Panorama des solutions photovoltaïques

Les panneaux photovoltaïques sont utilisés pour des applications diverses, aussi les utilise-t-on avec des équipements différents, adaptés chacun à une situation :

Les installations solaires raccordés au réseau ou auto-consommation

Dans ces installations, des panneaux solaires photovoltaïques alimentent des onduleurs qui injectent l’énergie dans le réseau.

Lorsque ces installations sont branchées directement sur le réseau, on parle d’installations de production photovoltaïques en injection réseau. Elles couvrent une large gamme de puissance : de quelques kWc de panneaux (petite installation chez un particulier) à plusieurs mWc pour les champs « industriels ». Le but est alors de revendre l’électricité produite.

Pour les installations branchées chez un abonné du réseau public, on parle d’une installation en autoconsommation. Le but est alors de réduire la facture d’électricité car l’électricité produite est prioritairement consommée localement. Comme pour les installations en pur injection réseau (revente totale), le surplus de production est lui aussi injecté sur le réseau. Selon l’importance de cette ‘surproduction’, on pourra tenter de revendre le surplus (via un contrat de revente subventionné qui engage sur 20 ans ou sur le marché, il existe des propositions de rachat de divers fournisseurs) ou de l’utiliser (le routeur solaire est une solution intéressante, il en existe de plus ou moins sophistiqués).

Ces équipements n’injectent le courant dans le réseau que si le réseau est dans les normes. S’il y a des coupures de courant, ou des défauts importants sur la ligne électrique, les onduleurs s’arrêtent aussi. Seuls, ils ne sécurisent donc pas l’installation en cas de coupure de courant, sauf de rares équipements très particuliers.

Les kits (auto-consommation et injection réseau, ce sont les mêmes kits) que nous proposons sont composés comme suit :

– les panneaux photovoltaïques, qui produisent l’énergie sous forme de courant continu,

– les micro-onduleurs ou l’onduleur injection réseau « chaîne », « string » en Anglais, qui transforment le courant des panneaux en courant alternatif et l’injectent sur le réseau.

– les câbles, coffrets de protection AC et dans certains cas DC,

Les installations solaires autonomes, aussi dites hors réseau ou ‘site isolé’

Ces installations sont prévues pour alimenter un ou des équipements non raccordés au réseau : cela peut être une habitation, un relais téléphonique , des antennes émettrices, …

Ces équipements ne sont en général pas prévus pour être raccordés au réseau de manière permanente. Ils doivent donc assurer d’une part la production d’énergie, d’autre part son stockage et enfin sa restitution au moment ou on en a besoin, soit sous forme de courant continu (généralement pour de petites installations) soit sous forme de courant alternatif.

Pour concevoir ce type d’installation, il est nécessaire de faire un dimensionnement précis. Cela exige une définition correcte des besoins. Voici le lien pour notre page de conseils pour le dimensionnement d’un kit photovoltaïque hors réseau. Un mauvais dimensionnement causera une usure rapide des batteries voire une détérioration des équipements. Un dimensionnement trop généreux ou une approche trop gourmande en énergie amènera à un budget conséquent.

La composition de ces installations est plus variée que celle des installations injection réseau. On y trouvera par exemple, selon la configuration et de manière non exhaustive :

-un ou des panneaux, un ou des régulateurs de charge et de décharge, une ou des batteries, les câblages et coffrets de protection, ou bien :

– des panneaux, un régulateur de charge, des batteries ,un onduleur ou onduleur chargeur, les câblages et coffrets de protection, ou bien :

– des panneaux des batteries, un onduleur hybride, les câblages et coffrets de protection…

Les onduleurs de ces installations sont généralement prévus pour fonctionner sans être raccordés au réseau public, à la différence des onduleurs injection réseau. Pour certains d’entre eux, ils peuvent l’être, et, si l’on passe à l’acte, on parle de raccordement réseau sécurisé.

Installations photovoltaïques raccordées réseaux sécurisées

Lorsqu’on veut non seulement produire tout ou partie de son électricité mais aussi se protéger de coupures de courant, on devra être en mesure d’une part de charger des batteries et d’autre part de produire du courant alternatif même quand le réseau est absent.

Pour sécuriser une installation contre les pannes du réseau, il faut disposer d’énergie stockée localement pour qu’elle se substitue à celle que ne délivre plus le réseau. La batterie est donc obligatoire. Elle doit être dimensionnée de manière à pouvoir produire la puissance dont on a besoin durant le temps nécessaire. Toute la difficulté réside dans cette détermination : une batterie coûtant d’autant plus cher qu’elle est grosse, il faut choisir avec soin les éléments que l’on veut absolument sécuriser (l’éclairage, les circulateurs de chauffage surtout pour les chaudières et poêles bouilleurs à bois, éventuellement la box et les ordinateurs s’il s’agit d’un bureau, etc). La durée peut elle être beaucoup plus problématique à définir : plus elle est longue et plus la batterie est importante, d’autant qu’à partir d’un certain temps, il faut réalimenter par exemple les congélateurs.

La question à ce stade est donc une question de coût : quel budget veut-on mettre pour pallier les coupures. Personnellement, j’ai eu l’opportunité de trouver un groupe électrogène et je n’ai rien contre les bougies, je n’ai donc pas installé de sécurisation à la maison, même si l’on a chaque année une ou deux coupures durant plus d’une heure et jusqu’à 8 heures. Je devrais peut être installer au moins une petite batterie pour sécuriser le poêle bouilleur si la panne survient durant son fonctionnement, cela éviterait d’en faire une bouilloire (ce qui est impressionnant, on entend le gaz cavaler dans les tuyaux inox) puis de risquer de détériorer l’échangeur.

Dans certaines installations, les panneaux rechargent directement la batterie au travers d’un régulateur de charge. Dans d’autres, ils sont raccordés à un onduleur injection réseau qui produit du courant alternatif.

Dans les deux cas, les onduleurs disposent d’une entrée acceptant le courant alternatif pour charger les batteries via un groupe électrogène ou le réseau -c’est la partie chargeur- en cas de manque de production d’énergie par les panneaux.

La batterie peut n’être utilisée qu’en cas de coupure de courant, mais on peut aussi l’utiliser pour augmenter son auto-consommation : la charge en journée et l’utiliser la nuit pour éviter de prélever sur le réseau autant que possible. De mon point de vue, sauf problématique particulière de coupures fréquentes (ex : chaudière qui ne redémarre pas) ou gênantes (ex : serveur informatique HS, une partie des données est perdue…), la batterie virtuelle est une solution moins onéreuse et beaucoup plus souple.

Dans le cas où l’on a choisi d’utiliser la batterie et le réseau en même temps, si la demande est trop élevée ou que la batterie est complètement déchargée :

1 – certains de ces onduleurs basculent sur le réseau pour fournir l’énergie demandée. C’est le cas des onduleurs hybrides d’entrée de gamme : ils alimentent le réseau domestique comme le fait une installation hors réseau, et lorsque la batterie est vide, ou la puissance demandée trop importante, ils basculent vers le réseau. La plupart de ces kits ne peut pas injecter du tout sur le réseau, ce qui veut dire qu’une partie de l’énergie que l’on pourrait produire ne l’est pas parce que les batteries sont pleines et qu’on n’a pas besoin de tout ce que les panneaux pourraient produire.

2 – certains onduleurs peuvent prélever sur le réseau ou le groupe uniquement la quantité d’énergie manquante par rapport au besoin des consommateurs.

Pour remplir ces fonctions, les onduleurs utilisent des technologies différentes, voire plusieurs technologies. Les coûts des équipements sont donc fonction de leurs possibilités.

Certains équipements remplissent aussi le rôle de régulateur de charge. On parle alors d’onduleurs hybrides.

Généralement, ces onduleurs premier prix font le buzz, mais sont de gros consommateurs d’énergie : plus d’1 kWh par jour, c’est à dire autant qu’un réfrigérateur. Ils ne disposent pas d’un mode économique (mise en veille lorsqu’il n’y a pas de consommation) fonctionnelles sur une installation domestique moderne. Nous ne les conseillons que dans des cas très particuliers.

A noter que de tels kits peuvent aussi être utilisés si l’on veut sécuriser le fonctionnement d’une installation.

Je reviens sur les différentes installations possibles en fonction des typologies de produits dès que j’ai un moment . Dans l’intervalle, n’hésitez pas à appeler.

Les kits PVT ‘hybrides’

Les panneaux PVT sont des panneaux photovoltaïques dont la face arrière est équipé d’un réseau hydraulique pour collecter aussi de la chaleur. Le nom PVT signifie PhotoVoltaïque et Thermique.

Le but initial est de refroidir le panneau photovoltaïque qui produit plus à froid qu’à chaud.

• Si vous prenez la fiche technique d’un panneau, vous verrez qu’il existe un certain nombre de paramètres où la température intervient, par exemple le coefficient de température de Voc. En première approche, il indique la perte de tension quand la température augmente (réciproquement l’augmentation de tension quand la température baisse). Il faut faire attention en montagne de garder suffisamment de marge par rapport à la tension admissible des équipements : on peut gagner 15 à 20 % de tension (donc de puissance) s’il fait -20° par rapport aux valeurs nominales. De même, on perdra sous le soleil , lorsque le panneau est bien chaud, aux alentours de 65°, environ 15 à 20 % de tension (donc de puissance). Vous trouverez un petit entrefilet sur le sujet sur cette page de wikipédia. Donc pour faire de l’eau chaude sanitaire, le panneau hybride ne refroidira pas vraiment de manière efficace le panneau photovoltaïque, d’autant que pour y arriver, … il faut isoler le panneau.

J’y vois trois applications principales :

1 – C’est donc un panneau qui convient particulièrement bien au chauffage d’une piscine (le réseau fluide restera à une température relativement basse, celle de la piscine) ou à du chauffage par plancher chauffant, de préférence en plancher solaire direct (pour que la température du fluide reste voisine de celle du plancher, donc basse). Mais pour le chauffage, on ne refroidit les panneaux que l’hiver, et pas l’été quand ils sont le plus chaud.

2 – Ce produit est aussi judicieux sur les espaces limités : installés sur le toit de la cabine d’une péniche ou d’un bateau, il fournira à moindre encombrement à la fois de l’énergie électrique et un peu d’eau chaude.

3 – Enfin, il peut répondre aux exigences d’un Architecte des Bâtiments de France et présente un avantage visuel intéressant : on a un seul aspect de panneaux sur le toit.

En contrepartie, il présente quelques inconvénients :

Son coût, plutôt élevé, et son rendement thermique, plutôt faible.

On le voit souvent proposé dans des kits chauffe-eau, ce qui réduit la performance photovoltaïque des panneaux puisque pour chauffer de l’eau sanitaire, le panneau devra monter à plus de 60°. Du coup, ces panneaux sont isolés sur leur face arrière et finalement on fait en partie l’inverse de ce qui était prévu à l’origine : on isole pour qu’il chauffe mieux au lieu de refroidir le panneau photovoltaïque…

Si l’on en a la possibilité, hormis pour le chauffage de piscine et de plancher solaire direct, il est à notre avis plus judicieux et efficace de choisir des solutions séparées : l’une pour produire de l’énergie thermique, l’autre pour produire l’énergie électrique.