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Dimensionnement de l'onduleur
Les caractéristiques courant-tension du champ PV aux conditions limites de température doivent entrer dans la plage de tensions d'entrée de l'onduleur et a fortiori dans celles de son MPP tracker, et ne pas dépasser le courant maximum admissible. Pour optimiser le fonctionnement du système dans la durée, on choisira un point de fonctionnement autour de la tension de chaîne la plus fréquemment relevée, par exemple 600 V, afin d'éviter de faire travailler l'onduleur en surcharge, ce qui générerait un vieillissement prématuré.
Méconnaissance de la mise à la terre fonctionnelle d'une polarité CC
Certains modules PV (couche mince, électrodes arrière…) nécessitent la mise à la terre fonctionnelle d'une de leurs polarités du circuit en courant continu, sans quoi ils subissent une dégradation. Cette mise à la terre requiert une isolation galvanique entre les circuits CC et CA, généralement assurée par un onduleur avec transformateur.
Cette configuration doit être mentionnée dans la documentation fournie par le fabricant de modules et transmise à ses distributeurs. Elle fait partie des recommandations du guide UTE C15-712-1 depuis 2010.
Découplage récurrent dû à la fluctuation de la tension réseau
L'électricité produite en sortie d'onduleur se doit de respecter les valeurs de tension et de fréquence admises par le réseau de distribution d'électricité, soit 230 V et 50 Hz en monophasé. Il arrive que le réseau local connaisse des perturbations fréquentes se traduisant par des valeurs en dehors de la plage de valeurs nominales, ce qui active la protection de découplage de l'onduleur qui se met en sécurité. Généralement, l’onduleur se remet automatiquement en service dès retour à la norme de ces paramètres. En revanche, si la routine de l'onduleur est d'attendre le jour suivant pour se remettre en route, les pertes de production peuvent être conséquentes.
Surchauffe
Un onduleur contient des composants électroniques pouvant être endommagés par des températures élevées. Pour cette raison, il réduira sa puissance en abaissant son point de fonctionnement pour les protéger jusqu'à se mettre en sécurité au-delà d'un certain seuil de température. La ventilation des onduleurs est un point-clé pour une exploitation du système satisfaisante.
Défaut d'isolement
Un onduleur dispose d'un contrôleur d'isolement qui vérifie l'absence de défaut à la terre côté courant continu avant de démarrer.
Défauts du système d'acquisition de données
Si ce type de défaut n'est pas développé dans cette étude, il l'est dans de nombreuses sources documentaires. Une panne du système d'acquisition n'entraîne pas de défaillance particulière du système PV mais peut masquer un dysfonctionnement ayant pour conséquence une perte de production par défaut dans le suivi de production et dans la remontée des alarmes. Les sources de pannes des systèmes d'acquisition de données sont généralement celles des systèmes d'information (problème de connexion internet ou GPRS, coupure de courant, mauvais paramétrage de l'enregistreur de données ou datalogger…), et donnent lieu à de fréquentes interventions en maintenance curative pour rétablir la communication.
Recommandations pour éviter les défauts relatifs à l'onduleur
Conception
- S'assurer de l'adéquation des tensions d'entrée de l'onduleur et de son MPP tracker aux tensions du champ PV aux valeurs limites de température
- S'assurer que le point de fonctionnement du champ PV est situé dans les plages de rendement maximum de l'onduleur
- Éviter de surcharger l'onduleur pour rester dans ses plages de fonctionnement optimal
- UTE C15-712-1 : Minimiser les chutes de tension entre l'onduleur et le point de livraison (3 % maximum, 1 % recommandé) pour éviter les découplages en lien avec la tension réseau
- Préférer des onduleurs semi-centralisés pour limiter les pertes de production en cas de panne mais aussi faciliter la maintenance
- UTE C15-712-1 : Choisir obligatoirement un onduleur avec transformateur si la mise à la terre fonctionnelle est requise côté CC
- En cas de proximité avec un consommateur perturbant la fréquence réseau, s'assurer de la possibilité de régler la fréquence de sortie de l'onduleur pour éviter un découplage intempestif (dans le respect des valeurs admises)
- Préférer une entrée CC par chaîne et sélective vis-à-vis du contrôleur d’isolement pour éviter de mettre en défaut tout le champ PV en cas de défaut sur une chaîne
Réalisation
- Au moment de la réception de l’offre de raccordement, vérifier que le réglage en tension du poste de transformation public ne va pas générer des déconnexions intempestives de l’onduleur (cas du réseau rural en bout de ligne avec une tension réglée au-dessus des valeurs nominales)
- UTE C15-712-1 : Installer les onduleurs dans un local ventilé, accessible et hors poussière (plumes, paille, chantier…),
- UTE C15-712-1 : Prévoir un espacement entre onduleurs pour assurer une dissipation suffisante de la chaleur...
Exploitation
En maintenance préventive :
- UTE C15-712-1 : Dépoussiérer l'onduleur et nettoyer ses filtres de ventilation
- UTE C15-712-1 : Dépoussiérer le local onduleur et nettoyer ses grilles de ventilation
En maintenance curative :
- Pour la recherche de défaut d'isolement, mesurer les résistances d'isolement Riso +/terre et -/terre au mégohmètre une zone après l'autre (nécessité d'avoir un plan de câblage des modules)
- Envisager la possibilité d'installer un système de réenclenchement à distance en cas de défaut récurrent
Références normatives
Pour les références normatives suivantes, veuillez consulter l’étude « Dysfonctionnements électriques des installations photovoltaïques : points de vigilance » (p.28-29) :
- NF EN 62109-2 : 2012 : Sécurité des convertisseurs de puissance utilisés dans les systèmes photovoltaïques - Partie 2 : exigences particulières pour les onduleurs
- NF EN 50530 : 2010 : Efficacité globale des onduleurs photovoltaïques raccordés au réseau
- DIN VDE V 0126-1-1 : 2013 : Dispositif de déconnexion automatique entre un générateur et le réseau public à basse tension