée à 12v par exemple, or 12X7 = 84w. Vous perdez alors 36w de production soit 30 %. Le régulateur MPPT, de part sa technologie, prendra les 7 ampères en 17v de votre panneau, les convertira en fonction du voltage de votre batterie, en l'occurrence dans cet exemple les convertira en 9,6 A sous 12,5v puis les appliquera à votre batterie. Ainsi 12,5 X 9,6A = 120w.
Vous récupérez alors les 30 % de charge.
La technologie MPPT High Voltage :
Tout simplement un contrôleur MPPT encore amélioré, tel un transformateur il a la capacité de convertir des voltages allant de 24 a 150 volts CC en courant de charge continue pour des groupes de batteries 12, 24 ou 48 volts. Cette caractéristique offre une flexibilité accrue aux installateurs puisqu'elle leur permet d'utiliser à leur guise des panneaux solaires installés en série ou parallèle.
Elle permet aussi d'utiliser des câblages plus longs avec la même efficacité et à coût moindre.
L'onduleur
L'énergie électrique provenant des modules photovoltaïques et stockée dans la batterie se présente sous forme de courant continu CC à faible tension continue CC (12V, 24V, 48V). Cependant, la majorité des appareils est conçue pour être alimentée en courant alternatif CA sous tension alternative élevée CA (110V/120V). Le rôle de l'onduleur est donc de convertir ce courant continu CC en courant alternatif CA utilisable par ces appareils. Le processus de conversion entraîne une perte d'énergie. Par conséquence, il convient de choisir un onduleur ayant une faible perte d'énergie (moins de 10%).Les caractéristiques de l'onduleur
Les critères de choix de l'onduleur sont nombreux et s'appuient sur l'exigence de la charge électrique et du système installé. En voici les plus pertinents.
Puissance nominale : C'est la puissance que peut délivrer l'onduleur en fonctionnement permanent. Techniquement, la puissance nominale de l'onduleur doit couvrir la somme des puissances de toutes les charges électriques CA que l'on souhaite utiliser en même temps. Cependant, en pratique il est rare que tous les appareils fonctionnent simultanément. Le choix de la puissance nominale sera alors basé sur la puissance totale de tous les appareils susceptibles de fonctionner ensemble. La puissance des onduleurs étant variable, il faut se fier à la puissance que l'onduleur peut délivrer en continu sur une longue période : Par exemple 20% de la puissance nominale pendant 30 minutes ou une heure.
Puissance de pointe : Certains appareils comme les réfrigérateurs ou les moteurs tirent un courant très important lors de leur démarrage (3 à 10 fois leur puissance nominale), produisant ainsi une puissance très élevée, appelée puissance de pointe ou surcharge. L'onduleur doit pouvoir supporter cette surcharge pendant un bref instant.
Rendement : C'est le critère principal dans le choix d'un onduleur, car on souhaite maintenir élevé l'efficacité du système. Le rendement à pleine charge n'est pas un facteur pertinent de choix ; c'est le rendement à charge partielle qui est important, car la puissance requise par la charge est toujours inférieure à la puissance nominale de l'onduleur. Ainsi, un onduleur efficace est celui qui aura un rendement élevé (> 90%) sur une grande plage de puissances possibles.
Consommation à vide ou en attente : Dans un système où l'onduleur est branché en permanence sur toutes les charges, il arrive que la quasi totalité de la charge ne soit pas en fonction (par exemple la nuit). L'onduleur fonctionne donc à vide et consomme de la puissance inutilement. Il est intéressant qu'il soit doté d'un dispositif de détection de seuil de puissance pour arrêt et réenclenchement automatique ou détection de charge, afin que la consommation dans ce mode soit la plus faible possible.
Tension d'entrée : Dans le cas d'un système autonome, la tension d'entrée correspond à la tension du sytème mis en place. On peut aussi pour choisir cette tension utiliser la méthode suivante, en fonction de la demande en électricité ca (D):
si D < 2 kW alors Ue = 12 VCC
si D compris entre 2 et 5 kW alors Ue = 24 ou 48 VCC
si D > 5 kW alors Ue = 48 VCC et plus
Dans le cas d'un système connecté au réseau, la tension CC d'entrée doit être plus élevée (par exemple 120 VCC et plus), en respectant la mise en série des modules PV.
Tension de sortie : Elle doit correspondre à la tension d'alimentation CA des appareils, et être réglée pour rester stable avec des écarts inférieurs à 5% quelque soit la tension à l'entrée et quelque soit la charge électrique.
Forme d'onde : Les appareils qu'alimente l'onduleur doivent pouvoir supporter la forme d'onde de sortie de l'onduleur. Il faut donc connaitre les tolérances sur la tension et la fréquence de chaque appareil susceptible d'être alimenté par l'onduleur
Distorsion harmonique : Certaine appareils électroniques ( les lampes à ballast) peuvent créer des harmoniques qui déforment le signal de sortie de l'onduleur; ce qui peut avoir pour effet de produire un dysfonctionnement de l'application (échauffements indésirables, surcharges, perturbation d'autres appareils etc...). L'onduleur doit pouvoir maintenir une distorsion harmonique la plus faible possible.
Types d'onduleurs
Les onduleurs se divisent en trois grandes catégories divisées dans deux principales technologies.Les onduleurs de 3ième catégorie sont fabriqués par des compagnies qui ne font peu ou pas de développement et souvent, leurs produits sont des copies légèrement modifiées, d’anciens modèles d’onduleurs. Ils possiblesèdent seulement 3 ou 4 étages de transformation avec une filtration et une protection sommaires. Ils produisent un courant sinusoïdal modifié, plus proche d’ondes carrées, très peu stables et peu fiables. Leur durabilité est éphémère, la consommation en mode veille très élevée et le pourcentage d’efficacité réel est très bas. En plus de donner un rendement médiocre, ils ne durent pas longtemps.
Les onduleurs de 2ième catégorie sont fabriqués par de grandes compagnies qui ont leur équipe d’ingénierie. Les onduleurs sont généralement fabriqués dans leurs usines. Le but de plusieurs grosses entreprises est d’offrir un produit de masse abordable et fiable, profitant des dernières innovations technologiques. Ils possèdent de 5 à 8 étages de transformation (Type B) ou un transformateur (Type A) avec une filtration et une protection de bonne qualité. Ils produisent un courant sinusoïdal modifié très proche de l’onde pure. Leur durabilité est excellente, la consommation en mode veille est généralement très basse et le pourcentage d’efficacité réel est souvent proche du 90%.
Les onduleurs de première catégorie offre en plus de la catégorie #2 une onde pure sinus avec un voltage plus stable. Il faut par contre, être très méfiant avec les onduleurs de transformation à étages (Type B), il n’y en a très peu qui sont bons, il arrive même que de grandes compagnies fabriquent des produits très ordinaires.
Les onduleurs de Type B
L’onduleur de Type B n’a pas de transformateur, le courant est transformé avec une série de circuits électroniques à étages. Cette technologie a l’avantage d’offrir un appareil plus léger et compact. Par contre, ils sont plus fragiles, à part de rares exceptions, et ne conviennent aucunement à des utilisations 365 jours par année, industrielles ou pour l’usage de gros outils électriques...
Les onduleurs de Type A
L’onduleur de Type A possède un transformateur de courant et généralement, un chargeur et un relais de transfert sont inclus. Ce qui simplifie grandement l’installation. Quoiqu’il soit lourd et encombrant il est d’une fiabilité à toute épreuve. Il convient parfaitement à des utilisations 365 jours par année, industrielles, pour l’usage de gros outils électriques et tous les types d’électroménagers.
Le câblage électrique
Câble en cuivre, connecteurs DC, boite de jonction ou boitier de raccordement constituent le câblage électrique du système photovoltaïque à raccorder à l'application. Le câblage doit faire l'objet d'une attention particulière car en basse tension, toute chute de tension peut être préjudiciable au système. Il doit respecter les normes applicables aux installations photovoltaïques et être dimensionné en fonction du courant maximum admissible et de la chute de tension admissible.Les pertes électriques
Les pertes en puissance se produisant lors du fonctionnement dans un conducteur reliant deux composants, sont égales au produit de la résistance du conducteur par le courant au carré traversant le conducteur :
Ppertes = R (en Ω) x I2 (en Ampère)
soit on a la valeur de ρ du conducteur et sa section dans ce cas RT = (ρ.2L) ÷ s
ou on a la valeur de la résistance par unité de longueur dans ce cas RT = R(Ω/m) x 2L
ρ est la résistivité du matériau conducteur (en Ω.mm2/m)
L est la longueur du conducteur (en m)
S est la section du conducteur (en mm2)
De manière générale on estime les pertes réelles entre les liaisons des divers composants dans un système avec batterie de manière suivante :
Liaison Charge électrique-Onduleur
Liaison Batterie-Onduleur
Liaison Régulateur-Batterie
Liaison Champ PV-Batterie
On vérifie à chaque liaison en remontant jusqu'au champ PV, la puissance effective (pertes comprises) que doit délivrer les composants, on s'assure par la suite que la puissance totale à fournir, déterminée lors de la conception, tient bien compte de toutes ces pertes, dans le cas contraire on rectifie la conception.
Pour faire simple on utilise le tableau suivant :
Calibre des conducteurs (câblage) pour avoir moins de 3% de perte sur un circuit de 12V avec des plaques solaires.
