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Une introduction à la façon de corder des panneaux solaires

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Le câblage de panneaux solaires (également appelé chaînage) et la manière de relier des panneaux solaires sont un sujet fondamental pour tout installateur solaire. Vous devez comprendre l'impact de différentes configurations de cordage sur la tension, le courant et la puissance d'un générateur solaire. Cela permet de sélectionner un onduleur approprié pour la matrice et de s'assurer que le système fonctionnera efficacement.

Les enjeux sont élevés. Si la tension de votre réseau dépasse le maximum de l'onduleur, la production sera limitée à ce que l'onduleur peut produire (et, selon l'ampleur, la durée de vie de l'onduleur peut être réduite). Si la tension de la matrice est trop basse pour l’onduleur choisi, le système sera également sous-produit car l’onduleur ne fonctionnera pas tant que sa «tension de démarrage» n’aura pas été atteinte. Cela peut également se produire si vous omettez de prendre en compte l'impact de l'ombre sur la tension du système tout au long de la journée.

Heureusement, les logiciels solaires modernes peuvent gérer cette complexité pour vous. Par exemple, Aurora vous indiquera automatiquement si vos longueurs de chaîne sont acceptables ou même ficelez le système pour vous. Cependant, en tant que professionnel de l’énergie solaire, il est toujours important de bien comprendre les règles qui guident le dimensionnement des cordes.

Dans cet article, nous passons en revue les principes de base du chaînage dans les systèmes dotés d'un onduleur et comment déterminer le nombre de panneaux solaires nécessaires dans une chaîne. Nous examinons également différentes options de cordage telles que la connexion de panneaux solaires en série et la connexion de panneaux solaires en parallèle.

Le câblage des panneaux solaires est un sujet compliqué et nous ne détaillerons pas tous les détails de cet article, mais que vous soyez nouveau dans le secteur et que vous apprenez les principes de la conception solaire ou que vous recherchiez une mise à jour, nous espérons que ce guide fournit un aperçu utile de certains des concepts clés.

Vous recherchez un sujet spécifique? N'hésitez pas à sauter devant:
Termes électriques clés à comprendre (tension, courant et puissance)
Concepts de base du câblage de panneau solaire:
Série vs cordage parallèle
Besoin d'informations sur les panneaux et les inverseurs
3 Règles de base pour enchaîner les panneaux solaires (voir la version complète sur le blog Aurora Solar)

Termes électriques clés à comprendre pour le câblage de panneaux solaires

Afin de comprendre les règles du câblage de panneau solaire, il est nécessaire de comprendre quelques termes électriques clés – en particulier tension, courant et puissance – et leurs relations mutuelles.

Pour comprendre ces concepts, une analogie utile consiste à penser à l'électricité comme de l'eau dans un réservoir. Pour élargir l'analogie, avoir un niveau d'eau plus élevé, c'est comme avoir une tension plus élevée – il y a plus de risque que quelque chose se produise (courant ou débit d'eau), comme illustré ci-dessous.

Qu'est-ce que la tension?

Tension, abrégé en V et mesuré en volts, est défini comme la différence de charge électrique entre deux points d’un circuit. C'est cette différence de charge qui entraîne le passage de l'électricité. La tension est une mesure de l'énergie potentielle, ou de la quantité potentielle d'énergie pouvant être libérée.

Dans un générateur solaire, la tension est affectée par un certain nombre de facteurs. Le premier est la quantité de lumière solaire (irradiance) sur le tableau. Comme vous pouvez le supposer, plus les panneaux sont irradiants, plus la tension sera élevée.

La température affecte également la tension. À mesure que la température augmente, la quantité d'énergie produite par un panneau diminue (voir notre discussion sur les coefficients de température pour une discussion plus détaillée à ce sujet). Par une journée froide et ensoleillée, la tension d'un panneau solaire peut être beaucoup plus élevée que la normale, tandis que par une journée très chaude, la tension peut être considérablement réduite.

Quel est le courant?

Électrique courant (représenté par «I» dans les équations) est défini comme le taux auquel la charge s'écoule. Dans notre exemple ci-dessus, l'eau qui coule dans le tuyau sortant du réservoir est comparable au courant dans un circuit électrique. Le courant électrique est mesuré en ampères (abréviation d'ampères).

Qu'est-ce que l'énergie électrique?

Puissance (P) est la vitesse à laquelle l'énergie est transférée. Elle équivaut à la tension multipliée par le courant (V * I = P) et est mesurée en watts (W). Dans les systèmes photovoltaïques solaires, une fonction importante de l’onduleur (outre la conversion du courant continu du panneau solaire en courant alternatif pour une utilisation domestique ou sur le réseau) consiste à optimiser la puissance de sortie du réseau en faisant varier le courant et la tension. .

Pour une explication plus technique de la façon dont le courant, la tension et la puissance interagissent dans le contexte d’un système photovoltaïque solaire, consultez l’article de Aurora Solar sur le suivi du point de puissance maximale (MPPT). Nous y présentons les courbes courant-tension (IV) (des tableaux indiquant l’évolution du courant de sortie du panneau avec la tension de sortie du panneau) et des courbes de tension (indiquant la variation de la puissance de sortie du panneau avec la tension de sortie du panneau). Ces courbes permettent de mieux comprendre la ou les combinaisons de tension et de courant pour lesquelles la puissance de sortie est maximisée.

Concepts de base du câblage de panneau solaire (aussi appelé cordage)

Pour disposer d'un système photovoltaïque solaire fonctionnel, vous devez connecter les panneaux ensemble afin de créer un circuit électrique traversé par le courant. Vous devez également connecter les panneaux à l'onduleur afin de convertir le courant continu produit par les panneaux en courant alternatif. qui peut être utilisé dans votre maison et envoyé à la grille. Dans l'industrie solaire. Ceci est généralement appelé «chaîne» et chaque série de panneaux reliés entre eux est appelée chaîne.

Dans cet article, nous allons nous concentrer sur l’inverseur de chaîne (par opposition aux micro-inverseurs). Chaque onduleur string a une plage de tensions à laquelle il peut fonctionner.

Série vs cordage parallèle

Il y a plusieurs façons d'approcher le câblage d'un panneau solaire. L'une des principales différences à comprendre est la mise en série des panneaux solaires par rapport à la mise en parallèle des panneaux solaires. Ces différentes configurations de cordage ont des effets différents sur le courant électrique et la tension dans le circuit.

Connexion de panneaux solaires en série

Pour enchaîner des panneaux solaires en série, il faut connecter chaque panneau au suivant en ligne (comme illustré dans le côté gauche du schéma ci-dessus).

Tout comme une batterie typique que vous connaissez peut-être, les panneaux solaires ont des bornes positives et négatives. Lors du chaînage en série, le fil de la borne positive d'un panneau solaire est connecté à la borne négative du panneau suivant, etc.

Lors de la mise en série de panneaux, chaque panneau supplémentaire ajoute à la tension totale (V) de la chaîne mais le courant (I) dans la chaîne reste le même.

Un des inconvénients de la chaîne en série est qu'un panneau ombré peut réduire le courant à travers toute la chaîne. Comme le courant reste le même sur toute la chaîne, le courant est réduit à celui du panneau avec le courant le plus faible.

Connexion de panneaux solaires en parallèle

La mise en parallèle de panneaux solaires (illustrée à droite du diagramme ci-dessus) est un peu plus compliquée. Plutôt que de connecter la borne positive d'un panneau à la borne négative du suivant, lors de la chaîne en parallèle, les bornes positives de tous les panneaux de la chaîne sont connectées à un fil et les bornes négatives sont toutes connectées à un autre fil.

Dans cette configuration, chaque panneau supplémentaire augmente le courant (ampérage) du circuit, mais la tension du circuit reste la même (équivalente à la tension de chaque panneau). De ce fait, un avantage de la chaîne en série est que si un panneau est fortement ombré, le reste des panneaux peut fonctionner normalement et le courant de la chaîne entière ne sera pas réduit.

Informations dont vous avez besoin pour déterminer comment chaîner des panneaux solaires

Vous devez connaître plusieurs informations importantes sur votre onduleur et vos panneaux solaires avant de pouvoir déterminer comment enchaîner votre générateur solaire.

Informations sur votre onduleur

Vous devez connaître les spécifications suivantes de l’onduleur, qui figurent dans la fiche technique du fabricant du produit:

  • Tension d’entrée DC maximale (Ventrée, max) – la tension maximale que l’onduleur peut recevoir
  • Tension minimale ou tension de démarrage (Ventrée, min) – le niveau de tension nécessaire au fonctionnement du variateur
  • Courant d'entrée maximum
  • Combien de trackers MPPT (Maximum Power Point Trackers) at-il?
    • Comme indiqué ci-dessus, une fonction des inverseurs est de maximiser la puissance de sortie lorsque les conditions environnementales sur les panneaux varient. Pour ce faire, ils utilisent des suiveurs de point de puissance maximum (MPPT) qui identifient le courant et la tension auxquels l'alimentation est maximisée. Cependant, pour un MPPT donné, les conditions sur les panneaux doivent être relativement cohérentes ou l'efficacité sera réduite (par exemple, les différences de niveaux de teinte ou l'orientation des panneaux). Cependant, si l'onduleur a plusieurs MPPT, les chaînes de panneaux présentant des conditions différentes peuvent être connectées à un MPPT séparé.

Informations sur vos panneaux solaires

Outre les informations ci-dessus concernant votre onduleur sélectionné, vous aurez également besoin des données suivantes sur vos panneaux sélectionnés:

Une chose importante à comprendre ces valeurs est qu’elles sont basées sur les performances du module dans ce que l’on appelle Conditions de test standard (STC). Le STC inclut un éclairement énergétique de 1 000 W par mètre carré et 25 ° C (~ 77 ° F). Ces conditions de laboratoire spécifiques assurent la cohérence des tests, mais les conditions réelles vécues par un système PV peuvent être très différentes.

En conséquence, le réel le courant et la tension des panneaux peuvent varier considérablement de ces valeurs. Vous devrez ajuster vos calculs en fonction des températures minimales et maximales prévues, où les panneaux seront installés, afin de vous assurer que la longueur de votre chaîne est adaptée aux conditions rencontrées par le système photovoltaïque, comme indiqué ci-dessous.

Pour connaître les règles de base relatives à la mise en chaîne des panneaux solaires, lisez l'article complet sur le blog Aurora Solar.

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