Exemple de dimensionnement pour le choix des onduleurs photovoltaïques
Appliquons les règles de dimensionnement des onduleurs afin de dimensionner les onduleurs d'une installation photovoltaïque comportant 40 modules photovoltaïques.
Les modules photovoltaïques sont les modules SeT230G de la marque SILLIA. Les données importantes de la fiche technique de ces modules photovoltaïques sont les suivantes :
Nous supposerons par ailleurs que l’installation sera située dans le sud de la France, en plaine où la température minimale est estimé à -10 °C. De ce fait, le coefficient k (coefficient de sécurité imposé par le guide de l’UTE C15-712-1, et qui prend en compte l’élévation de la tension délivrée par les modules lorsque la température des cellules diminue) sera pris égale à : k=1.14.
En explorant la gamme d'onduleurs que propose SMA, on pourrait imaginer qu'un onduleur SMC 9 000 TL peut convenir. On peut aussi remarquer qu'un onduleur SB 4 000 TL et un onduleur SB 5 000 TL peuvent convenir.
Explorons cette dernière solution : 1 onduleur SB 4 000 TL et 1 SB 5 000 TL. Nous montrerons par la suite que l’onduleur SMC 9 000 TL n’est pas adapté car il ne respecte pas la compatibilité en tension.
Le calcul est facilement réalisable à la main. D'après le calcul, le nombre de modules en série doit être compris entre 5 et 12.
Il reste alors à vérifier qu'avec 12 modules en série, on atteindra jamais la tension maximale admissible en entrée de l'onduleur Umax = 550 V.
Pour cela, on calcul la tension maximale que peut fournir une chaîne photovoltaïque composé de 12 modules en série. Cette tension maximale est égale à 12 × Uco × k = 12 × 37.95 × 1.14 = 519.156 V. Cette tension maximale délivrée par la chaîne photovoltaïque est bien inférieure à la tension maximale admissible en entrée de l'onduleur (Umax = 550 V).
Par conséquent, une configuration à 12 modules en série est compatible avec la tension maximale admissible de l'onduleur.
Le nombre maximum de chaînes photovoltaïques en parallèle se calcule par la formule simple suivante :
Le calcul est facilement réalisable à la main. D'après le calcul, le nombre de chaînes photovoltaïques, par tracker, doit être égal à 1.
Cette puissance installée est supérieure à la puissance maximale admissible par les deux onduleurs (Pmax = 5 300 W pour l'onduleur SB 5 000 TL et Pmax = 4 200 W pour l'onduleur 4 000 TL).
Nous décidons donc de retirer 1 module sur chaque chaîne des Trackers afin d'obtenir une configuration comprenant 1 chaîne de 11 modules sur chaque tracker. Cette nouvelle configuration présente donc 22 modules, ce qui correspond à une puissance installée de 22 × 230 = 5 060 Wc.
Cette puissance installée est compatible avec la puissance maximale admissible en entrée de l'onduleur SB 5 000 TL. Nous utiliserons donc un onduleur SB 5 000 TL raccordé à un groupe photovoltaïque de 22 modules photovoltaïques configuré de la façon suivante : 1 chaîne de 11 modules en série, par tracker.
Mais nous avions, au départ, 40 modules photovoltaïques à installer. Il reste donc 18 modules à placer. La puissance crête correspondante est 18 × 230 = 4 140 Wc.
Cette puissance installée est compatible avec la puissance maximale admissible en entrée de l'onduleur SB 4 000 TL. Nous utiliserons donc un onduleur SB 4 000 TL raccordé à un groupe photovoltaïque de 18 modules photovoltaïques configuré de la façon suivante : 1 chaîne de 9 modules en série, par tracker.
Les modules photovoltaïques sont les modules SeT230G de la marque SILLIA. Les données importantes de la fiche technique de ces modules photovoltaïques sont les suivantes :
- La puissance crête d'un module : Pc = 230 Wc
- La tension à vide : UCO = 37.95 V
- La tension de puissance maximale : UMPP = 30.45 V
- Le courant de court-circuit : Icc = 8.1 A
- Le courant de puissance maximale : IMPP = 7.55 A
Nous supposerons par ailleurs que l’installation sera située dans le sud de la France, en plaine où la température minimale est estimé à -10 °C. De ce fait, le coefficient k (coefficient de sécurité imposé par le guide de l’UTE C15-712-1, et qui prend en compte l’élévation de la tension délivrée par les modules lorsque la température des cellules diminue) sera pris égale à : k=1.14.
Etape 1 : Effectuer un dimensionnement rapide grâce à la puissance de l'installation
L'installation est composée de 40 modules d'une puissance crête de 230 Wc, soit une puissance crête totale de 40 × 230 = 9 200 Wc.En explorant la gamme d'onduleurs que propose SMA, on pourrait imaginer qu'un onduleur SMC 9 000 TL peut convenir. On peut aussi remarquer qu'un onduleur SB 4 000 TL et un onduleur SB 5 000 TL peuvent convenir.
Explorons cette dernière solution : 1 onduleur SB 4 000 TL et 1 SB 5 000 TL. Nous montrerons par la suite que l’onduleur SMC 9 000 TL n’est pas adapté car il ne respecte pas la compatibilité en tension.
Etape 2 : Calculer le nombre de modules photovoltaïques en série
La fiche technique des onduleurs SB 4 000 TL et SB 5 000 TL nous indiquent les éléments suivants :- La tension maximale admissible en entrée de l'onduleur est Umax = 550 V.
- La plage de tension MPPT en entrée de l'onduleur est [UMPPT,MIN - UMPPT,MAX] = [125 V - 440 V ].
Il reste alors à vérifier qu'avec 12 modules en série, on atteindra jamais la tension maximale admissible en entrée de l'onduleur Umax = 550 V.
Pour cela, on calcul la tension maximale que peut fournir une chaîne photovoltaïque composé de 12 modules en série. Cette tension maximale est égale à 12 × Uco × k = 12 × 37.95 × 1.14 = 519.156 V. Cette tension maximale délivrée par la chaîne photovoltaïque est bien inférieure à la tension maximale admissible en entrée de l'onduleur (Umax = 550 V).
Par conséquent, une configuration à 12 modules en série est compatible avec la tension maximale admissible de l'onduleur.
Etape 3: Calculer le nombre de chaînes photovoltaïques en parallèle
La fiche technique des onduleurs SB 4 000 TL et SB 5 000 TL nous indique que le courant maximale admissible de ces deux onduleurs est Imax= 15 A par trackers (ces onduleurs disposent de deux trackers chacun).Le nombre maximum de chaînes photovoltaïques en parallèle se calcule par la formule simple suivante :
Etape 4 : Vérifier la compatibilité en puissance
La fiche technique des onduleurs SB 4 000 TL et SB 5 000 TL nous indiquent les éléments suivants :- La puissance maximale admissible de l'onduleur SB 5 000 TL est : Pmax = 5 300 W.
- La puissance maximale admissible de l'onduleur SB 4 000 TL est : Pmax = 4 200 W.
Cette puissance installée est supérieure à la puissance maximale admissible par les deux onduleurs (Pmax = 5 300 W pour l'onduleur SB 5 000 TL et Pmax = 4 200 W pour l'onduleur 4 000 TL).
Nous décidons donc de retirer 1 module sur chaque chaîne des Trackers afin d'obtenir une configuration comprenant 1 chaîne de 11 modules sur chaque tracker. Cette nouvelle configuration présente donc 22 modules, ce qui correspond à une puissance installée de 22 × 230 = 5 060 Wc.
Cette puissance installée est compatible avec la puissance maximale admissible en entrée de l'onduleur SB 5 000 TL. Nous utiliserons donc un onduleur SB 5 000 TL raccordé à un groupe photovoltaïque de 22 modules photovoltaïques configuré de la façon suivante : 1 chaîne de 11 modules en série, par tracker.
Mais nous avions, au départ, 40 modules photovoltaïques à installer. Il reste donc 18 modules à placer. La puissance crête correspondante est 18 × 230 = 4 140 Wc.
Cette puissance installée est compatible avec la puissance maximale admissible en entrée de l'onduleur SB 4 000 TL. Nous utiliserons donc un onduleur SB 4 000 TL raccordé à un groupe photovoltaïque de 18 modules photovoltaïques configuré de la façon suivante : 1 chaîne de 9 modules en série, par tracker.
Etape 5 : Réaliser le schéma électrique de l'installation
Au final, le schéma électrique de l'installation est le suivant :
Pourquoi l’onduleur SMC 9000 TL n’est pas adapté ?
Les caractéristiques électriques de l’onduleur SMC 9000 TL sont récapitulées ci-dessus (extrait de la fiche technique) :
Il est à noter que cet onduleur que cet onduleur ne dispose que d’un seul tracker.
Avec cet onduleur, afin de respecter la compatibilité en tension et en courant, les calculs montrent que :
Par conséquent, l’onduleur SMC 9000 TL n’est pas adapté à cette situation.
D’autres configurations existent avec d’autres onduleurs de marque différente. Il appartient au concepteur de l’installation de faire son choix.
Les caractéristiques électriques de l’onduleur SMC 9000 TL sont récapitulées ci-dessus (extrait de la fiche technique) :
Il est à noter que cet onduleur que cet onduleur ne dispose que d’un seul tracker.
Avec cet onduleur, afin de respecter la compatibilité en tension et en courant, les calculs montrent que :
- le nombre de modules en série doit idéalement être compris entre 13 et 14 (respect de la plage du MPPT) et ne jamais dépasser 16 (respect de la tension maximale admissible par l’onduleur
- le nombre de chaîne en parallèle ne doit pas être supérieur à 3
Par conséquent, l’onduleur SMC 9000 TL n’est pas adapté à cette situation.
D’autres configurations existent avec d’autres onduleurs de marque différente. Il appartient au concepteur de l’installation de faire son choix.
