Chapitre 2
Dimensionnement d’une installation photovoltaïque : le champ photovoltaïque et les onduleurs
Le dimensionnement du champ photovoltaïque, c’est-à-dire l’organisation électrique des modules en branches parallèle de modules montés en série, constitue une étape fondamentale du dimensionnement d’une installation, et peut ne pas être aussi simple qu’il n’y parait.
La tension de fonctionnement maximale des équipements, en particulier les modules, est le premier critère à vérifier. Pour la majorité des modules sur le marché, celle-ci est de 1 000 V, mais il n’est plus rare aujourd’hui de trouver des modules certifiés pour pouvoir fonctionner jusqu’à 1 500 V, ces modules étant plutôt utilisés pour les projets de centrales au sol. Dans ce cas, les protections électriques doivent également être conçus pour cette tension de fonctionnement. Quel que soit l’onduleur choisi, la longueur maximale des strings (le nombre de modules par branche) sera dépendante de cette tension.
Viennent ensuite les caractéristiques des onduleurs et leur compatibilité avec le champ de modules. Dans archelios™ PRO, le champ de modules correspond à un groupe de modules, qui peut être automatiquement défini comme l’ensemble des modules qui présentent la même orientation et la même inclinaison. L’utilisateur a également la possibilité de créer des groupes pour tenir compte d’autres paramètres ou contraintes, comme un ombrage proche par exemple. La compatibilité du champ avec les caractéristiques suivantes de l’onduleur doit être vérifiée :
La puissance de l’onduleur
La puissance de l’onduleur doit correspondre à la puissance du champ photovoltaïque. Le choix entre le surdimensionnement (puissance onduleur > puissance modules) ou le sous-dimensionnement (puissance onduleur < puissance modules) dépend de la configuration du champ, de la localisation de la centrale, du vieillissement des modules, etc. et résulte d’une optimisation entre les pertes par écrêtage (qui augmentent avec le sous-dimensionnement) et l’économie réalisée sur l’achat des onduleurs. Un outil spécifique d’archelios™ PRO permet de réaliser cette d’optimisation. Un article spécifique y sera consacré.
La tension maximale admissible
La tension de circuit ouvert du champ photovoltaïque doit toujours être inférieure à cette tension maximale, au risque d’endommager l’onduleur. La tension de circuit ouvert du champ photovoltaïque est donc calculée pour des températures basses (la tension augmente quand la température du module diminue), qui dépendent de la localisation. Ce critère (avec la tension maximale de fonctionnement des équipements) permet de fixer la longueur maximale des strings. La température minimale de fonctionnement est éditable dans les paramètres d’archelios™ PRO.
Le courant maximal admissible par l’onduleur
Le courant du champ photovoltaïque doit être inférieur à cette limite.
La plage de fonctionnement MPPT de l’onduleur
Il s’agit des limites de tension minimale et maximale au-delà desquelles la fonction de recherche du point de fonctionnement maximal (MPPT ou Maximum Power Point Tracking) n’est pas assurée. Si la tension au point de fonctionnement maximal est en-dehors de cette plage, le point de fonctionnement sera décalé par l’onduleur, occasionnant une perte. La tension minimale MPPT est confrontée à la tension MPPT du champ, pour une température de module élevée, la tension diminuant quand la température du module augmente. Tout comme la température minimale, cette température maximale est éditable dans archelios™ PRO.
Bien entendu, archelios™ PRO permet de vérifier l’ensemble de ces critères de validité, au moment du choix des onduleurs.
Mais ce qui distingue archelios™ PRO est la fonctionnalité permettant de choisir les onduleurs compatibles parmi les centaines de références d’un fabricant, simplement à partir du nombre de modules souhaité pour le champ photovoltaïque. Toutes les configurations valides sont ainsi proposées au concepteur dans l’ordre décroissant du nombre de modules, qui a la possibilité de filtrer ces configurations par puissance d’onduleurs ou longueur de chaîne.
Article rédigé par Ismaël LOKHAT, Responsable Scientifique Cythelia Energy
