Conception des Installations PV

CONCEPTION ET CALCUL DES INSTALLATIONS PHOTOVOLTAÏQUES RACCORDEES AU RESEAU
CONCEPTION ET CALCUL DES INSTALLATIONS PHOTOVOLTAÏQUES RACCORDEES AU RESEAU
1.
1.1
PRINCIPES DE FONCTIONNEMENT
COMPOSANTS DE BASE D'UNE INSTALLATION PHOTOVOLTAÏQUE RACCORDÉE AU
RESEAU
Une installation photovoltaïque raccordée au réseau est composée de modules solaires PV, d'un boitier DC,
d'un onduleur, d'un boitier AC puis d'un compteur de production.
1.2
NOTIONS GENERALES : PLAQUETTE DE SILICIUM, CELLULE, MODULE, STRING,
GENERATEUR, INSTALLATION PV, CENTRALE PV.
Le matériau de base des cellules solaires cristallines est une plaquette de silicium appelée « wafer ».
Lorsque les différentes couches de semi-conducteurs composant la cellules sont éclairées, un différentiel de
potentiel apparaît : une tension de 0,6V pour du silicium.
Cette tension doit être augmentée. On met donc les cellules en série pour faire un module PV.
Lorsqu'on branche plusieurs modules en série, on parle d'un « string ». L'ensemble des strings d'une
installation est appelé générateur PV.
– Rendement des cellules, des modules et du système.
Le rendement des cellules est d'environ 20%. Le rendement des modules est inférieur du fait des espaces
inutiles entre les cellules et sur les côtés des modules. Le rendement d'un système est encore inférieur du
fait des disparités entre modules, du manque d'éclairage, des pertes dans les câbles, les boitiers, l'onduleur
et les connecteurs.
Exemple de rendement d'un système X : 0,12 (Xmodule).0,9 (Xonduleur).0,99 (Xcâble) = 0,1 Xsystème
1.3
TECHNOLOGIE DES MODULES PV
–
Cellules au silicium monocristallin : les monocristaux sont fabriqués par la fusion de silicium de
grande pureté. Des lingots de silicium de section ronde sont ainsi formés et sciés en tranches
(wafer). Les cellules monocristallines de série ont des rendements compris entre 13 et 17% pour
une taille de 5 ou 6 pouces.
–
Cellules au silicium polycristallin : le silicium polycristallin provient également de la fusion mais le
process est réalisé de manière plus rapide. Lors de la solidification, les cristaux s'orientent de
manière irrégulière. Les cellules polycristallines ont un rendement compris entre 11 et 15%.
–
Cellules à couches minces : en diséléniure de cuivre et d'indium (CIS) ou de tellurure de cadnium
(CdTe). Ces cellules ont une plus grande tolérance aux masques et à l'augmentation de la
température.
–
Cellules en silicium amorphe : non structurées et ne se présentant pas sous forme cristalline, elles
ont un rendement de 6 à 8%.
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1.4
–
STRUCTURE ET MODE DE FONCTIONNEMENT D'UNE CELLULE
Fonctionnement d'une cellule cristalline
Lorsque la cellule est éclairée, les charges électriques situées dans la zone de charge d'espace se séparent.
Dans la liaison électrique, une tension continue d'environ 0,5 V se forme, dépendant peu de l'ensoleillement.
–
Puissance maximale
La puissance maximale d'une cellule est définie pour un flux lumineux de 1000 W/m2 à une température de
25°C. Elle est exprimée en Wc.
–
Courant de court-circuit et tension à vide
On distingue le courant de court-circuit Icc, la tension à vide U0 et le point de fonctionnement à puissance
maximale MPP dont les grandeurs caractéristiques sont UMPP et IMPP.
La puissance et le courant d'une cellule dépendent directement de la puissance du flux lumineux. Le tension
change peu en fonction du flux lumineux.
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–
Influence de la température
Le réchauffement d'une cellule solaire conduit à une diminution du rendement (environ 0,5% par degré
Celsius). La perte de rendement pour des modules mal ventilés est ainsi de 4 à 6% supérieure à celle des
modules munis d'une ventilation en face arrière.
1.5
LE MODULE
Un module PV est composé de plusieurs cellules solaires reliées les unes aux autres, d'une protection
contre les intempéries sous forme de vitre et de stratifié, d'une protection contre les surtensions sous forme
d'une ou plusieurs diodes by-pass et d'un dispositif de branchement.
1. Cadre aluminium 2. joint 3. verre 4. EVA 5. cellules 6. Tedlar
Quand une cellule est mal éclairée, la diode by pass permet d'éviter que le fort échauffement résultant ne
provoque une dégradation ou une panne, elle permet également de limiter la baisse de performance qui
découle de cet échauffement pour l'ensemble du modules (et pour les autres modules reliés en série à celui
ci).
1.6
–
TECHNOLOGIE DES ONDULEURS
Construction et fonctionnement d'un onduleur
L'onduleur transforme le courant continu fourni par le générateur PV en courant alternatif monophasé avec
une tension nominale de 230 V ou, pour les installations de taille plus importante, en courant alternatif
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triphasé avec une tension nominale de 400 V.
Tous les onduleurs bénéficient au minimum des fonctions suivantes : optimiser, transformer, alimenter et
superviser.
Optimisation du rendement de l'installation par la recherche du point MPP (MPP-Tracking).
Transformation du courant continu produit par le générateur PV en courant alternatif conforme au réseau.
Surveillance et protection.
–
Exigences techniques de onduleurs
Introduction d'un courant de forme sinusoïdale synchronisé au réseau
Identification rapide du MPP
Rendement élevé, même en charge partielle
Fonctionnement automatique et fiable
Visualisation des données
–
Surveillance du réseau de l'onduleur
Pour des raisons de sécurité, l'installation PV doit être séparée du réseau électrique. Pour de nombreux
onduleurs, cette fonction est assurée par le système automatique de coupure.
–
Onduleur et branchement des modules
Exemple 1 : La puissance nominale d'un module Pnom est égale à 200 Wc, la tension à vide U0 (à -10°C) est
égale à 72 V.
Le maître d'oeuvre souhaite réaliser une installation de 2 kWc.
Vous projetez de monter 10 modules en série. Comme les tensions s'additionnent, vous calculez (10.72 V =
720 V). La tension d'entrée max de l'onduleur sélectionné est de 750 V, ce qui convient dans ce cas.
Exemple 2 : avec les mêmes modules, le maître d'oeuvre souhaite réaliser une installation de 3,2 kWc.
Vous projetez d'abord de monter 16 modules en série et calculez (16.72 V = 1152 V). La tension d'entrée
max de l'onduleur étant de 750 V, vous brancherez en parallèle 2 rangées de 8 modules.
–
Principe de fonctionnement des onduleurs
Onduleur « string »
Plusieurs modules sont branchés en série dans un string. Dans ce cas, à l'intérieur d'une série de modules,
les conditions doivent être identiques.
Les onduleurs « string » sont en passe de devenir la solution la plus souvent retenue, car ils couvrent de très
larges gammes de puissances et d'applications
Onduleur « multistring »
Ils sont constitués de plusieurs onduleurs « string » côté générateur et d'un onduleur centralisé côté
alimentation du réseau.
Ils ont été spécialement conçus pour les cas suivants : inclinaisons ou orientations des modules différentes,
types de modules différents, ombre sur une partie de l'installation ou nombres de modules par string
différents.
Les caractéristiques de ces onduleurs sont les suivantes : plusieurs dispositifs de MPP Tracking intégrés,
maximum de 2 ou 3 strings de caractéristiques différentes (orientations, inclinaisons, puissances) par
appareil.
–
Adaptation onduleur-générateur
Le rapport de puissance onduleur-générateur PV doit être compris entre 0,9 et 1. La puissance nominale du
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générateur peut donc être, au maximum, supérieure à celle de l'onduleur de 10%.
C'est pourquoi les onduleurs sont toujours légèrement sous dimensionnés.
La plage de tension MPP (par exemple 350 – 600 V) doit être compatible avec toutes les tensions qui
peuvent apparaître sur le générateur en fonctionnement. La tension maximale du générateur ne doit jamais
atteindre la tension maximale autorisée sur l'onduleur (les surtensions détruiraient inévitablement l'onduleur).
L'onduleur peut être sous dimensionné de plus de 10% uniquement dans les cas où l'installation PV
présente une orientation ou une inclinaison défavorable.
–
Prise en compte de l'emplacement futur
Une pièce régulée en température est idéale alors qu'une pièce plus chaude est critique.
–
Données techniques d'un onduleur
Pour la conception de l'installation et le calcul du rendement, les grandeurs caractéristiques suivantes sont
indispensables.
Côté générateur :
> puissance nominale courant continu et puissance max courant continu
> courant nominal continu et courant max continu
> tension nominale CC et tension max CC
> gamme de tension MPP pour le fonctionnement normal de l'onduleur
> puissance de mise sous tension et hors tension, puissance de secours.
Côté réseau :
> puissance nominale CA et puissance max CA
> CA nominal et CA max
> rendement en charge partielle
–
Remarque de sécurité pour les onduleurs sans transformateurs
Dans le cas des onduleurs sans transformateur, en raison de l'absence de séparation galvanique de la
tension alternative du réseau, la protection des personnes doit être garantie par un disjoncteur différentiel.
Les installations nouvelles utilisant des onduleurs sans transformateur doivent être équipées d'un tel
disjoncteur, conformément à la norme allemande DIN VDE 0126.
1.7
–
AUTRES COMPOSANTS D'UNE INSTALLATION PV
Câbles
Dans une installation PV, les câbles de la partie CC doivent remplir les exigences suivantes :
> être protégés contre les courts-circuits et les courants de fuite à la terre
> être résistants aux UV et aux intempéries avec une large gamme de températures (environ -40°C à 120°C)
> présenter une gamme de tension élevée (> 2 kV)
> être légers, minces, faciles à installer et d'une bonne maniabilité
> être ignifugés avec une faible toxicité en cas d'incendie et sans halogène
> disposer des pertes de puissance faibles (max 1%)
Vous devez vous assurer que le câble concerné porte la mention « câble solaire ».
–
Boitier de raccordement pour le générateur (BRG)
Un BRG remplit plusieurs fonctions :
> montage en parallèle de plusieurs strings
> possibilité d'inspection des strings
> protection contre les surtensions des modules et de l'onduleur
> fusibles pour la protection contre les surcharges des modules PV et des circuits électriques des strings
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–
Interrupteur principal du courant continu
Il permet de couper le courant nominal continu du générateur, même si l'installation fonctionne à plein
régime. Idéalement, il est intégré au BRG, ce qui le rend facilement accessible.
–
Compteur d'entrée
Les installations PV raccordée au réseau comportent toujours un compteur d'entrée dédié.
1.8
SYSTEMES DE MONTAGE
Des systèmes de montage sont disponibles pour toutes les configurations possibles et imaginables. Les
boulons et le petit matériel doivent être en acier inoxydable ou galvanisés par électrolyse. Dans le cas
contraire, ils risquent de rouiller très rapidement après le montage.
2. EXEMPLE DE CONCEPTION D'UNE INSTALLATION PV RACCORDEE AU
RESEAU
2.1 EXEMPLE : MAISON INDIVIDUELLE, SANS OBSTACLE AU RAYONNEMENT, 5 kWc
–
Etape 1 : estimation de la taille de l'installation
Contraintes :
Le maître d'ouvrage est prêt à investir dans une installation PV d'un montant maximum de 35000 euros.
La surface de toiture disponible est de 51 m2 (8,5m de long sur 6m de large)
Inclinaison et orientation : 45°, plein sud
Aucun obstacle au rayonnement solaire
Coût net estimé (matériel et MO hors taxes) : 5500 euros/kWc
Le maître d'ouvrage veut obtenir le rendement de plus élevé possible compte tenu de la surface disponible,
ce qui conduit à choisir des modules monocristallin avec une surface requise de 9m2/kWc
Estimation :
2 calculs complémentaires, basés sur les valeurs présentées ci-dessus, peuvent être réalisés :
35000 euros / (5500 euros/kWc) = 6,36 kWc
51m2 / (9m2/kWc) = 5,67 kWc
En première approximation, la puissance de l'installation est donc estimée à 5,67 kWc
–
Etape 2 : détermination du nombre de modules
Pour évaluer le nombre de modules, il faut d'abord considérer les caractéristiques des modules : la
puissance maximale (kWc), les dimensions, la technologie souhaitée, le fabricant.
Présélection des modules :
Les modules solaires SP 165-M 24V présélectionnés dans l'exemple ont une puissance nominale de 165
Wc. Leurs dimensions sont les suivantes : longueur LM = 1,61m . largeur lM = 0,81m (correspondant environ
à 8m2/kWc).
Pour déterminer un nombre provisoire de modules, il faut maintenant diviser la puissance totale définie dans
l'étape 1 par la puissance maximale du module solaire choisi. Le nombre provisoire de modules se calcule
donc de la façon suivante :
Puissance totale de l'installation (Wc) / Puissance d'un module (Wc) = nombre provisoire de modules
5670 Wc / 165 Wc = 34,4
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> Le nombre provisoire de modules est fixé à 34.
La puissance nominale du générateur PV sera ainsi de : 34 . 165 Wc = 5,61 kWc
Vérification du nombre de modules : encombrement / variantes de montage :
On vérifie le nombre provisoire de modules à partir des dimensions du toit et des modules :
Montage des modules dans le sens de la longueur :
Longueur du toit LD (=8,5m) / Longueur des modules LM (=1,61m) = 5,27
Largeur du toit lD (=6m) / Largeur des modules lD (=0,81m) = 7,41
> Au maximum, on peut monter 5 . 7 = 35 modules ( 7 rangées de 5 modules ) dans le sens de la longueur
sur le toit.
Montage des modules dans le sens de la largeur :
Longueur du toit LD (=8,5m) / Largeur des modules lD (=0,81m) = 10,49
Largeur du toit lD (=6m) / Longueur des modules LM (=1,61m) = 3,73
> Au maximum, on peut monter 10 . 3 = 30 modules ( 3 rangées de 10 modules ) dans le sens de la largeur
sur le toit.
>> Le nombre de 34 modules calculé précédemment peut être conservé, à condition que les modules soient
montés dans le sens de la longueur.
–
Etape 3 : Calcul des tensions des modules
Les tensions maximales, minimales et d'utilisation pour un module doivent être contrôlées ou déterminées
comme suit.
En Europe, les tensions maximales apparaissent en hiver quand les modules sont froids et les tensions
minimales en été quand les modules sont chauds. Les données suivantes, tirées des spécifications
techniques des modules solaires, sont importantes pour le calcul :
Tension UMPP et courant IMPP pour un fonctionnement à puissance maximale.
Tension à vide U0 sous des conditions de température extrême (-10°C).
Les valeurs UMPP et IMPP peuvent être extraites des spécifications techniques, ainsi que la valeur de U0
dans les conditions standard (à 25°C). Les tensions à vide pour les basses et hautes températures doivent
être calculées à partir des coefficients de température de U0.
Spécifications techniques dans les conditions standard :
Tension à puissance maximale UMPP (à 25°C) = 35,35 V
Courant à puissance maximale IMPP (à 25°C) = 4,67 A
Tension à vide U0 (à 25°C) = 43,24 V
Courant de court-circuit ICC (à 25°C) = 5,10 A
Coefficient de température de la tension TC(U0) = -168,636 mV/K
Coefficient de température du courant TC(ICC) = 2,0 mA/K
Coefficient de température de la puissance TC(PNOM) = -0,420%/K
Calcul de la tension à -10°C et 70°C :
La différence de température qui doit être multipliée par le coefficient de tension se déduit de l'écart par
rapport aux conditions standard (25°C), soit -35K à -10°C et 45K à 70°C.
U0 (à -10°C) = 43,24 V + (-35K . -168,636 mV/K) = 49,14 V
UMPP (à -10°C) = 35,35 V + (-35K . -168,636 mV/K) = 41,24 V
UMPP (à +70°C) = 35,35 V + (45K . 168,636 mV/K) = 27,76 V
Le tension maximale correspond à U0 (à -10°C).
En fonctionnement à la puissance maximale, la tension d'un module est comprise entre 27,76 V et 41,24 V.
NB : De nombreux logiciels de simulation calculent automatiquement les limites de tensions et fournissent
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les valeurs correspondantes.
Ils sont fournis par les fabricants et calculent la correspondance avec les onduleurs (ex : Sunny Design pour
les onduleurs SMA)
–
Etape 4 : Choix de l'onduleur
Combien d'onduleurs ?
Pour des installations jusqu'à 5 kWc, sans obstacle au rayonnement et avec ce type d'exposition et
d'inclinaison, un seul onduleur suffit.
Pour des installations plus importantes, l'installation de plusieurs appareils permet de réduire les risques
d'incident.
Quelle puissance ?
La puissance de l'onduleur doit correspondre à la puissance des modules. La puissance des modules (Wc)
est donnée dans les conditions standard (STC : 1000 W/m2, 25°C, spectre solaire AM = 1,5), qui
correspondent rarement aux conditions réelles. C'est pourquoi la puissance de l'onduleur doit être minorée
d'environ 5 à 10% par rapport à la puissance maximale des modules solaires.
En aucun cas le courant et la tension maximale de l'onduleur ne doivent être dépassés.
Puissance nominale de l'onduleur = 0,9.....0,95 x puissance nominale du générateur
ou :
Puissance nominale du générateur = 1,05....1,10 x puissance nominale de l'onduleur
Idéalement, pour la puissance nominale de générateur calculée à l'étape 2 (5,61 kWc avec 34 modules de
165 Wc), il faudrait une puissance d'onduleur de 5,61 . (0,90....0,95) = 5,05 …. 5,33 kW.
Si l'exposition de l'installation PV est défavorable (par exemple un toit exposé à l'est ou à l'ouest) ou si son
inclinaison n'est pas optimale (montage en façade), la capacité de l'onduleur peut être surévaluée de plus de
10%.
Eviter la surcharge de l'onduleur.
En cas de surcharge, les onduleurs réagissent en diminuant la puissance de l'installation pour se protéger.
Lors d'un pic estival par exemple, l'onduleur ne traite plus une partie de la puissance de l'installation.
L'emplacement où sera monté l'onduleur doit dès le départ être considéré avec une attention particulière :
une pièce régulée en température est idéale alors qu'une pièce plus chaude (sous le toi) est critique. Les
appareils qui ne sont pas refroidis par un ventilateur s'échauffent fortement : à partir de températures
supérieures à 70°C, la plupart des appareils commencent à diminuer la puissance de l'installation.
Quel type d'onduleur ?
Pour des installations de cette nature, sans obstacle au rayonnement, les onduleurs centralisés sont
recommandés. Les modules du générateur PV sont alors reliées à des rangées (strings) branchées en
parallèle avant l'onduleur dans le boitier de raccordement du générateur.
Par contre, dans le cas d'occultation partielle des modules, cette configuration présente des inconvénients.
En effet, l'onduleur doit se régler de façon à « faire travailler » les modules solaires occultés et non occultés
simultanément. C'est ce qu'on appelle le phénomème de « Mismatching ». Le point de fonctionnement
trouvé ne correspond pas au rendement optimal que pourrait fournir l'installation s'il n'y avait pas
d'occultation. Dans ce cas particulier, il est conseillé d'installer plusieurs onduleurs « string » ou un onduleur
« multistring ».
Les autres points à considérer pour choisir l'onduleur adapté sont la possibilité d'un montage à l'extérieur, la
température de fonctionnement et la possibilité de sauveragrder et d'afficher les valeurs mesurées.
Dans l'exemple 1, la puissance nominale de l'onduleur doit représenter 90 à 95% de la puissance nominale
du générateur.
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5610 Wc . 0,90 = 5049 Wc
5610 Wc . 0,95 = 5330 Wc
Ici un onduleur avec une puissance nominale comprise entre 5,05 et 5,33 conviendrait. Contrairement à ce
qui a été trouvé à l'étape 6, il ne faut plus installer 34 modules mais seulement 30 modules de 165 Wc. La
puissance nominale de l'installation est alors de 4,95 kWc.
La gamme de puissance de l'onduleur est donc :
4950 Wc . 0,90 = 4455 Wc
4950 Wc . 0,95 = 4703 Wc
=> La puissance nominale de l'onduleur est par conséquent de 4,50 kW. Pour cet appareil , le fabricant
annonce une puissance PV maximale de 6,00 kW.
A partir des spécifications techniques de l'onduleur , les valeurs suivantes sont déduites :
Puissance PV maximale admissible PPVmax= 6,00 kW
Puissance nominale courant continu PDCnom = 4,50 kW
Limite inférieure de tension en fonctionnement MPP UPV inf = 125 V
Limite supérieure de tension en fonctionnement MPP UPVsup= 750 V
Tension courant continu maximale admissible UDCmax = 750 V
Courant continu nominal IDCnom = 9,30 A
Courant continu maximal admissible IDCmax = 22,50 A
– Etape 5 : vérification des limites de tension et du raccordement des modules.
Le but de cette étape est de choisir un nombre de modules pour lequel les 2 valeurs extrêmes de la tension
MPP correspondent à la plage de tension MPP de l'onduleur. Pour cela, les valeurs extrêmes de la « plage
de tension MPP en fonctionnement normal » et des « tensions d'entrée en fonctionnement à vide à -10°C »
doivent être vérifiées.
La tension MPP maximale des modules solaires apparaît à -10°C, car la tension des cellules cristallines
augmente lorsque la température diminue (voir également le coefficient de température négatif de la
tension). La tension MPP minimale est mesurée pour une température de +70°C environ.
Combien de modules en série ?
E n général, les modules solaires sont raccordés en série sur une entrée e l'onduleur. La plage de tension
d'entrée admissible de l'onduleur fixe alors le nombre de modules solaires montés en série (string).
n(Modulemax) = UPVsup/ UMPP (à -10°C) = 750 V / 41,24 V = 18,2
n(Modulemin) = UPVinf / UMPP (à +70°C) = 125 V / 27,76 V = 4,5
=> Pour que la plage de tension MPP de l'onduleur soit respectée, il doit être barnché en série sur
l'onduleur : 5 modules au minimum et 18 modules au maximum.
La tension maximale en entrée de l'onduleur est atteinte à -10°C en fonctionnement à vide (par exemple lors
d'un jour froid d'hiver, lorsque le soleil apparaît brusquement derrière les nuages). Le nombre de modules
solaires en série doit être choisi de façon à ce que la tension à vide des modules solaires ne dépasse jamais
la plage de tension d'entrée de l'onduleur, car cela pourrait détruire l'appareil.
n(Module) = UDCmax / U0 (à -10°C) = 750 V / 49,14 V = 15,3
=> Le nombre maximum de 18 modules en série déterminé jusqu'à présent doit être réduit à 15, afin que la
tension d'entrée de l'onduleur ne soit jamais dépassé.
– Etape 6 : adaptation et vérification du choix des strings par rapport à l'onduleur.
Cette étape permet de vérifier que le nombre de modules déterminé précédemment peut être réparti sur le
nombre de strings calculé (modules montés en série).
Le nombre de strings doit être un nombre entier (dans la mesure où l'on a choisi un onduleur centralisé),
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sinon il y aurait plus de modules dans un string que dans un autre. En choisissant un onduleur
« multistrings », on aurait pu gérer en même temps jusqu'à 3 strings avec des nombres de modules
différents.
Nb provisoire de modules / Nb de modules par string = Nb de strings
Le raccordement des 34 modules prévus en strings de 15 modules chacun n'est pas possible. Deplus,
l'agencement de 34 modules sur la surface de toiture disponible est particulièrement complexe. A ce stade,
le client doit être consulté pour savoir si la réalisation d'une installation PV comprenant uniquement 30
modules (sous forme de 2 strings de 15 modules ou de 3 strings de 10 modules) lui convient.
Dans le cas contraire, il lui sera conseillé de choisir un onduleur « multistrings » avec lequel une installation
PV de 34 modules (2 strings de 11 et 1 string de 12) ou même 35 modules (1 string de 11 modules et 2
strings de 12 modules) pourra être installée sur la surface de toiture.
Il est de la responsabilité du concepteur de trouver la meilleure solution pour le client en fonction des
différentes possibilités (ainsi que le nombre de modules solaires montés en série et/ou en parallèle). Une
fois les étapes précédentes réalisées, il convient, lorsque cela est possible, de modifier à nouveau le nombre
total de modules solaires, la puissance de l'installation, le type de modules ou d'onduleur afin de respecter
les contraintes économiques fixées ou bien de trouver une taille de modules mieux adaptée à la surface de
toiture utilisable.
Dans la suite de la conception de l'installation, il faut également tenir compte de la plage de courant d'entrée
maximum de l'onduleur. Le courant des modules solaires en « fonctionnement à puissance maximale »
(MPP) est en effet capital. A partir de la configuration choisie pour les strings, il faut enfin vérifier que les
plages de tension et de courant de l'onduleur sont correctement respectées.
Variante A : 10 modules en série, 3 strings en parallèle :
UMPP (à +70°C) = 10 . 27,76 V = 277,6 V
Cette valeur se situe au dessus de la limite inférieure de tension MPP UPVinf = 125 V ; la condition limite
inférieure est donc remplie.
UMPP (à -10°C) = 10 . 41,24 V = 412,4 V
Cette valeur se situe en dessous de la limite supérieure de tension MPP UPVsup = 750 V ; la condition limite
supérieure est donc remplie.
U0 (à -10°C) = 10 . 49,14 V = 491,4 V
Cette valeur se situe en dessous de la tension maximale admissible UDCmax = 750 V ; la tension maximale
admissible n'est donc pas dépassée.
Le courant IMPP d'un string est de 4,67 A, ce qui donne donc 14,01 A pour 3 strings montés en parallèle.
Cette valeur est au dessus du courant continu nominal IDCnom de l'onduleur, mais reste en dessous du
courant continu maximal admissible IDCmax.
Variante B : 15 modules en série, 2 strings en parallèle :
UMPP (à +70°C) = 15 . 27,76 V = 416,4 V
Cette valeur se situe au dessus de la limite inférieure de tension MPP UPVinf = 125 V ; la condition limite
inférieure est donc remplie.
UMPP (à -10°C) = 15 . 41,24 V = 618,6 V
Cette valeur se situe en dessous de la limite supérieure de tension MPP UPVsup = 750 V ; la condition limite
supérieure est donc remplie.
U0 (à -10°C) = 15 . 49,14 V = 737,1 V
Cette valeur se situe en dessous de la tension maximale admissible UDCmax = 750 V ; la tension maximale
admissible n'est donc pas dépassée.
Le courant IMPP d'un string est de 4,67 A, ce qui donne donc 9,34 A pour 2 strings montés en parallèle. Cette
valeur est au dessus du courant continu nominal IDCnom de l'onduleur, mais reste en dessous du courant
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continu maximal admissible IDCmax.
Décision entre les variantes A et B :
Respectant les limites de tension et de courant, les 2 variantes de strings sont théoriquement possibles.
Le raccordement en série du plus grand nombre de modules entraîne une tension la plus élevée possible
(en série, les tensions s'additionnent). Or une tension élevée limite les pertes de puissance. Aussi, il sera
préféré la variante de 2 strings de 15 modules à celle de 3 strings de 10 modules.
Un montage en série est synonyme d'installation rapide et simple. Plus le nombre de modules branchés en
série est élevé, plus le temps de montage et les possibilités d'erreur diminuent.
–
Résumé :
En considérant l'investissement limite fixé et la surface de toiture disponible, le résultat du dimensionnement
peut être résumé de la façon suivante :
Puissance totale de l'installation PV : 4,95 kWc
Nb de modules : 30 modules de 165 Wc
Raccordement : 2 strings de 15 modules
Onduleur centralisé avec une puissance nominale de 4,50 kW et une puissance PV maximale de 6,00 kW
D'autres configurations d'installation seraient possibles avec d'autres modules et onduleurs. En fonction de
la disponibilité des modules et des onduleurs, il se peut que d'autres contraintes apparaissent au moment de
la conception de l'installation, diminuant ainsi les possibilités de choix.