FORMATION EN SYSTEME ON-GRID
CHAPITRE I : Etude théorique et dimensionnement
du système ON -GRID
Introduction
Une installation photovoltaïque raccordée au réseau permet de produire de l’électricité pour l’injecter sur le
réseau électrique nationale. Ainsi la totalité de la p roduction électrique est utilisée par les consommateurs
proches. Au Maroc, l’injection au réseau publique n’est pas encore autorisée, pour cette raison l’utilisation
d’un limiteur d’injection est indispensable afin d’optimiser l’autoconsommation et piloter l’installation
photovoltaïque.
L’installation d’un système photovoltaïque nécessite le respect de normes électriques et architecturales. Dans ce
chapitre nous définissons en détail les composants du système photovoltaïque rac cordé au réseau et leur rôle.
I. L’autoconsommation et l’autoproduction
1. L’autoconsommation
L’autoconsommation photovoltaïque est la consommation sur place de l’électricité solaire produite par
l’installation photovoltaïque. On met en place un compteur capable de détecter un retour de courant vers le
réseau électrique et le bloquer, on parle de limiteur d’injection et de Smart Meter.
2. L’autoproduction
L’autoproduction est le fait qu’un consommateur produit son besoin en électricité par son propre installation
photovoltaïque.
Si la production électrique est supérieure à la consommation sur une période donnée, l’énergie autoconsommée
sera égale à la consommation. Le surplus de production sera alors consommé par d’autres consommateurs
raccordé s au réseau. Si la production électrique est inférieure à la consommation sur une période donnée,
l’énergie autoconsommée sera égale à la production. Un complément d’approvisionnement électrique
provenant du réseau sera alors nécessaire.
Variation de la production et la consommation d’un site en fonction du temps
II. Systèmes PV raccordés réseau
1. Systèmes avec vente du surplus
2. Systèmes avec Vente du total
3. Les composantes d’un système photovoltaïque raccordé au réseau
Un système solaire photovoltaïque raccordé au réseau comprend des panneaux solaires montés
en séries ou en parallèle ou une combinaison entre les deux, des câbles, un onduleur, un compteur
énergétique et un coffret DC et AC. Cette partie est basée sur la référence .
III. Câblage
Les câbles utilisés au raccordement des panneaux photovoltaïques sont généralement isolés, conçus
en cuivre multibrin étamé ce qui permet d’éviter au maximum les pertes d’énergie par effet de
joule et les pertes d’énergies engrangées. Ils sont résistants aux UV et aux intempéries. Et Ils sont
généralement posés à l’extérieur et ils peuvent être utilisés dans une large plage de température.
Ces câbles doivent respecte s plusieurs contraintes re glementaires re sume es dans le guide
de l’UTE C32-502. Ils doivent être conçus pour fonctionner à des températures ambiantes.
Câbles solaires photovoltaïques
1. La longueur des câbles photovoltaïques
La longueur des câbles dépend la distance entre les différents éléments de l’installation ainsi que la tension
et l’intensité du courant acheminé.
2. Section du câble solaire
Le choix de la section des câbles dépend de l’intensité du courant (A) et de la distance à parcourir. Mais
généralement la section standard d’un câble solaire au marché est comprise entre 4 et 6 mm².
3. Les connecteurs
Leurs rôle est d’assurer les interconnexions entre les différents composants des systèmes Le modèle de
connecteur solaire le plus commun est le connecteur MC4 qui sont résistants aux intempéries et adaptés à un câble
qui est à double isolant et résistant aux UV.
Connecteurs
4. Le câblage des modules photovoltaïque
4.1. Câblage en série
Pour réaliser ce regroupement, on relie le côté positif d’un panneau au côté négatif de l’autre à conditions que
les deux panneaux doivent avoir le même ampérage.
Câblage en série des panneaux photovoltaïques
4.2. Le câblage en parallèle
Pour réaliser ce regroupement, on relie la borne positif d’un panneau à la borne positive de l’autre, et on relie
les côtés négatives à conditions que panneaux doivent avoir le même voltage afin d’éviter le court -circuit.
Câblage en parallèle des panneaux photovoltaïques
IV. Onduleur solaire
Un onduleur transforme le courant continu produit par les installations photovoltaïques en courant alternatif
qui peut ensuite être réinjecté sur le réseau de distribution électrique. Il est sous la forme d’un boîtier
métallique muni d’un radiateur ou d’un ventilateur et généraleme nt placé le plus près possible des modules
photovoltaïques pour réduire les pertes d’électricité.
Les onduleurs connectés au réseau « On-Grid » ont des contrôleurs de charge intégrés et ils peuvent être sans ou
avec transformateur.
Aujourd’hui, les meilleurs onduleurs atteignent des pics de rendement de 98%, le rendement moyen est
95,2%.
1. Le rôle de l’onduleur
Un onduleur photovoltaïque doit effectuer plusieurs fonctions essentielles dans une installation
photovoltaïque raccordées au réseau qui sont :
1.1. Conversion du courant et la tension continu en courant et tension alternatif :
Dans une installation photovoltaïque, l’onduleur transforme le courant continu délivré par l’installatio n
photovoltaïque en courant alternatif compatible avec le réseau. On distingue la partie
continue notée DC, reliée aux modules en amont de l’onduleur, et la partie alternative notée AC, reliée au
réseau en aval de l’onduleur.
1.2. Recherche du point de puissance maximum du système photovoltaïque
Un générateur PV se caractérise par une courbe caractéristique courant -tension, et une courbe caractéristique
puissance -tension, non linéaires, comme illustrés dans la figure suivante :
Détermination du MPP dans les courbes caractéristiques courant tension et puissance tension
Dans une installation PV, le point de puissance maximale évolue constamment essentiellement à cause de la
variation d’irradiation solaire. La capacité d’un tracker à poursuivre le point de puissance maximale tout-au-
long de la journée est un point important de la performance d’une installation PV, des algorithmes de
recherche de point de puissance maximale ont été développés et ont permis d’augmenter de manière
considérable le rendement des installations PV.
1.3. La protection de découplage
Toute installation photovoltaïque raccordée au réseau HTA doit en complément de la protection générale,
être équipée d’une fonction protection de découplage destinée à la séparer du réseau public de distribution en
cas de défaut sur ce réseau. Cette protection a pour objet, en cas de défaut sur le réseau de :
• Éviter d’alimenter un défaut ou de laisser sous tension un ouvrage en défaut,
• Ne pas alimenter les autres installations raccordées à une tension ou à une fréquence anormale,
• Permettre les réenclenchements automatiques des ouvrages du réseau.
2. Technologies des onduleurs couplés au réseau
2.1. Onduleurs modulaires
Suivant ce concept, chaque module solaire disposé d’un onduleur individuel qui est monté à proximité
immédiate du module solaire correspondant.
2.2. Onduleurs centralisés
Le champ de cellules solaires est en règle générale constitué de plusieurs rangées connectées en parallèle.
Chaque rangée est elle -même constitu ée de plusieurs modules solaires connectés en série. Pour éviter les
pertes dans les câbles et obtenir un rendement élevé, on connecte le plus possible de modules en série.
2.3. Onduleurs « String » ou « de Rangée »
L’onduleur String est le plus utilisé, modules solaires sont connectés en série. Les coûts d’installation sont
réduits. Il est important de noter qu’en cas d’ombrage partiel des modules solaires, il n’y a pas de perte, l’emploi
de diodes de by-pass est fortement recommandé.
Onduleurs photovoltaïques connectés au réseau.
V. Compteur photovoltaïque intelligent
Un compteur intelligent, en anglais Smart Meter, a pour intérêt de réguler et optimiser l’autoconsommation,
tracer la courbe de charge du foyer et contrôler les différents flux d’énergie. Le compteur intelligent est
disponible en deux versions : monophasé et triphasé, il permet de mesurer la consommation et la production,
il est placé entre le compteur et le tableau principal, il compte l’énergie sou tirée du réseau et l’énergie injectée dans
le réseau, il permet de maximiser le taux d’autoconsommation et il communique les onduleurs.
Compteur de production électrique
1. Protection d’une installation photovoltaïque
La norme européenne EN 50160 relative aux installations électriques basse tension impose l’installation de
système de protection en courant continu et en courant alternatif.
2. Protection contre les surintensités
Pour protéger les conducteurs dans une l’installation électrique, des fusibles ou des disjoncteurs sont utilisés
pour éviter tout échauffement excessif mors du passage du courant. Les surintensités peuvent se présentés
sous forme de courant de surcharge, qui provoque des problèmes d’isolation, et courant de court -circuit.
3. Protection contre les surtensions
Dans une installation photovoltaïque, les surtensions peuvent survenir :
• Du réseau qui peuvent être d’origine atmosphérique (foudre) ou dues à des manœuvres.
• Des coups de foudre à proximité de l’installation ou par des variations du champ électrique
générer par ces derniers.
Dans une installation photovoltaïque, l’installation d’un parafoudre est nécessaire. Il crée une liaison
équipotentielle entre les parties métallique de l’installation et les lignes électriques. Cette liaison est raccordée
indirectement à la terre via une protection contre les surtensions.
4. Protection différentielle
Les dispositifs de protections différentiels à courant résiduel (DR) ont été conçus pour assurer une protection
des personnes contre les contacts indirects et indirects.
Cette protection peut être intégrée directement avec les protections d e l’onduleur en cas ou l’installation
photovoltaïque ne possède pas un transformateur d’évacuation.
5. Le sectionnement et la coupure
Un dispositif de coupure, tel que le disjoncteur et l’interrupteur, à la sortie de l’onduleur permet d’assurer
l’isolement de l’onduleur en cas de défaut sur le réseau, ou bien pendant d’une opération de maintenance sans
nécessité d’intervenir au niveau de disjoncteur ligne.
Un dispositif de sectionnement à la sortie de l’onduleur permet d’isoler l’installation en cas de maintenance, tout
le circuit doit pouvoir être sectionné sur chacun des conducteurs actifs à l’exception du conducteur PE.
6. Mise à terre
Pour assurer une protection des équipements et des personnes, et afin de faire circuler les co urants de défaut
et de fuite à la terre sans aucun danger, une mise à la terre de tous les équipements (carcasse métallique), doit être
prévu.
7. Les appareils de protection
Diagramme de La protection électrique des installations PV
La protection courant continue est placé entre le générateur photovoltaïque et l’onduleur. Il comporte un
dispositif de coupure et de sectionnement général DC sur la liaison principale, ces deux fonctions sont
assurées par l’interrupteur -sectionneur. Dans le cas d’un générateur comportant plusieurs chaines, la mise en place
des fusibles pour protéger des courants inverses est nécessaire. La protection des biens et des personnes contre les
surtensions atmosphériques (la foudre) exigent également l’installation de parafoudre DC.
Une protection courant alternative est exigée en aval de l’onduleur. Il est donc placé entre l’onduleur et le
réseau de distribution. Il comporte au minimum un dispositif de coupure et de sectionnement général AC sur
la liaison principale, un disjoncteur différentiel et un parafoudre AC pour protéger les biens et les personnes
notamment contre les surtensions atmosphériques
Protection du
générateur
solaire
Protection
coté DC
Protection
coté AC
Mise à la
Terre (MAT)
Protection
Foudre
Fusibles DC
Sectionneurs
DC
Différentiel
Sectionneurs
AC
VI. NOTEZ BIEN :
1. Les fonctions d’onduleur raccordés au réseau ?
- Convertit le courant continu en courant alternatif usuel en phase avec le réseau
- Fait fonctionner les capteurs PV au maximum de leur puissance MPPT) quelque soient l’ensoleillement et la
température - Se déconnecte en cas d’absence de tension du réseau
- Protection des personnes par contrôle d’isolement du circuit continu
- Dans une installation photovoltaïque, l’onduleur occupe une place centrale. Il va transformer le courant
continu délivrée par l’installation photovoltaïque en un courant alternatif compatible avec le réseau . On
distingue la partie continue notée DC, reliée aux modules en amont de l’onduleur, et la partie alternative
notée AC, reliée au réseau en aval de l’onduleur. - Le MPPT est un système intégré à l’onduleur et qui permet de câler le courant et la tension d’entrée de
l’onduleur sur le point de puissance maximale du groupe photovoltaïque . - Le groupe photovoltaïque relié à l’onduleur présente une infinité de point de fonctionnement possible, c’est-
à-dire une infinité de couple courant -tension (U ; I). Mais il existe un seul point (U ; I) de tel sorte que
la puissance délivrée (P=U×I) par le groupe photovoltaïque soit maximum. Ce point est le point de
puissance maximum (MPP, Maximum Power Point ) du groupe photovoltaïque
2. La protection de découplage ?
- Toute installation photovoltaïque raccordée au réseau doit être équipée d’une fonction protection de
découplage destinée à la séparer du réseau public de distribution en cas de défaut sur ce réseau.
– Cette protection a pour objet, en cas de défaut sur le réseau de :
• éviter d’alimenter un défaut ou de laisser sous tension un ouvrage en défaut
• ne pas alimenter les autres installations raccordées à une tension ou à une fréquence anormale
• permettre les réenclenchements automatiques des ouvrages du réseau. - La protection de découplage doit en outre arrêter l’injection d’électricité dans le réseau lors des
travaux de maintenance du réseau
3. Le contrôleur permanent d’isolement CPI ?
- Le contrôleur permanent d’isolement (CPI) peut être intégré à l’onduleur. En cas de détection d’un défaut
d’isolement côté CC, une alarme sonore et/ou visuelle se déclenche au niveau de l’onduleur, et l’onduleur
ne se remet pas en route tant que ce défaut n’est pas réparé. - Dans une installation photovoltaïque, le Schéma de Liaison à la Terre est généralement de type IT : aucune
polarité n’est reliée à la Terre et la masse des modules photovoltaïques sont reliés à la Terre
4. Comment calculer le rendement de l’onduleur ?
- On définit alors le rendement de l’onduleur comme le rapport de la puissance de sortie (alternative) sur la puissance
d’entrée (continu)
η = (Puissance alternative)/(Puissance continue)
5. Quel est l’effet de température sur l’onduleur ?
- Un onduleur chauffe du fait de son rendement de conversion. Il faut alors évacuer cette chaleur afin de ne
pas dépasser la température maximale de fonctionnement de l’onduleur. L’évacuation peut se faire
simplement par convection naturelle pour les onduleurs de petite puissance ou par ventilation forcée
(présence de ventilateur) pour les onduleurs de plus grosses puissances. La présence de ventilateur
introduit une consommation supplémentaire qui pénalise légèrement le rendement globale du système. Dans
tous les cas, il faut s’assurer que l’onduleur se situe dans un local bien ventilé, avec un espacement d’au
moins 10 cm tout autour.
6. Protections :
6.1. Protection contre les surintensités (Coté DC : 1 chaîne seule) :
- Générateur de courant : En cas de défaut, le courant de court -circuit Isc est de, l’ordre de 10% supérieur au
courant Impp - Pas de surcharge donc pas nécessitée de protection
6.2.Protection contre les risques d’incendie Coté DC: plusieurs chaînes en parallèle (>2) :
Protection de chaque chaîne par fusible ou disjoncteur :fusible sur chaque polarité de chaque chaîne
Protection contre les surintensités (coté AC)
Protection contre les surtensions d’origine atmosphérique
6.4.1. Impact direct : Courant de foudre atteignant :
- Moyens de protection : mise en place d’un paratonnerre, Parafoudres spécifiques (T1)
6.4.2. Impact indirect : Surtensions sur câbles DC et AC :
- Moyens de protection : Equipotentialité des différentes masses métalliques et liaison à la terre ,
Protection des composants par mise en œuvre de parafoudres (T2)
7. Mise en œuvre du câblage DC :
- Pour limiter les tensions induites dues à la foudre, les surfaces de boucles doit être aussi faible que possible
8. Mise à la terre des masses dans les installations PV :
- Équipotentialité des modules PV et structures métalliques
- Les câbles DC et le conducteur d’équipotentialité doivent cheminer jointivement
9. Mise à la terre de l’onduleur
- Mise à la terre directe de la masse par un conducteur de section de 6mm² Cu
- Mise à la terre par le conducteur de protection (vert/jaune) de la partie AC
- Avant de réaliser une installation photovoltaïque il est indispensable de vérifier la valeur de la prise de terre. Cette
vérification peut être réalisée avec un « contrôleur mesureur de terre et de continuité ».
10. Installation de Transformateur de courant :
- Le transformateur de courant classique a une polarité. Pour le brancher dans le bon sens, le tenir comme indiqué sur le
schéma ci -contre. Faire rentrer la phase du côté du K (Grand K) et sortir du côté L (Grand L), Brancher ensuite sur le
compteur électrique ou la centrale de mesure la borne k (petit k) sur l’entrée et la borne l (petit l) sur la sortie.
VII. SCHEMA ELECTRIQUE :
1. Puissance inférieur à 3Kwc
Ces installations sont généralement constituées d’un seul onduleur. Le nombre de modules connectés à cet onduleur est de l’ordre de
16. Deux variantes, concernant le câblage des modules, peuvent se présenter :
Une seule chaîne photovoltaïque est connectée à l’onduleur
Deux chaînes photovoltaïques sont connectées en parallèle à l’onduleur
– Dans le cas où une seule chaîne est connectée à l’onduleur, le schéma électrique de la partie CC est donné ci-après :
– Dans le cas où deux chaînes sont connectées à l’onduleur, le schéma électrique de la partie CC est donné ci-après :
1.1.Sans jonction :
Si l’onduleur dispose de plusieurs Entrées, les deux chaînes peuvent Être directement connectées à L’onduleur. La jonction de ces
deux Chaînes est assurée à l’intérieur de l’onduleur (les 2 chaînes sont Équivalentes et destinées à produire la même quantité
d’énergie au même Instant même plan, même Ombrage).
1.2.Avec jonction :
La jonction des deux chaînes peut aussi être effectuée par une boîte de jonction. Cela permet de tirer une seule paire de câble
jusqu’à l’onduleur : la mise en parallèle qui ne peut être réalisé que si les 2 chaînes sont équivalentes et destinées à produire
la même quantité d’énergie au même instant (même plan, même ombrage,…) :
2. Puissance supérieur à 3kwc (2 chaines )
Lorsque la puissance du champ photovoltaïque devient importante, plusieurs chaînes photovoltaïques
connectées en parallèle sont reliées à un même onduleur
Lorsque plusieurs boîtes de jonction coexistent, il est nécessaire d’effectuer une seconde jonction. Cette seconde
jonction est effectuée dans un coffret électrique, qu’on appelle communément boîte de raccordement :
VIII. Problème d’injection au Maroc :
IX. Dimensionnement : (exemple)
1. Localisation de Meknès selon PVsyst
Meknès est une ville située au nord du Maroc . D’après le logiciel PVsyst les coordonnées géographiques de
la ville de Meknès sont :
• Latitude : 33.89352°
• Longitude : -5.54727°
• Altitude : 539 m
2. Données météorologiques de Meknès
Comme les données météorologiques influence directement sur la production du champ photovoltaïque,
notamment l’irradiation et la température ambiante, il est important d’estimer les données météorologiques
du site considérée. Le tableau suivant représente la variation journalière de l’irradiation globale horizontale
en de la température ambiante à Meknès .
Les mois Irradiation globale horizontale
(kWh/m^2/jour) Température
ambiante (°C)
Janvier 2.8 10.3
Février 4.01 10.2
Mars 5.17 12.2
Avril 5.81 16.8
Mai 6.73 17.5
Juin 7.89 20.6
Juillet 7.77 26.1
Août 7.24 27.6
Septembre 5.46 22.4
Octobre 4.59 18.4
Novembre 3.18 12.7
Décembre 2.51 12.4
la valeur journalière moyenne 5.27 17.3
3. Estimation du besoin journalier en électricité
Dans notre cas, nous avons estimé les besoin de l’utilisateur à partir les deux factures énergétiques suivantes
qui représentent la quantité d’énergie totale consommée dans les heures normales (de 7h à 17h) de deux mois :
Juin et Juillet.
Figure 35 : La consommation énergétique du site en juin
Pour estimer les besoins énergétique journalière de toute l’année à partir ces factures on a calculé la moyenne
de ces consommations :
Edem = 1133,4
30
Edem= 37,78 kWh/ j
4. La puissance crête
Pour calculer la puissance crête, on utilise la relation suivante :
Avec :
Edem : L’énergie demandée par le site [Wh], nous avons trouvé : Edem = 37782 Wh
GSTC : L’irradiation dans les conditions standards de tests (STC) [W/m²]
Esite : L’irradiation global horizontale journalière du site en [W/ m²/jour]
PR : Ration de performance, il dépend de plusieurs paramètres tels que la température et de la ventilation du site, pour
Meknès on prend PR=0.8.
AN :
Pc =
37782 × 1000
5.27 × 103 × 0.8
Pc = 8961.57 Wc
1133,4
,
Edem × G STC
site
R
5. Le choix des panneaux photovoltaïques
Nous avons choisi le panneau de Trina Solar Mono PERC Half -cut module modèle 460NWJH d’une
puissance unitaire de 460 Wc.
Les panneaux combinent entre trois technologies des cellules solaires : la technologie MWT, la technologie
PERC, et la technologie Half -cut cell d’où son nom (MWT Mono PERC Half -cut). Cette combinaison les
distingue et en fait une forte concurrence sur le marché avec un coût de fabrication déduit, moins des pertes,
un rendement élevé allant jusqu’à21% et une durée de vie de 30 ans
Le tableau suivant représente les caractéristiques électriques du panneau solaire dans les conditions standards
de test (STC)
Module 460NWJH
Puissance maximale (Wc) 460
𝑇𝑒𝑛𝑠 i𝑜𝑛 𝑑𝑒 𝑝𝑢i𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑚𝑎𝗑 i𝑚𝑎𝑙𝑒𝑈 𝑚𝑝𝑝 (V) 44.2
𝐶𝑜𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑝𝑢i𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑚𝑎𝗑 i𝑚𝑎𝑙𝑒 𝐼𝑚𝑝𝑝(A) 10.42
𝑡𝑒𝑛𝑠 i𝑜𝑛 à 𝑣i𝑑𝑒 𝑈𝑜𝑐 (V) 53.3
𝐶𝑜𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑢𝑟𝑡 − 𝑐i𝑟𝑐𝑢i𝑡 𝐼𝑠𝑐 (A) 10.95
Efficacité y(%) 20.8
6. Le nombre des panneaux photovoltaïque
La formule qui permet de calculer le nombre des panneaux photovoltaïques à installer est :
Avec :
E + : La partie entière la plus proche et supérieure du résultat du calcul
Pc panneau : La puissance crête unitaire du panneau [Wc]AN :
Npanneau x = E + [ 8961.57
]
460
Npanneau x = 20 modules
Le nombre des panneaux à installer donc est : 20 modules
7. Le choix de l’onduleur
Le choix de l’onduleur repose sur trois critères essentiels :
➢ La compatibilité en puissance
➢ La compatibilité en tension
➢ La compatibilité en courant
A partir ces trois critères le dimensionnement de l’onduleur impose le nombre des panneaux en série et en
parallèle.
Nous avons choisi un onduleur d’une puissance de :
Ponduleur = 10000 W.
On choisit un onduleur triphasé d’une puissance de 10KW d’une bonne efficacité de 98.2%, équipée
d’un limiteur d’injection
Les caractéristiques relatives à l’entrée DC de SUN -10000W
Modèle SUN -10000
Puissance maximale admissible (Wc) 13000
Puissance d’entrée maximale (V) 1000
Plage de tension MPP (V) 180-850
Tension minimale DC, tension de démarrage(V) 150/180
Plage de tension MPP à plein charge (V) 410-850
Tension d’entrée nominal coté DC (V) 620
Courant d’entrée maximal (A) 12/12
Courant de court -circuit maximal coté DC (A) 15/15
Nombre des entrées MPPT indépendantes 2
Nombre des chaines PV par MPPT 1
7.1. La compatibilité en puissance
La compatibilité de puissance est vérifiée à partie la formule suivante :
La puissance crête totale de l’ensemble des panneaux est :
AN :
Pc tot = 20 × 460
Pc tot = 9200 Wc
On remarque que :
7360W < 10000 W < 11040 W
Donc la puissance de l’onduleur de SUN -10000W est compatible.
7.2. La compatibilité de tension
La tension délivrée par les modules doit être inférieure à la tension d’entrée maximale admissible par
l’onduleur, ces deux derniers déterminent le nombre des panneaux en série.
7.3. Le nombre des panneaux en série
Le nombre maximum des panneaux en série se calcule par la formule suivante :
Avec :
E − : La partie entière la plus proche et inférieure du résultat du calcul
Umax ond : La tension d’entrée maximale de l’onduleur [V]
Uoc : La tension à vide du module photovoltaïque [V]
Le coefficient 1.15 est un coefficient de majoration permettant de calculer la tension MPP à -20.
AN :
1000 Nmax série = E − [ ]
53.3 × 1.15
Nmax série = 16 modules en série
Donc on ne doit pas installer plus de 16 modules en série . Pc tot × 0.8 < Ponduleur < Pc tot × 1.20
Pc tot = Npanneau x × PC panneau
Il reste à vérifier que Umax ond est supérieure à la tension délivrée par une chaîne photovoltaïque par
la formule simple suivante :
AN :
16 × 53.3 × 1.15 = 980.72 V
Donc la condition est réalisée. 1000 𝑉 > 980. 72 V
8. Détermination du nombre des panneaux en série par rapport à la plage MPPT
Il faut donc s’assurer que la tension délivrée par la chaîne photovoltaïque est comprise dans la plage de
tension MPPT de l’onduleur auquel il est connecté.
8.1. Le nombre maximum des panneaux en série selon la plage MPPT
Le nombre maximum des panneaux en série selon la page MPPT se calcul par la formule suivante :
Avec :
Umppt max : Tension maximal de l’onduleur dans la plage MPPT [V]
Umpp : Tension maximale du panneau dans la plage MPP [V]AN :
850 Nmax série = E − [ ]
44.2 × 1.15
Nmax série = 16 modules en série
8.2. Le nombre minimum des panneaux en série selon la plage MPPT
Le nombre minimum des panneaux en série selon la page MPPT se calcule par la formule suivante :
Avec :
Umppt min : La tension minimale de l’onduleur dans la plage MPPT [V].
Le coefficient 0.85 est un coefficient de minoration permettant de calculer la tension MPP à70°C
180 Nmin série = E + [ ]
44.2 × 0.85
= 5 Module en série
Umax ond > Nmax série × Uoc × k
8.3. La compatibilité de courant
Le courant maximal d’un onduleur doit être supérieur au courant délivré par u ne chaîne photovoltaïque, ces
deux derniers déterminent le nombre des chaines photovoltaïques en parallèle.
8.3.1. Le nombre des chaînes photovoltaïques
Le nombre des chaînes photovoltaïques en parallèle se calcule par la formule suivante :
Avec :
Nc : Nombre des chaînes photovoltaïques
Imax : Le courant maximal admissible par l’onduleur [A]
Impp : Le courant maximum que délivre un panneau dans la plage MPPT [A]
Le coefficient 0.85 est un coefficient de sécurité imposé par le guide UTE C15-712AN :
24
Nc = E − [ ]
10.42 × 1.25
Nc = 2 Chaînes
Donc on va installer 20 modules : 2 chaînes de 10 modules en série.
X. Dimensionnement des câbles d’une installation photovoltaïque
Après le choix des panneaux et de l’onduleur à installer, il faut bien dimensionner les câbles, afin d’assurer
leur compatibilité et leur cohérence avec le reste du système. Cette partie est basée sur la référence .
Une bonne estimation des longueurs entre les différentes parties du systè me permet de choisirla section la
plus convenable. Une chute de tension faible et une précision du courant admissible, permet également de
protéger l’installation tout en assurant une bonne optimisation.
1. Dimensionnement des câbles coté AC
1.1. Section
Normalement on doit section des câbles entre le champ et le coffret AC, et entre le coffret et l’onduleur. Mais dans
notre cas, l’onduleur utilisé dispose de 2 entrées MPPT, alors l’utilisation de la boite de jonction n’est pas
obligatoire. On estime donc la longueur total du câble DC du champ jusqu’à l’onduleur, à La longueur entre
le champ PV et le coffret AC est :L1 = 22 m
La section des câbles est calculée par la formule suivante :
Avec :
VA = Nc × Umpp
p = 0.02314 Ω. mm²/m (Ω. mm²/m =10−6 Ωm) pour le cuivre
𝜀 = 3% selon l’UTE C15-712
AN :
0.02314 × 10.42 × 22
S =
0.03 × 10 × 44.2
S = 0.40 mm2ρ × L1 × Impp
S =
ε × VA
Nous avons choisi la section la plus proche disponible dans le marché et utilisé : S = 4 mm2
1.2. Chute de tension
Le guide de l’UTE C15-712 indique que la chute de tension dans la partie AC devra êtreinférieure à 3% et
idéalement 1%.
On calcule la chute de tension pour la section choisie : 4 mm2
AN :
𝜀 = 0.02314 × 22 × 10.42
4 × 44.2 × 10
𝜀 = 0. 3% ≤ 3%
1.3. Courant admissible
Dans la partie AC, le courant admissible doit être supérieur au courant retour.
Dans notre cas le courant de retour pris égal :
Avec :
Ir : Courant retour [A]
Nc : Nombre des chaînes
Icc : Courant de court -circuit des panneaux photovoltaïques [A]
AN :
Ir = 10.95 × 1.25 = 13. 68 A
Nous avons choisi un seul câble à l’air libre d’une section de 4mm 2,le courant admissible est : Iz= 50 A
Le courant admissible est donc supérieur au courant du retour : Ir > Iz. La condition donc est vérifiée
. Le tableau suivant représente un récapitulatif des calculs du dimensionnement des câbles coté AC : Ir = 1.25 × Icc ρ × L1 × Impp
ε =
S × VA
Iz ≥ Ir
Récapitulatif des calculs du dimensionnement des câbles coté AC
Impp
(A) Umpp du champ
(V) L
(m) S pour 𝜀 =3%
(mm2) S adoptées
(mm2) 𝜀 (%) Ir(A) Iz(A)
10.42 44.2 × 10 = 442 22 0.40 6 0.03 13.68 50
2. Le dimensionnement des câbles AC
La section et la chute de tension, se calcule par la même formule, sauf qu’on utilise le courant d’emploi et
la tension du réseau (400V).
Nous avons choisi d’utilises un câble AC de 6mm² de la marque Ingelec.
2.1. Le courant d’emploi
Le courant d’emploi se calcule par la formule suivante :
Avec :
I : Courant à la sortie de l’onduleur [A]
9200
A.N: I =
√3×400×0.8
Donc :
2.2. Courant admissible I = 16.59 A
IB = 16.59 × 1.2
IB = 19. 92 A
Le courant admissible se calcule par la formule simple suivante :
Avec : Ib = I × 1.2
Pc total
I =
√3 × U × cosφ
IB × 1.45
Iz ≥ k
K : est un facteur de correction globale (dépend de la température, mode de pose, nature d’isolant…) K = 0.75.
D’où :
Iz ≥ 19.92 × 1.45
0.75
Iz ≥ 38. 51 A
Alors : Iz du câble doit être supérieure à 38.51 A.
Récapitulatif des calculs du dimensionnement des câbles coté AC
L (m) IB (A) Section calculée
(mm²) Section propre
(mm²) 𝜀 (%) Courant
admissible (A)
2 19.92 0.07 4 0.05 Iz ≥ 38. 51 A
2.3. Protection DC et AC
Après le dimensionnement du champ et des câbles, nous dimensionnons le coffret DC et AC qui assurent la
protection de notre installation, sur la base des références suivantes [10] [12].
3. Dimensionnement du coffret DC
3.1. Les fusibles
Dans une installation avec plusieurs chaînes de modules PV en parallèle, il faut protéger les modules contre
l’effet des courants inverses pouvant prendre naissance dans les chaînes en défaut.
Dans notre installation on a seulement deux chaines des panneaux photovoltaïques, il n’est pas obligatoire
d’installer les fusibles. Pour cet objectif, on détermine le calibre des fusibles avec la formule suivante :
Avec :
ISC max = 1.25 × ISC
Et d’après le guide de l’UTE C15-712-1 : IRM = 2 × Isc
IRM : Courant inverse maximal indiqué par le fournisseur en [A]I SC :
Courant de court -circuit en[A]
Le courant de court -circuit de notre module est ISC =10.95 A 1.1 × ISC max ≤ Icalibre de fusible ≤ IRM
A.N : 15 A ≤ Icalibre de fusible ≤ 21.9 A
Alors, on va installer des fusible de calibre 16 A de la marque Suntree.
3.2. Les interrupteurs -sectionneur
Afin d’assurer la protection et l’isolation de l’installation photovoltaïque, on utilise un interrupteur –
sectionneur dont les dimensions suivantes :
3.3. Tension d’emploi
La tension d’emploi doit être supérieure à la tension à vide d’une chaine photovoltaïque.
Avec :
AN:
Uoc max = 1,2 × 53.3 × 10
Alors : Uoc max = 639. 6 V
3.4. Calibre du sectionneur :
La condition appliquée sur le courant d’emploi est la suivante :
A.N: In > 1.25 × 10.95 × 2
Alors : In > 27.37 A
Donc, on va utiliser un interrupteur -sectionneur de 32 A-1000V DC de la marque Suntree.
3.5. Le parafoudre
Pour les parafoudres, le courant nominal de décharge minimum doit être In ≥ 5KA . Une valeur plus
élevée donnera une durée de vie plus longue.
Le courant de décharge Imax des parafoudres est défini suivant le niveau d’exposition estimé par rapport à
la situation du bâtiment.
La valeur du courant nominal de décharge ( Imax) est déterminée par une analyse du risque.
Pour assurer une bonne protection à notre installation, on a utilisé un parafoudre marque SUNSTEREE de
Imax = 40 KA dont les caractéristiques suivantes :
𝐔𝐞 > 𝐔𝐨𝐜 𝐦𝐚𝐱
In ≥ 1.25 × Isc × Nc
Les caractéristiques du parafoudre de la marque SUNTERRE
Parafoudre série SUP2 -PV SUP2 -PV
Tension normale du système PV 1000V
Courant de décharge max du système 40 KA
Niveau de protection de tension ≤4KV
Temps de réponse <25ns
Plage de température de fonctionnement -40℃ + 80℃
XI. Dimensionnement du coffret AC
1. L’interrupteur -sectionneur sortie onduleur
Pour bien choisir l’interrupteur -sectionneur et le disjoncteur, il faut vérifier que :
Avec : IB = 19. 92 A
Alors on va utiliser un interrupteur -sectionneur de calibre de protection I𝑛 = 40 A de la marque Suntree.
2. Le disjoncteur modulaire :
Afin de protéger notre installation contre les court -circuits et les surcharge, on utilise un disjoncteur
modulaire qui a les caractéristiques suivantes :
A.N : In ≥ 24.9 A
Alors, on va installer un disjoncteur modulaire de 63 A-1000 V de la marque Suntree.
3. Le parafoudre :
Ce tableau détermine le choix d’une protection par parafoudre.
On a les caractéristiques de l’installation est alimentation BT Par une ligne entièrement aérienne.
Alors que on peut utiliser le types 1 .
I𝑛 ≥ Ib
I𝑛 ≥ 1,25 × Ib
3.1.Courant de décharge In :
Le courant nominal de décharge in minimum est de 5 kA pour les parafoudres Une valeur plus élevée
donnera une durée de vie plus longue .
3.2.Niveau d’exposition aux surtensions FPV :
Le dimensionnement du parafoudre Type 2 peut être optimisé en estimant le niveau d’exposition aux
surtensions FPV , comme suit : Fpv = Nk x ( 1 + + 𝛿 ).
Avec :
Nk : est le niveau kéraunique local.
: est donné par le Tableau 2 en prenant en compte le choix dicté par le Tableau 9.
Tableau : tableau 2 dimensionnement de parafoudre
𝛿: est donné par l’aide du tableau 2 en prenant en compte le choix dicté par le tableau 10
Tableau : valeur de φ
Alors pour on a obtenu à l’aide du tableau est peut utile =0 Et pour on
a terrain plat alors que =0,75
Application numérique de relation de Fpv
Fpv=10 ×(1+0+0.75) Fpv=17.5
Tableau ci-dessous permet d’optimiser le choix de in en fonction du paramètre PV
Tableau :Choix de In
D’après ce tableau on a Fpv<40 Alors que In=5 KA
3.3.Choix de la valeur de Imax :
Valeur maximale du courant que peut écouler une seule fois un parafoudre de type 2 ( les valeurs les plus
courantes sont de 8 , 10 , 20 , 40 ou 65 ) , Imax > In .
On a in = 5KA alors que → Imax = 8 KA .
3.4.choix de la valeur de Up :
La valeur de Up doit être inférieure à 80 % de la valeur de la tension de tenue aux chocs des matériels à
protéger .
Up = ( Uw PV x 80 % pour protéger les panneaux pv).
Up = ( Uw onduleur x 80 % pour protéger les onduleurs). Avec : Uw la
tension de tenue aux chocs.
Tableau : dimensionnement de parafoudre
On a la tension Uocmax = 45 x 15 panneaux en série 675 V , donc on a choisi la valeur
supérieur Uoc= 1000V
Donc on a Uw de module Pv = 8 et de l’onduleur = 5,6
Alors on a calculé Up on se base sur la valeur minimum de Uw : Alors Up = 8 x 80 % = 6.4KV Alors on a
choisi → Up < 6.4 KV
Alors on a choisi → Up < 4,48 KV
3.5.Choix de la tension max admissible Ucov :
La valeur de tension maximale admissible par le parafoudre Uc doit être sélectionnée en fonction de la
tension maximale à vide du générateur PV correspondant à la tension UCPV doit être supérieure à la tension
maximale Uoc du générateur photovoltaïque Ucpv>Uocmax
AN :Ucpv> 45*15 Up>675 V
3.6.Courant admissible Iscp:
Ce courant correspond à la somme des courants qui peut être délivrée par la mise parallèle de plusieurs
chaines PV ou groupes de chaines PV en amont du point d’installation du parafoudre .
Figure :
Parafoudre AC Le courant Iscwp doit être supérieur ou égal à 1,25 x Isc du générateur PV Iscwp > 1,25
x Isc
A.N : Iscwp > 1,25 x 18.39 → Iscwp > 22.98A
D’après tous les calculs pour déterminer le calibre de parafoudre on a choisi le
parafoudre de marque VPU 2PV 1000V AC .
D’après le dimensionnement effectué, nous avons trouvé les paramètres nécessaires choisir le parafoudre
convenable pour l’installation :
➢ In = 5kA
➢ Imax > 5kA
➢ Up ≤ 6.4KV
➢ Ucpv > 675 V
➢ Iscwpv ≥ 22.98 A
CHAPITRE II : Identification des composant et cablage de
coffret DC
I. Câblage du Coffret DC ( Pour 1 string)
1. Préparation du coffret rallonge :
Percez le coffret rallonge pour assurer le passage des câbles :
On va percez 7 trous
Emplacement Indication
A Sortie DC (+ et -)
B Mise à la terre
C Entrée (+ et – ) Première string
D Entrée (+ et -) Deuxième string
Insérer les connecteurs MC -4 mâle et femelle :
A B
C
D
Insérer les composant tout au long de la rail :
Remarque : Le cablage depuis l’entrée vers les composants s’effectue avec une section de
4mm² , pour la sortie des cables DC on utilise une section de 6mm² Pour éviter les pertes .
2. Câblage du coffret rallonge DC :
L’image suivante est un schéma pour clarifier le câblage du coffret rallonge DC
Insérer les connecteur MC4 selon la procédure suivante :
1- Insérer les cosses creuse da ns le câble après la suture de la partie cuivre
2- Serrer avec un pince les cosses creuses après avoir insérer
3- Insérer les cosses creuses après serrage dans la prise MC -4
MC-4 Femelle
MC-4 Male
Remarque : Il est obligatoire d’ajouter les embout de câble pour éviter les risques de
court -circuit ou toute détérioration des composants câblés
Après avoir inséré les connecteurs mc4 des strings , et on se basant sur le schéma de
câblage raccorder la partie inférieur du coffret :
REMARQUE : Pour le câblage du jeu de barre , elle possède deux parties , une partie est
dédié pour le câblage des neutre , et l’autre pour le câblage de la mise à la terre
Cette jeu de barre possède 2 type de section de câble que vous pouvez utiliser
Câblez maintenant la mise à la terre ainsi que les neutre vers le jeu de barre selon le
schéma de câblage :
Partie mise à la
terre Partie Neutre
Après avoir finis la partie inférieur du coffret on passe à la partie supérieur ,
On commence tout d’abord par le câblage du mise à la terre du parafoudre
Créer un chant entre 3 câbles comme l’indique l’image suivante :
Vers jeu de barre
Insérer ce chant des câbles vers les bornes positif du porte fusible , parafoudre et
disjoncteur :
Créer un chant de deux câbles comme suit :
Raccorder ce chant depuis la borne négative du disjoncteur , vers la borne négative du
parafoudre puis vers la borne neutre du jeu de barre :
Vers jeu de barre
II. Câblage du coffret DC ( cas de 2 string ) :
1. Identification du coffret pour deux chaine
Pour un cas de 2 chaines il faudra utiliser un coffret qui va supporter 2 rail pour les composants de chaque chaine :
Insérer les composants déjà identifié pour chaque chaine : Disjoncteur , porte -fusible et parafoudre
Depuis la borne négative du
parafoudre
Remarque : Pour les entrées et sorties MC -4 chaque chaine va posséder une une entrée +
et – , une sortie mc -4 male pour mise à la terre et deux sorties mc -4 (+ et -) :
2. Câblage du coffret DC pour 2 chaines :
Remarque : Pour le câblage du coffret DC pour deux chaines est identique au câblage
pour une seul chaine , le seul changement est le câblage de la terre est commun entre les
deux parafoudre :
Entrée + et – pour la
chaine 1 Entrée + et – pour la
chaine 2 Mise à la
terre Sortie + et – pour la
chaine 2 Sortie + et – pour la
chaine 1
Départ de la mise à la terre depuis le premier parafoudre vers l e deuxième :
En créant un chant faite sortir un câble depuis la même entrée de la terre du deuxième
parafoudre vers la terre du jeu de barre :
Raccordez les câbles d’entrées et de sorties avec les connecteur mc -4 male et femelle
selon le cas précédent :
Après avoir raccordé les connecteurs mc -4 procéder au câblage de la partie inférieur de la
deuxième chaine :
Câblez la sortie de la deuxième chaine avec le porte fusible et le disjoncteur :
MC-4 Femelle
MC-4 Male
Créer deux chant entre trois câbles :
Câbler les bornes positive de disjoncteur , porte -fusible et parafoudre :
Pour la première chaine , le meme cablage sera effectué :
Créer un chant entre deux cables comme suit pour cabler les bornes négatifs et le jeu de barre :
Finition de coffret :
3. Accessoire parafoudre (optionnel) :
Accessoire Fonctionnement
A Détecteur de surtension avec voyant
B Isolateur des câbles
C Cache visse
Schéma générale :
A
B C
²
CHAPITRE III : Identification des composants et cablge
de coffret AC
I. Montage Coffret AC :
1. Identification des composants
Remarque : La section de câble à respecter dans le cablage AC est de 6mm²
A
B C D
A : Disjoncteur générale (Triphasé)
B : Disjoncteur d’injection
C : Disjoncteur
D : SmartMeter (limiteur d ’injection)
2. Procédure de câblage :
Ces câbles sont déjà associé avec le disjoncteur générale , car ses câbles réfère à l’alimentation u réseau électrique
REMARQUE IMPORTANTE : Ce câblage est destiné au système triphasé , c’est pour cela il y
aura 4 câbles : 3 phases et un neutre
Les câbles de sorties sont distribués vers les différent pôles d’alimentation électrique de bâtiment : les prises de
charge , les appareilles utilisé …
REMARQUE : Ces câbles sont déjà associés , ceci est seulement un explicatif de câblage
Associer les 4 câbles sortie de la borne AC d’onduleur ( 3 Phases et neutre) vers le disjoncteur d’injection .
Dans le même disjoncteur d’injection sortez les 4 câbles vers le disjoncteur Général AC (Point d’injection) .
Depuis sortie AC Onduleur
Point d’injection ,
les câbles sont
raccordés avec celle
du réseau électrique Point de chant avec
les câbles du
réseau électrique
et la nouvelle
source
Dans le même disjoncteur sortez les câbles directement vers le disjoncteur de protection
Procédez au câblage du smart meter
Dans le même disjoncteur faite sortir 3 câbles de petite épaisseur et un câble de 4mm²
REMARQUE : Lisez attentivement le fiche de câblage du Smart Meter
Selon la fiche :
– L1 : vers entré 2
– L2 : vers entré 5
– L3 : vers entrée 8
– Neutre : vers entrée 10
L1 L2 L3
Neutre
Insérer les TC (Transformateur de courant ) Vers les phases du Réseau électrique ( 3 TC pour 3 phases )
REMARQUE : Les TC possèdent 2 câbles pour câblage , un positif et l’autre négatif , lisez la fiche de
câblage du Smart Meter pour savoir le schéma de câblage
Câbler le câble de communication onduleur on se basant du fiche de câblage
II. Schéma général du cablage
Vers Onduleur
1. Schéma de cablage résiduelle :
Réseau Publique
Vers Répartiteur ou les
petits disjoncteur Depuis sortie
AC onduleur
Remarques Importantes :
– La section du câble entre le neutre indiqué en jaune et l’entrée 10 du smart meter est : 0,75mm²
– Le passage des câbles indiqué en bleu est le points d’injections , le courant va sélectionner la charge la
plus proche pour que le répartiteur distribue la charge vers les disjoncteurs.
– Dans le cas d’injection dans un coffret de maison , il faut ajouter le disjoncteur différentielle , un
disjoncteur d’injection , et le SMART METER ,
L1 L2 L3 N
N L3 L2 L1
Cable de communication onduleur
Réseau
publique
(ONEE)
Depuis
Sortie AC
Onduleur L3 L2 L1 N
N
2. Schéma distribution d’injection :
Schéma gén éral du système ON -GRID
FR 
AR