Une installation photovoltaïque est un générateur d’électricité qui nécessite de s’entourer de multiples précautions face aux risques liés à une installation électrique. Son montage sur un bâtiment – en toiture ou en façade – occasionne des risques additionnels et implique des mesures de sécurité complémentaires.
En France, en raison des prix respectifs de vente du courant photovoltaïque produit et d’achat d’électricité au réseau, il est actuellement plus rentable de vendre au réseau la totalité de l’électricité photovoltaïque produite sur un bâtiment que de l’autoconsommer.
Cependant, cette situation ne va pas durer, car nous approchons rapidement de la « parité réseau », c’est-à-dire du moment où prix de vente du photovoltaïque et prix d’achat de l’électricité au réseau deviennent égaux. Il sera, alors, rentable d’utiliser directement sa propre production d’électricité durant certaines périodes tarifaires et de la vendre au réseau à d’autres périodes.
En construction neuve, les installations électriques peuvent se complexifier considérablement si l’autoconsommation s’effectue en courant continu pour éviter les pertes dues à l’onduleur, ou si elle s’accompagne d’un stockage en batteries pour pratiquer les meilleurs arbitrages tarifaires possibles. En neuf comme en existant, si l’installation s’accompagne d’un stockage dans des batteries pour optimiser autoconsommation et vente, tout devient nettement plus complexe.
Le principe technique
Un panneau ou module photovoltaïque est formé de cellules en matériau semi-conducteur. En éclairant une cellule photovoltaïque, la lumière solaire suscite l’apparition d’un courant continu d’une puissance de quelques ampères sous une tension de quelques centaines de millivolts entre les deux faces de la cellule : l’une présentant un excès d’électrons (dite « face dopée n »), l’autre présentant un déficit d’électrons (« face dopée p »). Monter des cellules photovoltaïques en série, revient à constituer des chaînes (« strings »), ce qui augmente la tension du courant continu produit. Monter plusieurs strings de même tension en parallèle augmente « l », donc la puissance disponible qui est le produit de l’intensité par la tension. Un générateur photovoltaïque est donc, à la base, constitué du montage en série et en parallèle de modules photovoltaïques.
Ensuite, le courant continu produit doit être transformé en courant alternatif pour être exploitable. Ce rôle est dévolu à l’onduleur, qui peut être seul ou multiple. Les installations comprenant un seul onduleur, (6 kWc au maximum à partir de 1 à 3 string de panneaux en parallèle) ont l’inconvénient de s’arrêter au moindre défaut de l’onduleur. En contrepartie, elles ont l’avantage de limiter les appareillages de protection en courant continu à la coupure amont de l’onduleur. Les installations comportant plusieurs onduleurs réduisent le risque de perte de production. C’est la règle pour les installations de 6 à 250 kW. Au-delà de 250 kW, le raccordement de l’installation au réseau s’effectue à travers un transformateur- élévateur de tension qui permet de passer de la basse à la moyenne ou haute tension.
Deux schémas sont possibles dans le cas des installations multi-onduleur : soit un onduleur par string, soit plusieurs onduleurs mutualisés. Dans le premier cas, une gestion individuelle permet d’installer des onduleurs de puissance plus réduite que si les strings étaient raccordés en parallèle. À l’inverse, mutualiser les onduleurs permet de centraliser la gestion, faciliter la maintenance, optimiser le temps de fonctionnement de chaque onduleur et son rendement. Celui-ci varie, en effet, avec sa charge électrique et est optimal pour sa charge nominale. Mutualiser les onduleurs permet de les mettre en route les uns après les autres au fur et à mesure que la puissance de l’installation augmente, et de les arrêter l’un après l’autre, lorsque la puissance baisse.
Les indispensables coupures et protections
Côté sécurité, trois types de coupures doivent être présents sur des installations photovoltaïques : le sectionnement pour faciliter la maintenance, la coupure d’urgence et la coupure « pompiers ». Sur les installations domestiques de 5 kWc maximum, ces trois types de coupures sont confondus. Le sectionnement vise à assurer une protection effective des intervenants en les séparant du générateur photovoltaïque. Si le générateur est constitué de plusieurs groupes de panneaux, il faut prévoir un sectionnement par groupe, afin de[…]
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