Comment fonctionne un onduleur solaire ?
Comment fonctionne un onduleur solaire ?
Avec l'intérêt croissant pour les sources d'énergie renouvelables à travers le monde, l'intérêt pour les systèmes solaires a également augmenté à un rythme incroyable. La capacité du soleil à alimenter une maison entière est un énorme avantage pour la protection de l'environnement (pensez à toute l'électricité économisée !) et constitue également une excellente utilisation d'une ressource.
L'énergie solaire utilise la lumière du soleil pour produire une électricité sûre et stable. Si les panneaux photovoltaïques fonctionnent seuls et ne peuvent pas convertir l'énergie cinétique du soleil en puissance utilisable, c'est le travail d'un onduleur.
Dans un système d'énergie solaire domestique, un onduleur est une boîte de la taille d'une mallette qui est discrètement installée à proximité des panneaux solaires. Ils génèrent du courant continu (DC) qui, lorsqu'il passe à travers l'onduleur, sera converti en courant alternatif (AC), c'est le type d'électricité nécessaire pour alimenter les appareils électroniques. Dans ce blog, vous allez en savoir plus sur le fonctionnement d'un onduleur solaire.
Qu'est-ce que l'énergie solaire
Panneaux solaires
Cellules photovoltaïques prises en sandwich entre des couches de matériaux semi-conducteurs tels que le silicone, et enfermées dans un cadre en polymère avec une surface en verre, cela crée un panneau solaire. Mais, en ce qui concerne les systèmes solaires, savez-vous réellement de quoi est composé le système solaire et comment il fonctionne ? Les systèmes solaires se composent de panneaux solaires (ou panneaux photovoltaïques (PV)), d'un onduleur (super important) de fils de connexion et d'un rack pour maintenir tout en place. Ils peuvent également contenir une batterie
Les panneaux solaires doivent être installés à l'angle idéal pour capter autant de lumière solaire que possible.
Les photons de la lumière du soleil dynamisent les différentes propriétés électroniques de la couche, créant un champ électronique. C'est ce qu'on appelle l'effet photoélectrique et produit le courant nécessaire pour générer de l'électricité.
Pour que cette puissance soit utilisable, elle doit d'abord passer par l'onduleur solaire. Le courant entre en courant continu et sort en courant alternatif, à utiliser dans les appareils domestiques ou professionnels, ou à fournir au réseau électrique.
Qu'est-ce qu'un onduleur solaire ?
L'onduleur solaire est l'une des parties les plus cruciales d'un système d'énergie solaire. Les onduleurs solaires convertissent la production d'énergie des panneaux solaires en une forme d'électricité utilisable, qui doit être utilisée dans votre maison ou votre lieu de travail.
Comment fonctionne un onduleur solaire ?
Onduleur solaire résidentiel
Les onduleurs solaires utilisent un système de semi-conducteurs appelé IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors). Ce sont des dispositifs à semi-conducteurs qui, lorsqu'ils sont connectés sous la forme d'un pont en H, oscillent, convertissant le courant continu en courant alternatif. En d'autres termes, les onduleurs solaires fonctionnent en absorbant le courant continu variable, ou sortie CC, de vos panneaux solaires et en le transformant en courant alternatif 120V ou 240V, ou sortie CA. Les appareils de votre maison fonctionnent en courant alternatif et non en courant continu. C'est pourquoi l'onduleur solaire doit modifier la sortie CC collectée par vos panneaux solaires.
Pour être un peu plus technique, le soleil brille sur le panneau solaire (ou cellules photovoltaïques (PV)), qui est constitué de couches semi-conductrices de silicium cristallin ou d'arséniure de gallium. Ces couches sont une combinaison de couches positives et négatives, qui sont reliées par une jonction. Lorsque le soleil brille, les couches semi-conductrices absorbent la lumière et transmettent l'énergie à la cellule PV. Cette énergie circule et les bosses que les électrons perdent, et ils se déplacent entre les couches positive et négative, créant un courant électrique appelé courant continu (DC). Une fois cette énergie générée, elle est soit stockée dans la batterie pour une utilisation ultérieure, soit livrée directement à un onduleur (cela dépend du type de système que vous avez ).
Des transformateurs supplémentaires permettent de transmettre l'énergie vers et depuis le réseau
Si vos panneaux solaires génèrent plus d'énergie que ce dont votre foyer a besoin, tout excès est acheminé vers le réseau. À l'inverse, si votre système solaire ne produit pas assez d'énergie, il peut être alimenté à partir du réseau. Vous pouvez profiter d'un approvisionnement constant et ininterrompu provenant du réseau toute la nuit.
Production d'énergie du système solaire
Lorsque l'énergie solaire est livrée à l'onduleur, elle est au format CC, mais votre maison nécessite de l'électricité CA. L'onduleur récupère l'énergie solaire et la fait passer par un transformateur, qui crache ensuite une sortie CA. Essentiellement, l'onduleur trompe le transformateur en lui faisant croire que le courant continu est en fait du courant alternatif en forçant le transformateur à agir d'une manière comme le courant alternatif - l'onduleur fait passer le courant continu à travers deux transistors ou plus qui s'allument et s'éteignent à des vitesses ultra-rapides et alimentent deux différents côtés du transformateur.
Types d'onduleurs solaires
Il existe six principaux types d'onduleurs disponibles : les onduleurs à chaîne, les onduleurs à chaîne optimisée, les micro-onduleurs, les onduleurs à batterie, les onduleurs centraux et les onduleurs hybrides.
Ils effectuent tous la même tâche, convertissant le courant continu en courant alternatif, mais leur efficacité et leur prix varient.
1. Onduleurs de chaîne
Les onduleurs ont généralement une ou deux entrées, appelées MPPT, Maximum Power Point Tracker.
Chaque ligne de panneaux solaires se connecte via une chaîne indépendante avant de rejoindre le MPPT. L'énergie circule continuellement dans les chaînes à partir des modules PV.
La sortie de toute la chaîne sera perturbée si un panneau individuel est affecté par de l'ombre ou des déjections d'oiseaux.
Pour illustrer : Imaginez que vous marchez sur un tuyau d'arrosage, le débit d'eau ne s'arrêtera pas seulement dans la zone sur laquelle vous marchez, mais le débit le long de l'ensemble du tuyau est affecté.
Les systèmes d'onduleurs de chaîne sont efficaces mais déconseillés dans les zones souvent ombragées par des arbres, des câbles électriques, etc.
Les onduleurs de chaîne sont l'option d'onduleur la plus courante pour un usage résidentiel, et il y a généralement un onduleur de chaîne par installation solaire. Ils sont donc appelés onduleurs à chaîne car une chaîne de panneaux solaires est connectée aux onduleurs.
2. Onduleurs optimisés pour les chaînes
L'onduleur optimisé fonctionne de la même manière que les onduleurs de chaîne. Cependant, chaque panneau a un très petit optimiseur à l'arrière.
Cela rend les panneaux électriquement indépendants les uns des autres, par conséquent, si une unité tombe en panne, l'efficacité du reste du système n'est pas interrompue.
Les onduleurs optimisés Solar Edge fournissent un système de surveillance presque inégalé, garantissant que les propriétaires sont pleinement conscients de sa productivité et de sa consommation à tout moment.
3. Micro-onduleurs
Comme leur nom l'indique, les micro-onduleurs sont de petits appareils fixés à l'arrière de chaque panneau solaire individuel. Le courant continu (DC) est converti au niveau du panneau solaire, ce qui se traduit par une sortie nettement plus élevée. Bien qu'il s'agisse de l'option la plus coûteuse, les micro-onduleurs génèrent généralement jusqu'à 15 % d'énergie en plus que les systèmes en chaîne.
Les micro-onduleurs peuvent optimiser chaque panneau solaire individuellement, ce qui offre plus d'énergie, en particulier dans des conditions ombragées.
Ils n'ont pas de pièces mobiles mais ils sont remplis de polymères, ce qui les rend denses et durables. Leur espérance de vie est de plus de 20 ans, ils dureront aussi longtemps que votre panneau solaire fournira une puissance maximale.
Les micro-onduleurs sont des systèmes haut de gamme qui offrent une qualité de surveillance supérieure. Les propriétaires ont la possibilité de surveiller le système dans son intégralité ou chaque panneau individuellement s'ils souhaitent rester au fait de leurs statistiques de production ou de consommation d'électricité.
4. Onduleurs de batterie
Les onduleurs à batterie sont la meilleure option si vous devez installer ultérieurement une batterie dans votre système solaire, ou si vous souhaitez garder votre batterie séparée des panneaux solaires et utiliser un autre onduleur .Un onduleur à batterie convertit l'alimentation de votre batterie en courant alternatif et l'alimente dans votre tableau de distribution (au lieu de l'alimentation du réseau) dans la mesure du possible
5. Onduleurs centraux
Les onduleurs centraux sont énormes et sont généralement utilisés pour des systèmes qui nécessitent des centaines de kilowatts (ou même parfois des mégawatts) de volume. Ils ne sont pas destinés à un usage résidentiel et ressemblent à une grande armoire métallique, chaque armoire pouvant gérer environ 500 kW de puissance. Ils sont généralement utilisés à des fins commerciales pour des installations à grande échelle ou des fermes solaires à grande échelle.
6. Onduleurs hybrides
Les onduleurs hybrides, également appelés onduleurs multimodes, vous permettent de connecter des batteries au système solaire. Il s'engage avec la batterie connectée via un couplage CC (lorsque l'énergie solaire et la batterie utilisent un onduleur et que le CC du le panneau solaire charge la batterie via un chargeur DC) et son électronique organisent la charge et la décharge de la batterie.
La différence entre le courant continu et le courant alternatif
Processus d'onduleur solaire
Tous les appareils électroniques commerciaux et les gros appareils électroménagers utilisent l'alimentation CA, le courant alternatif.
C'est le travail de l'onduleur solaire de convertir l'énergie en courant continu récoltée à partir de la lumière du soleil en électricité en courant alternatif.
DC – Courant continu
Le courant circulant dans une direction correspond au courant continu (CC) et correspond au type d'énergie fournie par les cellules solaires et les batteries.
Par exemple :
Une lampe de poche contient une boucle électrique continue appelée circuit électrique qui relie l'amplificateur, la batterie et l'interrupteur. L'énergie électrique est systématiquement délivrée de l'ampoule à la pile jusqu'à épuisement de son énergie.
Ceci est un exemple typique d'un appareil électronique qui utilise du courant continu ; les téléphones portables et les ordinateurs portables en sont d'autres.
Le courant continu s'affiche sous la forme d'une ligne droite sur l'écran de l'oscilloscope.
CA – Courant alternatif
Le courant qui change constamment de direction est le courant alternatif (CA) et est le type de source d'alimentation utilisé par tous les appareils commerciaux et domestiques.
Il a une fréquence de 50-60Hz (Hertz), qui est égale au nombre de fois que le courant change de direction par seconde.
Par exemple :
Un câble reliant une prise électrique à des lampes est bourré d'électrons. Vous vous demandez peut-être comment ils alimentent l'ampoule s'ils changent constamment de direction.
Lorsque l'alimentation est allumée, chaque électron vibre rapidement d'avant en arrière, convertissant l'énergie électrique en énergie thermique. Cette opération fait chauffer le filament et faire briller l'ampoule.
Contrairement au courant continu, les électrons n'ont pas besoin de transférer de l'énergie dans un circuit continu, ils fonctionnent en sautant de haut en bas au même endroit.
Qu'est-ce qu'un MPPT ?
Le suivi du point de puissance maximale est le canal d'entrée trouvé sur l'onduleur de chaîne. Son but est de maximiser l'énergie cinétique disponible de la chaîne de panneaux solaires pendant l'utilisation.
Les onduleurs sans MPPT souffrent lorsque les conditions d'ensoleillement et de température des cellules ne sont pas optimales, affectant ainsi la quantité d'énergie récoltée.
Le MPPT surveille de près le courant et la tension, poussant l'onduleur à fonctionner à son niveau le plus élevé à tout moment, augmentant ainsi les rendements énergétiques.
Des onduleurs MPPT simples et doubles sont disponibles ; ce dernier offre une meilleure flexibilité de conception du système et une plus grande récupération d'énergie.
La plupart des systèmes ne nécessitent qu'un seul onduleur ; les grands systèmes industriels en emploient plusieurs.
Pour des performances optimales, faites correspondre les watts de sortie maximum de l'onduleur à la sortie attendue du réseau.
Qu'est-ce qui fait un bon onduleur solaire ?
Lorsque vous considérez les nombreuses marques, types et tailles d'onduleurs différents, il y a quelques éléments que vous pouvez surveiller lorsqu'il s'agit de bons onduleurs solaires.Ceux-ci incluent :
L'onduleur solaire est-il homologué CEC ?
Le régulateur d'énergie propre dispose d'une liste d'onduleurs approuvés par le CEC qu'il est extrêmement important d'examiner. Être approuvé par le CEC signifie qu'il est adapté et approuvé, et qu'il est de bonne qualité.
Quelle est la meilleure taille d'onduleur solaire ?
C'est une question qui a dérouté beaucoup de gens. Pour la meilleure clarification que nous puissions fournir, il est préférable d'obtenir un onduleur capable de gérer la puissance maximale qu'un système d'énergie solaire peut produire. Par exemple, si vous avez besoin d'un système d'alimentation solaire de 3 kW, vous aurez besoin de panneaux de 3 kW et d'un onduleur solaire de 3 kW. Assurez-vous que la puissance nominale de votre onduleur en kilowatts est égale ou supérieure à la sortie du panneau solaire.
L'onduleur solaire est-il résistant aux intempéries ?
Il s'agit d'une question clé à prendre en compte lorsque vous envisagez l'emplacement de votre onduleur. S'il est résistant aux intempéries, cela vous offre évidemment un peu plus de flexibilité en ce qui concerne le placement, mais si ce n'est pas le cas, vous devrez peut-être envisager de vous procurer une cage résistante aux intempéries pour vous protéger. C'est-à-dire que plus votre onduleur solaire est protégé, plus il durera longtemps et mieux il sera performant. Consultez les spécifications des onduleurs solaires qui vous intéressent et l'endroit où vous prévoyez d'installer l'onduleur solaire.
L'affichage de l'onduleur solaire
Jetez un coup d'œil à l'écran de l'onduleur solaire et voyez combien d'informations sont disponibles pour être visualisées directement sur l'onduleur, ou s'il existe une option de surveillance à distance (par exemple, à partir d'une console dans votre maison). Certaines des informations qui peuvent être contenues sur l'affichage incluent quelque chose ci-dessous.
Combien d'heures votre système a-t-il produit de l'électricité ?
Le nombre de kilowatts (kW) que votre système génère actuellement.
La quantité d'énergie (kilowattheures) produite quotidiennement par le système
La quantité d'électricité (kilowattheures) que votre système a générée depuis son installation.
Il existe même des options à distance pour vos appareils mobiles ou vos ordinateurs, cela dépend donc de votre budget et de vos besoins en matière d'affichage.
Assurez-vous de lire attentivement les caractéristiques nominales des onduleurs solaires : elles sont évaluées en termes d'entrée CC et de sortie CA, alors assurez-vous de sélectionner un système qui répond à vos besoins.
Garantie de l'onduleur solaire
La plupart des onduleurs connectés au réseau durent généralement entre 10 et 20 ans. En réalité, ils devraient tous durer au minimum 10 ans. Cela dépend de l'onduleur, les garanties durent généralement environ 5 à 12 ans avec une option d'extension moyennant un coût supplémentaire. Découvrez l'onduleur que vous souhaitez acheter et ses caractéristiques, et évaluez la nécessité d'une garantie plus longue que ce qui est proposé - rappelez-vous toujours que plus la garantie de l'onduleur est longue, plus vous bénéficiez d'une protection.
Conclusion
Les onduleurs solaires fonctionnent en captant les signaux basse tension et haute intensité des panneaux solaires photovoltaïques et en les convertissant en courant alternatif haute tension (AC). Le meilleur type d'onduleur dépend de votre application prévue, de la taille du générateur solaire et de votre budget. Nous vous recommandons d'opter pour le meilleur onduleur que vous pouvez vous offrir, il durera aussi longtemps que votre système, nécessitera peu ou pas d'entretien et augmentera le potentiel de rendement énergétique de votre panneau solaire.
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