bulletin technique

Philippe Lafrenière
Président
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Bulletin numéro 5 | 2011 Page 1
BULLETIN TECHNIQUE
Ferme solaire – Considérations techniques
Les fermes solaires au Québec feront peut- être bientôt partie du décor. Ces central-
es solaires photovoltaïques, habituellement
d’une capacité de 500KW et plus, compor-
tent plusieurs concepts similaires aux plus
petits systèmes résidentiels et commerciaux.
Ce bulletin technique vise à démystifi er la
conception, l’optimisation et l’installation
d’une centrale solaire photovoltaïque.
Le champ photovoltaïque d’une ferme solaire
sera composé de plusieurs boucles ayant entre
10 et 15 modules branchés en série. Le nom-
bre exact de modules, y compris la quantité de
modules en série et la quantité de boucles, sera
en fonction des caractéristiques électriques des
modules, la tension et l’ampérage d’entrée de
l’onduleur et les températures ambiantes du
site. Dans un système bien conçu, le champ
photovoltaïque et l’onduleur seront choisis de
façon à ce que la tension de fonctionnement
du champ, le courant et la puissance soient
à l’intérieur de la plage de fonctionnement de
l’onduleur en tout temps.
Localisation de l’onduleur(s)
Il est important d’établir tôt dans le projet
l’emplacement du point d’interconnexion et de
s’assurer qu’il n’y a pas une contrainte de ca-
pacité sur le réseau électrique existant. Si le
point d’interconnexion est situé dans un coin
du site, est-il plus avantageux que l’onduleur(s)
soit situé à proximité, ou est-il plus avanta-
geux de localiser l’onduleur(s) au centre du
site? Pour répondre à cette question, il faut
considérer différents facteurs tels que la chute
de tension du côté CC et AC, l’accessibilité à
l’onduleur(s) pour la construction et la mainte-
nance et les coûts de construction. Il est impor-
tant de planifier à l’avance la localisation des
principales artères du système électrique afin
de minimiser les pertes.
Quantité d’onduleurs
Il est également important d’établir tôt dans
le projet la stratégie qui sera utilisée quant
à la quantité d’onduleurs. Il existe deux stra-
tégies, la première consiste à utiliser un seul
onduleur central, la seconde consiste à utiliser
plusieurs petits onduleurs. De façon générale,
lorsque le type de modules utilisés, l’orientation
et l’inclinaison des modules sont le même, les
concepteurs privilégient l’utilisation d’un seul
onduleur central. Malgré cela, il y a un certain
nombre de compromis que l’on doit examiner
lorsque vient le temps de choisir entre un seul
onduleur et de multiples onduleurs. Voici les
principaux critères :
Le coût initial et le coût d’installation : Celui-
ci est toujours plus élevé lorsque l’on adopte la
stratégie des onduleurs multiples.
Fiabilité : La défaillance d’un seul onduleur
lorsque celui-ci est unique causera une perte
totale de production d’énergie.
Précision du MPPT : La précision du MPPT de
l’onduleur sera plus basse si celui-ci est unique
puisqu’il devra faire un compromis entre tous
les modules du champ PV.
Débalancement de phase : La conception d’un
système solaire avec plusieurs onduleurs doit
tenir compte du débalancement de phase. Dif-
férentes méthodes sont utilisées pour réduire
ce phénomène.
par Philippe Lafrenière

Philippe Lafrenière
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Page 2 Bulletin numéro 5 | 2011
Orientation du champ PV : L’utilisation de plu-
sieurs onduleurs permet d’avoir des champs PV
avec différentes orientations et inclinaisons.
Flexibilité du champ PV : L’utilisation de plu-
sieurs onduleurs permet d’avoir des champs PV
composés de différents modules avec différen-
tes configurations.
Suivi des performances et maintenance:
L’utilisation de plusieurs onduleurs permet de
suivre plus facilement la performance de différ-
ente région du champ PV pour en faire l’analyse.
Ceci permet, en autre, de faire des essais avec
différentes technologies. Cette stratégie permet
également de localiser plus rapidement une
faute dans le système électrique.
Charge de l’onduleur
Il est important de garder en tête, lors du choix
de la stratégie pour les onduleurs, que ceux-ci
devront être chargé entre 100% et 120%, idé-
alement. Ultimement, cette règle s’assure que :
• L’énergie provenant du champ PV n’est ja-
mais coupée par la capacité maximale de
l’onduleur;
• L’onduleur fonctionne dans sa plage opti-
male;
• L’investissement ($/Watt) est optimisé.
Sectionneur CC
La plupart des manufacturiers intègrent un
sectionneur CC à l’intérieur ou à l’extérieur de
l’onduleur pour en faire la maintenance. Il est à
noter que les sectionneurs intégrés ne sont pas
tous « load-break », donc incapable de couper
la charge nominale de l’onduleur. Dans ce cas,
il est important que l’onduleur soit à l’arrêt
avant d’ouvrir le sectionneur. Pour la mainte-
nance dans le champ PV, une bonne pratique
est d’utiliser plusieurs sectionneurs CC.
Sectionneur AC
Bien que l’onduleur intègre un sectionneur AC,
il sera nécessaire d’ajouter un autre moyen de
sectionnement au point d’interconnexion.
Boîte de combinaison
La stratégie concernant la quantité et la disposi-
tion des boîtes de combinaison dépend entière-
ment de la configuration du site, du champ PV
et du système électrique. Leurs emplacements
devraient faciliter la maintenance, permettre
une sortie facile vers les tranchées et minimiser
les chutes de tension dans le système. Localis-
er au même endroit les boîtes de combinaison
avec leurs sectionneurs CC augmente la sécu-
rité et facilite l’entretien.
Disposition des rangées
Une étude d’optimisation sera nécessaire pour
déterminer l’angle d’inclinaison et l’espacement
entre les rangées dans le champ PV. Il y a un
compromis à faire entre l’angle d’inclinaison op-
timale, qui permettrait une plus grande produc-
tion annuelle et l’espace supplémentaire néces-
saire pour empêcher l’auto-ombrage entre les
rangées. Un angle d’inclinaison élevé nécessi-
tera un espace entre les rangées plus grandes,
par contre, cet angle d’inclinaison élevé facili-
tera le dégagement de la neige.
Plusieurs autres critères de conceptions visant
les fermes solaires photovoltaïques devront
être traités dans un futur bulletin technique,
notamment les fondations et les supports pour
les modules.