Onduleurs à panneaux solaires expliqués juin 2023

Alors que les panneaux solaires jouent un rôle important dans un système solaire domestique, d'autres composants sont également nécessaires pour produire de l'énergie propre, y compris les onduleurs solaires. Un onduleur solaire est un appareil électronique qui convertit l'énergie générée par vos panneaux solaires en électricité pouvant alimenter vos appareils électroménagers, chargeurs électroniques et éclairages.

Dans cet article, l'équipe Guides Home Team discutera de ce que fait un onduleur solaire, des différents types et des meilleurs onduleurs pour les systèmes solaires. Nos informations sont basées sur une analyse des meilleures entreprises solaires, des discussions avec des experts de l'industrie et des études de marché sur les meilleurs produits solaires.

Un onduleur solaire convertit le courant électrique continu (DC) généré par vos panneaux solaires en courant électrique alternatif (AC) nécessaire au fonctionnement de vos appareils électroménagers. L'onduleur se synchronise également avec votre réseau électrique local, qui utilise une tension alternative, vous permettant d'utiliser les deux sources d'alimentation simultanément.

Les appareils ménagers sont conçus pour utiliser la tension alternative du réseau local et ne peuvent pas fonctionner directement à l'énergie solaire. Mais comme les onduleurs solaires sont des dispositifs de conversion de puissance CC-CA, vous pouvez résoudre ce problème en installant un onduleur entre votre réseau de panneaux solaires et votre système de câblage électrique.

Lorsqu'elles sont exposées à la lumière du soleil, les cellules solaires photovoltaïques (PV) génèrent de l'électricité CC comme une batterie. Les panneaux solaires ont un réseau de cellules photovoltaïques câblées ensemble, ce qui détermine la tension et la puissance de sortie de chaque panneau individuel. La plupart des cellules produisent environ 0,46 volts (V) d'électricité, ce qui signifie qu'un panneau solaire à 60 cellules peut généralement produire environ 30 V et 300 watts d'électricité en courant continu.

Un onduleur convertit la sortie CC des panneaux solaires en électricité CA de la même fréquence que le réseau local pour synchroniser les deux sources d'alimentation. Voici un aperçu rapide du fonctionnement de ce système :

Vous pouvez classer les onduleurs solaires en trois types principaux :

De manière générale, les onduleurs hybrides peuvent gérer simultanément des panneaux solaires et des batteries. Les onduleurs traditionnels, comme les chaînes et les micro-onduleurs, ne sont pas hybrides et sont destinés uniquement aux panneaux photovoltaïques. Vous auriez besoin d'un onduleur séparé pour ajouter le stockage de la batterie.

Nous décrivons chaque type d'onduleur, y compris les avantages et les inconvénients, dans les sections suivantes.

Les onduleurs à chaîne sont le type d'onduleur le plus courant pour un générateur solaire domestique. Cette configuration relie vos panneaux solaires ensemble en "chaînes" ou circuits en série qui se connectent à un onduleur central. L'onduleur, qui se connecte au câblage de votre maison, convertit la sortie combinée de vos panneaux en courant alternatif.

Les onduleurs à chaîne ont un coût d'installation inférieur car il ne nécessite qu'un seul appareil pour convertir la production d'électricité de tous vos panneaux solaires en courant alternatif. En d'autres termes, vous n'avez pas besoin d'installer un dispositif de conversion de puissance sur chaque panneau. Étant donné que les onduleurs à chaîne sont si populaires, vous pouvez trouver plus de fournisseurs et d'installateurs solaires familiarisés avec cet équipement.

Le principal inconvénient de l'utilisation d'un onduleur à chaîne est de devoir câbler vos panneaux solaires ensemble dans une série de circuits. Ainsi, si un seul panneau fonctionne mal ou devient obstrué, tous les panneaux de cette chaîne subissent une baisse de performances, même si les panneaux restants sont en plein soleil et en état de marche.

Les panneaux solaires dans un circuit de chaîne peuvent également subir une perte de performance s'ils ont des profils de production d'énergie différents. Cela se produit généralement lorsque les panneaux sont orientés dans des directions différentes et exposés à un ensoleillement inégal.

Un système de micro-onduleurs implique de petits onduleurs que vous pouvez installer directement sur chaque panneau solaire. Il n'y a pas besoin d'onduleur de chaîne puisque la sortie de chaque panneau est directement convertie en courant alternatif.

Le principal avantage des micro-onduleurs est d'avoir un dispositif de conversion de puissance dédié pour chaque module solaire. Si l'un de vos panneaux devient ombragé ou fonctionne mal, le reste de votre système de panneaux solaires n'est pas affecté. En conséquence, les micro-onduleurs augmentent la production énergétique globale de votre système solaire. Vous pouvez également profiter de zones de toit avec des orientations différentes, car votre générateur photovoltaïque n'est pas affecté par un ensoleillement irrégulier, contrairement aux panneaux solaires qui utilisent un onduleur à chaîne.

Les micro-onduleurs ont également des garanties plus longues que les onduleurs string. Généralement, vous pouvez vous attendre à une durée de vie de 10 à 12 ans avec un onduleur à chaîne, mais vous pouvez trouver des micro-onduleurs avec des garanties allant jusqu'à 25 ans.

L'un des principaux inconvénients des micro-onduleurs est leur prix plus élevé - si vous envisagez d'installer un système solaire avec 20 panneaux, vous avez également besoin de 20 micro-onduleurs. Étant donné que les installateurs placent les micro-onduleurs derrière les panneaux solaires, ils sont plus difficiles d'accès pour la maintenance et les remplacements.

Les micro-onduleurs peuvent réduire vos options de batterie solaire si vous envisagez de stocker de l'énergie. Gardez à l'esprit que vous chargez les batteries avec du courant continu, tandis que les micro-onduleurs convertissent la sortie des panneaux solaires directement en courant alternatif. Cela signifie que vous avez besoin d'un onduleur de batterie dédié et d'un appareil appelé contrôleur de charge pour gérer le processus de charge et de décharge d'une batterie.

Certains onduleurs string utilisent des optimiseurs de puissance installés directement sur chaque panneau solaire (comme les micro-onduleurs). Les optimiseurs régulent la tension et le courant de chaque module PV, ce qui augmente la production totale d'électricité.

Contrairement à un micro-onduleur, un optimiseur ne convertit pas directement le courant continu en courant alternatif. Comme décrit précédemment, les onduleurs de chaîne câblent les panneaux dans un circuit série CC et convertissent la production d'énergie combinée en courant alternatif.

Un onduleur avec optimiseurs de puissance combine certains avantages des micro-onduleurs et des onduleurs string. Lors de l'utilisation d'un onduleur traditionnel sans optimiseurs, tout problème affectant un panneau a un impact négatif sur l'ensemble du circuit. Les optimiseurs de puissance atténuent cette dynamique en contrôlant la puissance de sortie de chaque panneau individuellement.

Les onduleurs string avec optimiseurs de puissance vous permettent d'installer une batterie solaire sans deuxième onduleur. La batterie peut se connecter au côté CC d'un onduleur et se charger avant que le système ne convertisse l'électricité solaire en courant alternatif. Cependant, cela n'est possible que si l'onduleur est compatible avec les batteries solaires.

Les meilleurs optimiseurs de puissance ont des garanties de 25 ans, de sorte que les propriétaires n'ont pas à se soucier des remplacements pendant plus de deux décennies.

Les optimiseurs de puissance augmentent le coût de votre système car vous en avez besoin d'un pour chaque panneau. Les optimiseurs de puissance limitent également les options de votre onduleur car ils sont incompatibles avec tous les modèles.

Bien que les optimiseurs de puissance aient une garantie de 25 ans, ils dépendent d'un onduleur à chaîne qui a généralement une garantie de 10 à 12 ans. Vous aurez éventuellement besoin d'un remplacement d'onduleur, même s'il reste encore 15 ans de durée de vie aux optimiseurs.

Un onduleur hybride est simplement un onduleur à chaîne que vous pouvez utiliser à la fois avec des panneaux solaires et des batteries. Les onduleurs traditionnels ne sont compatibles qu'avec les panneaux photovoltaïques et nécessitent un onduleur à batterie séparé pour ajouter du stockage d'énergie. Les onduleurs hybrides peuvent fonctionner comme des onduleurs standard, mais peuvent également gérer les cycles de charge et de décharge d'un système de batterie.

Le principal avantage de l'utilisation d'un onduleur hybride est de ne pas avoir à installer un deuxième onduleur pour les batteries solaires. Les onduleurs hybrides sont une excellente option si vous installez des panneaux solaires et prévoyez d'ajouter du stockage d'énergie à l'avenir. L'onduleur peut fonctionner avec ou sans batteries, vous n'avez donc pas besoin d'installer immédiatement un système de stockage d'énergie.

En utilisant un onduleur hybride pour combiner des panneaux solaires et des batteries, vous pouvez créer un système d'alimentation de secours pour les pannes d'électricité. Cependant, vous devez vous assurer que le modèle d'onduleur peut fonctionner hors réseau - certains modèles sont uniquement conçus pour un fonctionnement lié au réseau, pas pour les pannes de courant.

Étant donné que les onduleurs hybrides ont un contrôleur de charge intégré pour les systèmes de batterie, leur prix est plus élevé que celui des onduleurs à chaîne traditionnels. Bien que les onduleurs hybrides offrent la possibilité d'ajouter du stockage d'énergie à l'avenir, tous les onduleurs ne sont pas compatibles avec tous les modèles de batterie. Par exemple, vous ne pouvez utiliser le Tesla Powerwall qu'avec un onduleur Tesla dédié, pas un onduleur hybride d'un autre fabricant. Cependant, certaines batteries Enphase peuvent utiliser des onduleurs tiers.

Chaque type d'onduleur présente des avantages et des inconvénients, et la meilleure option dépend du projet solaire. La plupart des entreprises d'installation solaire connaissent tous les types d'onduleurs et peuvent vous aider à choisir l'option idéale pour votre générateur solaire. Par exemple:

Le coût d'un onduleur solaire peut varier en fonction de la marque, de l'installateur et de la taille. Selon Palmetto Solar, la plupart des onduleurs à chaîne coûtent entre 1 000 $ et 2 000 $ ou plus. Un micro-onduleur peut ajouter 1 000 $ ou plus à ce prix, tandis que les optimiseurs de puissance varient entre 50 $ et 200 $ ou plus. Les onduleurs hybrides sont un peu plus chers, avec des prix allant de 1 000 $ à 3 000 $ ou plus selon nos études de marché.

Cependant, le prix que vous payez pour un onduleur dans le cadre d'un système solaire peut varier par rapport à l'achat d'un onduleur solaire séparément. Et puisque les onduleurs sont nécessaires pour les systèmes d'énergie solaire, vous pouvez demander le crédit d'impôt fédéral solaire de 30 %.

Les onduleurs string sont le type d'onduleur le plus courant. Ils sont également les plus abordables car vous n'avez besoin d'installer qu'un seul onduleur central plutôt que des unités individuelles sur chaque panneau.

Un contrôleur de charge régule la tension et le courant délivrés aux batteries solaires pour garantir que le processus de charge ne cause pas de dommages. Un onduleur convertit le courant continu généré par les panneaux solaires et les batteries en courant alternatif nécessaire pour alimenter les appareils ménagers. Les onduleurs hybrides ont un contrôleur de charge intégré, ce qui les rend compatibles avec les batteries.

Cela dépend du type d'onduleur que vous installez. Vous pouvez installer un micro-onduleur sur chaque panneau solaire ou câbler les panneaux ensemble et les connecter à un onduleur à chaîne. Dans le cas d'un onduleur string, vous n'avez besoin que d'une unité centrale par rapport à plusieurs micro-onduleurs.

Léonard David est ingénieur en électromécanique, titulaire d'un MBA, consultant en énergie et rédacteur technique. Son expérience en efficacité énergétique et en conseil solaire couvre des secteurs tels que la banque, la fabrication textile, la plasturgie, la pharmacie, l'éducation, la transformation alimentaire, l'immobilier et la vente au détail. Il écrit également des articles sur des sujets liés à l'énergie et à l'ingénierie depuis 2015.

Tori Addison est un éditeur qui travaille dans l'industrie du marketing numérique depuis plus de cinq ans. Son expérience comprend des travaux de communication et de marketing dans les secteurs à but non lucratif, gouvernemental et universitaire. Journaliste de métier, elle a commencé sa carrière en couvrant la politique et l'actualité dans la vallée de l'Hudson à New York. Son travail comprenait la couverture des budgets locaux et étatiques, la réglementation financière fédérale et la législation sur les soins de santé.