Une installation photovoltaïque n’est pas uniquement composée de panneaux solaires, mais de plusieurs composants électriques et mécaniques qui permettent d’assurer les fonctions suivantes :

• Production d’électricité,
• Acheminement de l’électricité sur votre tableau électrique
• Optimisation de la production électrique (Tracker)
• Sécurité de l’installation face au risque électrique et au réseau électrique,
• Tenue mécanique sur le toit de votre bâtiment.

Cet article présente succinctement le fonctionnement d’une installation photovoltaïque et de ses composants

L’installation solaire est composée :

• D’un champ photovoltaïque, c’est à dire, plusieurs panneaux solaires raccordés électriquement entre eux,
• D’un système de montage qui permet de rendre solidaire le champ photovoltaïque de la toiture afin que votre installation résiste aux agressions du vent et de la neige,
• De câbles de courant pour acheminer l’énergie jusqu’au tableau électrique ou cette énergie pourra être consommée par vos équipements.
• D’un coffret électrique courant continu
• D’un onduleur ou de plusieurs micro-onduleurs
• D’un coffret électrique courant alternatif, dernier composant que l’on vient brancher sur le tableau électrique du bâtiment.

C’est lui qui assure la bonne tenue du champ photovoltaïque sur la toiture. Il existe de nombreuses façons de fixer un champ photovoltaïque sur une toiture en fonction du type de toit (Toiture à pente ou toiture terrasse) et du type de couverture (Tuile, ardoise, fibrociment, bac acier…). Retrouvez ici les critères pour qu’une toiture puisse accueillir l’installation.

Ce document évoque les solutions offertes par K2 system pour quelques types de toiture qu’on retrouve régulièrement.

• Pour les toitures inclinées :
  • Tôles ondulées en fibrociment,
  • Bac acier
  • Tuile mécanique
  • Couverture joint debout

Les 4 systèmes de montage reposent sur le même principe. Le panneau est maintenu attaché à un rail par une pince. Le rail est maintenu soit à la couverture (bac acier et joint debout) soit à la charpente (Tôle ondulée et tuile mécanique par l’intermédiaire d’un crochet qui fait la liaison entre la toiture et le rail.

• Pour les toitures terrasses :

Le système est posé sur la toiture puis lesté avec des blocs de béton dont la masse et la répartition est déterminé par un logiciel.

Les systèmes de montage permettent de réaliser différentes configurations possibles d’orientation pour les panneaux solaires : Sud, Est ouest, incliné ou à plat suivant les besoins définis avec les clients.

C’est le générateur d’électricité, celui qui produit l’électricité à partir du soleil, ou plus exactement des photons qu’il reçoit du soleil. Un champ photovoltaïque est composé de plusieurs panneaux raccordées électriquement entre eux.

Chaque panneau est composé de cellules photovoltaïques (les motifs géométriques carrés ou rectangles que l’on aperçoit à la surface des panneaux) raccordées électriquement entre elles, qui, exposé à la lumière du soleil, permettre de produire un courant continu.

A la sortie du panneau, les caractéristiques de l’électricité produite ne sont pas adaptées pour être utilisé par nos équipements électriques ou pour être injecté sur le réseau.

Le courant doit être transformé en courant alternatif à 50Hz à une tension de 230V.

Il existe de très nombreux fabricants de panneaux photovoltaïques et chaque fabricant possède sa propre gamme de produits.

Les panneaux de dernière génération ont une puissance d’environ 410 Wc et un rendement supérieur à 20%, c’est-à-dire qu’il transforme un peu plus de 20% de l’énergie solaire reçue en énergie électrique.

La production du champ photovoltaïque dépendra en particulier de son exposition face au soleil (Inclinaison et orientation du champ photovoltaïque), de l’ensoleillement, mais également de la température des cellules photovoltaïques qui perdent en efficacité quand la température augmente.

Il se positionne juste après le champ photovoltaïque. Il regroupe les éléments suivants :

• Un interrupteur sectionneur qui permet d’isoler le champ photovoltaïque du reste de l’installation,
• De parafoudre qui protége l’installation en toiture,
• De fusibles qui permettent de protéger les panneaux photovoltaïques des surintensités notamment en cas de remonté de courant d’une chaine vers une autre. Ce dispositif n’est pas toujours requis notamment pour les petites installations. Le coffret présenté en illustration n’en possède pas.
• La mise à la terre des panneaux et de la structure de montage.

A noter que le coffret de protection courant continu n’est pas nécessaire lorsque votre installation est équipée de micro-onduleurs. Les onduleurs sont présentés dans le section suivante.

C’est un organe essentiel de l’installation photovoltaïque. Sans lui, il n’est pas possible d’utiliser l’électricité produite par les panneaux solaires.

Les principales fonctions de l’onduleurs sont les suivants :

• Transforme le courant continu en courant alternatif compatible avec le réseau électrique et les équipements électriques. Les panneaux photovoltaïques produisent un courant continu qui est transformé par l’onduleur en courant alternatif à la fréquence de 50 Hz et une tension de 230V.
• Contient le dispositif de tracker dit MPPT (Maximum Power Point Tracker) qui permet d’optimiser la production des panneaux solaires en les faisant fonctionner au point de tension et d’intensité qui maximise l’énergie produite.
• Dispositif de découplage qui permet d’arrêter la production d’énergie en cas d’anomalie sur le réseau.

L’onduleur de chaine est placé après le coffret de protection DC. Lorsque l’installation photovoltaïque possède plusieurs champs photovoltaïques exposés différemment, il faut un onduleur avec plusieurs tracker pour que chaque champ solaire soit optimisé avec son propre tracker.

Dans le cas d’une installation réalisée avec des micro-onduleurs, la transformation en courant alternatif est réalisé directement à la sortie des panneaux. Dans cette configuration, l’installation d’un coffret DC est inutile.

Les micro-onduleurs sont placés au niveau du champ photovoltaïque sous les panneaux et permettent de mieux gérer l’énergie produite par les panneaux notamment lorsque le champ photovoltaïque est exposé à des ombres à certaines périodes de la journée.

Par ailleurs les micro-onduleurs ont des durées de vie supérieure aux onduleurs de chaine.

Voici un article sur le site d’un fournisseur de micro-onduleurs avec lequel nous travaillons.

C’est le pendant du coffret DC pour la partie courant alternatif de l’installation. Il se positionne juste après l’onduleur et se raccorde sur le tableau électrique du bâtiment.

Toute l’installation électrique doit être réalisé conformément aux normes électriques et en particulier la norme UTE C 15-712 spécifiquement dédiée aux installations photovoltaïques.