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 Solution technique - Mai/Juin-Juillet 2020

L’onduleur, source de sécurité digitale


Comment pallier les effets néfastes des coupures de courant ou éliminer les parasites électriques d’une installation informatique qui a horreur des variations de tension, des microcoupures et d’un réseau de médiocre qualité ? Comment, d’autre part, subvenir aux exigences de qualité d’une installation photovoltaïque ? Deux experts de chez Rexel proposent leurs réponses : Michel Roberty, conseiller technique spécialisé, et Thierry Forato, responsable expertise nationale sur le photovoltaïque.


ST 116 117 ptL’onduleur a trois fonctions principales en vue d’assurer une qualité de tension : il redresse le courant alternatif en un courant continu, ses batteries stockent l’énergie électrique, enfin il transforme la tension continue en une tension alternative de 230 V.
L’onduleur se présente suivant le format d’une tour ou d’un rack pour être inséré dans une baie de brassage (cas d’un réseau d’entreprise). La constitution du local appelé à recevoir l’onduleur peut avoir son importance : dans les grosses installations, il y a lieu de tenir compte d’autres considérations telles que la ventilation du local appelé à le recevoir.
Trois technologies s’offrent aux onduleurs.
1 - L’off line est la technologie la plus simple, celle de l’entrée de gamme, jusqu’à 1 600 VA. Les équipements sont alimentés par le secteur ; l’onduleur ne prend le relais qu’en cas de coupure ou de baisse trop importante de tension. Cette technologie protège le matériel sous tension en lui offrant une petite autonomie pendant 6 à 11 min (pour un onduleur courant), suffisante pour sauvegarder les données ou éteindre l’outil informatique correctement, de façon à le protéger.
2 - La technologie line interactive (également dénommée in-line) : la tension d’entrée est filtrée par l’onduleur avant d’être délivrée au matériel. Le courant ainsi fourni est de meilleure qualité, grâce à une fonction de régulation de tension. Cette technologie est intéressante en cas de variation importante de tension, sans avoir à utiliser les batteries. En cas de coupure, l’onduleur de cette gamme intermédiaire passe en mode batterie et offre (par exemple) une autonomie de 8 à 13 min pour un onduleur de 1 550 VA. En général, cet onduleur est doté d’une intelligence : il dispose d’un logiciel de communication qui prend en charge la sauvegarde des fichiers des utilisateurs et la fermeture des programmes. Le recours à cette technologie est recommandé dans les zones où le secteur est moyennement perturbé, comme les zones commerciales ou rurales. Cet onduleur sert à la protection des serveurs d’entreprise.
3 - En haut de gamme, la technologie on line est particulièrement recommandée dans l’industrie : elle offre un niveau de protection proche de la technologie on line double conversion qui en est dérivée. L’onduleur comporte un régulateur électronique : la tension délivrée est régulée pour fournir un signal parfait, que l’onduleur soit en mode secteur ou en mode batterie ; à cet effet, une intelligence bascule sur les batteries en cas de coupure ou de surtension, selon différents scénarios. Les appareils informatiques sont alors protégés parfaitement et bénéficient d’un courant régulé, même en cas de variation de la charge. La puissance des onduleurs de cette famille est en général supérieure à 1 500 VA pour atteindre une dizaine de kVA, voire beaucoup plus (40 kVA) pour de gros onduleurs d’entreprise. Ils peuvent être dimensionnés en respect des besoins requis par l’utilisateur. En mode on line double conversion, le courant est délivré en permanence par l’onduleur qui garantit une tension constante et l’absence de parasites ou de microcoupures. Le prix de l’onduleur dépend alors de l’autonomie requise (de 20 à 40 min pour un onduleur on line double conversion de 30 kVA). « Attention ! L’autonomie est une grandeur relativement subjective, car on peut très bien choisir un appareil de forte puissance et n’y brancher qu’un seul appareil qui aura une autonomie doublée, voire triplée, note Michel Roberty ajoutant que, en cas d’une utilisation à 100 % de la puissance de l’onduleur, l’autonomie va chuter… d’où l’importance de choisir les bons produits dès le départ. » Le prescripteur devra donc établir sa sélection de produits en tenant compte de l’autonomie requise, de la puissance, du type de prise mise en œuvre, des exigences de communication. À noter qu’une fonction de by-pass permet d’assurer la continuité de service en cas de défaut de l’onduleur, de remplacer les batteries à chaud, donc de pratiquer des opérations de maintenance alors que l’onduleur est sous tension.

L’onduleur au cœur de l’installation photovoltaïque
Une installation photovoltaïque comporte deux éléments principaux : le panneau qui capte les rayons du soleil et délivre un courant continu et l’onduleur chargé de le transformer en courant alternatif. « L’onduleur est le cœur du système, commente Thierry Forato : la satisfaction du rendement et de la performance passe par le bon dimensionnement de l’onduleur qui tiendra compte de la situation géographique du projet, du type de panneau, de l’exposition et l’orientation, de la puissance de l’installation et de son câblage. » Le domaine se partage entre deux gammes technologiques, correspondant à deux approches commerciales différentes.
1 - Le micro-onduleur associé à un, deux ou quatre panneaux installés sur le toit d’un bâtiment a l’avantage de délivrer du courant alternatif en sortie. Il est fortement conseillé dans des situations d’ombres portées et repose sur un câblage simple du type « plug and play » qui permet de récupérer la performance de production maximale par panneau. Il permet aussi d’éviter la construction d’un local technique.
2 - Au-delà de 1,5 kVA : l’onduleur string (le string correspond à une chaîne de panneaux en série) implanté dans un local technique. Il n’y a pratiquement aucune limite de puissance, jusqu’à 300 kVA pour le tarif réglementé, voire plusieurs mégawatts dans un champ photovoltaïque. L’onduleur peut disposer de plusieurs entrées MPPT. Il permet alors d’optimiser la répartition des chaînes de panneaux et donc sa production.
Au-delà des critères purement techniques, le choix de l’onduleur doit tenir compte de la qualité du SAV, la maintenance étant assurée par l’installateur électricien nécessairement habilité QualiPV. Qualification RGE reconnue par les pouvoirs publics. « Nous travaillons avec un nombre restreint de marques reconnues et nous nous engageons à avoir du stock, assure Thierry Forato. Chaque fabricant possède des outils de dimensionnement permettant d’optimiser l’installation et d’atteindre le rendement maximum. Nos équipes d’experts sont présentes pour accompagner et conseiller nos clients dans leurs projets. »
La production photovoltaïque française donne lieu à la revente de quelque 10 MW au réseau d’énergie. S’y ajoute une fraction non négligeable en autoconsommation totale ou avec vente de surplus à EDF, notamment lors de périodes d’inoccupation du bâtiment. Aujourd’hui l’autoconsommation a de plus en plus de sens compte tenu de l’augmentation de la facture d’électricité, alors que le prix du matériel photovoltaïque (recyclable) a été divisé par un facteur 10 en huit ans. De surcroît, les panneaux ont une longue durée de vie : certains panneaux ont été commercialisés voici trente ans et fonctionnent encore ! Quant aux onduleurs, ils sont habituellement proposés avec une garantie (constructeur sur le produit) de cinq ans, et possibilité d’extension de garantie sur dix ans, voire quinze ans.
Des solutions de monitoring autorisent le report des informations de production : elles permettent de suivre le fonctionnement de l’onduleur et du panneau, d’être alerté en cas de défaut de production et d’intervenir immédiatement dans le cas d’une production anormalement basse ou d’absence de production.
Avec le marché de l’autoconsommation, le monitoring et pilotage associé aux onduleurs seront indispensables, car ils permettent d’optimiser l’installation entre les besoins en énergie du consommateur, la production issue de l’installation photovoltaïque, le réseau qui fera l’appoint, avec ou sans stockage de surplus ou de revente.

Jean-Claude Festinger

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