Quid des onduleurs ?

Indispensable au fonctionnement d’un système photovoltaïque raccordé, l’onduleur sert à transformer le courant continu produit par les modules PV en courant alternatif identique à celui du réseau. Ses performances techniques et sa fiabilité sont des paramètres qui peuvent très fortement faire varier la production d’énergie électrique annuelle et donc la rentabilité financière d’un système. Ces dernières années, des efforts importants de recherche et développement ont été menés dans le domaine de l’électronique de puissance. Ainsi, SMA, le leader mondial du marché des onduleurs, a pour credo de proposer au moins six innovations par an. Chez Fronius, numéro deux mondial, on revendique haut et fort la volonté d’être toujours à la pointe de la technologie, à défaut de pouvoir rattraper le chiffre d’affaires du concurrent.Un rendement maximalOn distingue deux types d’onduleurs photovoltaïques, selon qu’ils sont ou non équipés d’un transformateur, appareil permettant de modifier les valeurs de tension et d’intensité du courant. Les améliorations récentes portent sur les deux types d’appareils. Il y a quinze ans, un rendement à 90% était considéré comme un très bon rendement. Aujourd’hui, les meilleurs onduleurs atteignent des pics de rendement de 98% (96% pour les appareils avec transformateur) et devraient continuer à augmenter jusqu’à 99% dans les prochaines années. Une hausse de 1% de l’efficacité permet en effet de diviser les pertes thermiques par deux, ce qui est extrêmement important pour l’amélioration de la durée de vie des composants et donc des onduleurs. Moins de pertes thermiques signifie également que les systèmes de refroidissement ne sont plus nécessaires et que les dimensions des boîtiers des onduleurs peuvent être réduites. Ainsi, dernier-né chez SMA, le Sunny Boy HF se distingue par la présence d’un transformateur haute fréquence qui permet de combiner rendement élevé, séparation galvanique et poids léger : « Il ne pèse que 18kg, précise Hervé Humez, directeur technique chez SMA, soit la moitié d’un appareil équivalent du marché, et se présente sous la forme d’un boîtier ergonomique qu’une seule personne peut installer facilement. »Tension et durée de vieCertains constructeurs ont choisi l’élargissement de la gamme de tensions d’entrée de l’onduleur comme axe d’amélioration de leurs nouveaux produits. Une large gamme d’entrée facilite en effet le choix de l’onduleur lors du dimensionnement du système et rend plus aisée la gestion des stocks pour le constructeur. Un module PV de plus ou de moins dans le système ne remet plus forcément en cause le choix de l’onduleur.Autre axe de progrès, la durée de vie de l’appareil. Une garantie de cinq ans sur les produits est devenue la norme chez les constructeurs, alors qu’elle n’était que de deux ans il y a quelques années. Il est aujourd’hui possible d’étendre la garantie à dix ans, voire à vingt ans suivant les fabricants. Cette étendue de la durée de vie est le résultat de l’utilisation de composants de meilleure qualité, surdimensionnés ou plus résistants aux hausses de température.Éviter les surchauffesCar une température élevée à l’intérieur du boîtier de l’onduleur peut conduire à un vieillissement prématuré des composants électroniques. Dans le cas d’un système de refroidissement dit « passif », les composants électroniques sont scellés hermétiquement au boîtier de l’onduleur. Ce type de refroidissement est limité par la surface du boîtier, spécialement dans les appareils particulièrement compacts. La solution du refroidissement « actif » par ventilateur ne met pas tous les constructeurs d’accord : certains y sont opposés et préfèrent construire des onduleurs moins compacts mais sans ventilateur, qu’ils considèrent comme un point de faiblesse mécanique possible du produit.Le refroidissement par convection, souvent avec un ventilateur, est un autre moyen utilisé par les fabricants d’onduleurs. Cependant, ce système nécessite des ouvertures dans le boîtier qui empêchent ou réduisent l’utilisation du produit à l’extérieur ou dans un environnement poussiéreux. De plus, le ventilateur est un élément mécanique en mouvement et donc sujet à l’usure et à la casse. La solution finale au problème de surchauffe serait l’augmentation de l’efficacité de l’onduleur, car ce sont les pertes qui sont génératrices de chaleur.Un outil de gestion et de communication« L’onduleur n’est pas qu’un convertisseur d’énergie, il sert aussi à gérer et à contrôler la qualité du réseau électrique », ajoute Hervé Humez. Ainsi, la norme DIN VDE 126-11 définit les valeurs auxquelles l’onduleur doit se connecter. En cas de dysfonctionnement, le système PV doit rester connecté le plus longtemps possible au réseau, ceci afin que le propriétaire du système continue à produire avec le meilleur rendement possible et à vendre son électricité sans voir sa production interrompue. Pour pallier ces risques, les fabricants jouent la carte de la modularité. Fronius, par exemple, propose un onduleur centralisé, le Fronius CL, qui peut accueillir jusqu’à 15 unités d’alimentation. « C’est un vrai/faux système centralisé, explique Jean-Marc Scolari, directeur commercial et marketing Fronius France. Au lieu d’être constitué d’un seul bloc, il est composé de plusieurs racks ; en cas de défaillance de l’un d’entre eux, les autres prennent le relais et il n’y a pas d’incidence sur la production. » Inutile également de changer l’ensemble de l’onduleur, d’où une maintenance facilitée.Enfin, les constructeurs multiplient les produits de communication complémentaires dans le but de faciliter la surveillance et le pilotage du système : liaison internet, équipement Bluetooth pour le résidentiel et data logger pour le tertiaire, serveur externe… Le tout complété par des modules de formation à destination non seulement des installateurs, mais aussi des bureaux d’études, architectes, maîtres d’ouvrage