« Demain ne sera pas comme hier. Il sera nouveau et il dépendra de nous. Il est moins à découvrir qu’à inventer. » (Gaston Berger). Innover est un besoin dans le domaine du solaire photovoltaïque, qui doit faire appel à de nouvelles technologies permettant de produire, mais aussi de transformer et stocker l’énergie produite. C’est le cas des micro-onduleurs, qui se chargent de convertir l’électricité produite afin de la rendre utilisable par nos application courantes!

A quoi sert un onduleur ?
Les panneaux solaires photovoltaïques (ou modules solaires photovoltaïques) délivrent du courant continu. Pour mettre à disposition l’énergie générée par un panneau sur le réseau électrique, la mise en place d’un onduleur qui transforme ce courant continu en courant alternatif s’avère nécessaire. Le courant est remis en forme (fréquence, tension, synchronisme de phase) pour être accepté par le réseau avant d’y être injecté.
Pour faire simple, c’est un peu l’inverse de ce qu’il se passe avec l’alimentation de votre ordinateur portable sur le secteur. Le secteur délivre du courant alternatif, le transformateur transforme ce courant alternatif en courant continu, l’ordinateur portable consomme cette énergie. Pour un panneau, c’est l’inverse : le panneau délivre de l’énergie sous forme de courant continu, l’onduleur le transforme en courant alternatif qui est réinjecté sur le secteur.
Onduleur ou micro onduleur ?
Dans une centrale solaire ou sur un toit, les panneaux sont en général connectés en série. On dit qu’ils appartiennent à un même string. Ce string qui peut regrouper 6, 7, voire 10 panneaux, est lui-même connecté à l’onduleur. Cependant, ce n’est pas la seule solution. Depuis quelques temps déjà, on voit apparaître sur le marché des micro inverter (ou micro onduleurs) qui mettent en forme le courant au niveau de chaque panneau et non plus d’un string. Voici un exemple d’application:

Voici un micro inverter:

Quel est l’intérêt d’un tel système, quels en sont les avantages et quels en sont les inconvénients ? Voici un rapide tour d’horizon objectif.
Une indépendance appréciable
Bien que les cellules constituant les panneaux soient triées et appairées en usine pour que les caractéristiques des panneaux soient relativement constantes, les panneaux sont tous plus ou moins différents les uns des autres.
Le rendement d’un string est directement dépendant du rendement de chaque panneau et plus précisément du panneau ayant le plus faible rendement. C’est un peu comme des marcheurs sur un sentier de montagne, marcheurs censés arriver tous en même temps au refuge ; la cadence est imprimée par le plus lent d’entre eux. Sur un string, qu’un panneau soit partiellement recouvert d’ombre (feuille d’arbre, crotte d’oiseau, poussière) ou qu’il présente un léger défaut (problème de production qui le rende légèrement différent des autres, par exemple) et c’est tout le string qui en pâtit.
Les micro inverters permettent de résoudre ce problème, les panneaux étant indépendants les uns des autres. Un panneau qui présente un défaut peut, par ailleurs, être déconnecté en attendant d’être nettoyé ou réparé sans affecter le reste des modules.
Un point de fonctionnement optimisé
Outre sa fonction de mise en forme du signal, l’onduleur est là pour optimiser la performance des panneaux en les faisant travailler sur le point maximal de puissance de la courbe tension – courant (MPPT ou Maximum Power Point Tracking). Un onduleur situé sur un string, qui surveille donc plusieurs panneaux, aura plus de mal à faire en sorte que chaque module travaille à son MPPT. C’est un peu comme un chef d’orchestre qui devrait surveiller le tempo de plusieurs instruments ne suivant pas la même mesure. Le micro inverter permet de s’affranchir de cet inconvénient.
Une adéquation parfaite avec le panneau
Un autre problème lié à l’adéquation entre l’onduleur et le string réside dans le fait que, pour des raisons de coûts, les fabricants d’onduleur définissent une gamme d’onduleurs qui peut ne pas être parfaitement en adéquation avec le string défini par le Bureau d’Etudes. L’onduleur choisi dans la gamme mise à disposition par le fabricant peut se retrouver largement surdimensionné par rapport au string considéré. Le micro inverter étant dédié à un seul panneau, ce problème n’existe pas.
Un inconvénient majeur
Alors, me direz-vous, pourquoi cette solution n’est-elle pas devenue LA solution au fil du temps ? Tout simplement pour des raisons de coûts. Il est, en effet, évident qu’il est plus onéreux de mettre un onduleur par module qu’un onduleur pour 10 modules. C’est le principal inconvénient des micro inverter. Et non des moindres !
Un marché en place
Le marché des onduleurs dédiés au secteur photovoltaique est en place, mais dispose de peu d’acteurs Français… Voici quelques exemples de sociétés fabricant et fournissant des onduleurs et micro-onduleurs:
- Fabricants d’onduleurs : SMA, MasterVolt, Solarmax, Siemens, Delta, Danfoss, Fronius…
- Fabricants de micro onduleurs : Enecsys, Emphase Energy, SolarBridge…
Conclusion
Entre ces 2 solutions, il existe un optimum technico-économique. Il est aujourd’hui en faveur de l’onduleur de strings, mais peut-être que demain il changera avec l’innovation… Qui sait ? Gageons que les fabricants de micro onduleurs essaieront de diminuer suffisamment leurs coûts pour que cette solution, techniquement attractive, puisse rivaliser avec leurs grands frères. Quoiqu’il en soit, vus les développements en cours, cette solution est à considérer.
Ingénieurs (ou non), à vos calculettes !