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Onduleurs photovoltaïques

Les onduleurs photovoltaïque utilisés dans les systèmes d'énergie renouvelables transforment le courant continu CC des batteries ayant des tensions nominales 12, 24 ou 48 VCC en courant alternatif CA afin d'alimenter tous les appareils électriques CA en milieux résidentiels, industriels, institutionnels ou commerciaux (généralement du 120 et 240 VCA). Il existe sur le marché une grande variété d'onduleurs et le modèle requis dépend de l'usage auquel il est destiné.

Excepté les différentes technologies utilisées par les fabricants pour convertir le courant CC en AC, les onduleurs peuvent être classés en deux catégories : les onduleurs pure sinus et les onduleurs à sinus modifié.

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La tension de sortie de l'onduleur pure sinus est semblable à celui du réseau public avec peu de distorsions des harmoniques. En pratique les onduleurs à sinus modifié peuvent alimenter la plupart des appareils et outils alors que les onduleurs pure sinus produisent une forme de courant semblable à celle du réseau et ils peuvent alimenter tous les appareils ainsi que les appareils électroniques très sensibles tels les équipements au laser et appareils de précision.

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Xantrex, Schneider, inverters, products
FX seires, OutBack, sealed, inverters
XW inverter, Xantrex, Schneider, inverter

Puissance des onduleurs

Les spécifications sur les onduleurs sont souvent en Volt-ampère VA au lieu de watts. La puissance électrique que l'onduleur peut délivrer sert de base de comparaison puisque c'est le critère essentiel du choix d'un onduleur. La puissance apparente des onduleurs est définie en Volts-Ampères (VA). C'est le résultat du produit entre la tension (en Volts) et l'intensité ou courant (en Ampères).

Puissance active (en Watts) = puissance apparente (en VA) x facteur de puissance. Il faut connaître le facteur de puissance de l'onduleur ou l'efficacité de l'onduleur. Cette valeur est généralement mentionnée dans les spécifications ou la fiche technique de l'onduleur. Il est compris entre zéro et un.

Les onduleurs sans chargeur intégré sont souvent utilisés dans des systèmes qui disposent déjà d'un chargeur de batteries externe et une source d'énergie renouvelable (solaire photovoltaïque, éolien, micro turbine hydroélectrique). Les onduleurs dans cette catégorie sont disponibles dans des puissances de 75 watts à 3000 Watts. Ces onduleurs sont utilisés dans les véhicules récréatifs, les applications mobiles et chalets.

Onduleurs de couplage au réseau

Nous disposons des onduleurs de couplage réseau de puissances comprises entre 1.8 et 500 kW.

Ces onduleurs destinés au couplage réseau disposent une fonction interactive avec le réseau électrique et transforment le courant continu généré par les modules solaires photovoltaïques ou éoliennes en courant alternatif, synchronisent la fréquence avec le réseau électrique et possèdent des dispositifs de protection anti-îlotage pour se séparer du réseau en cas d'anomalies tout en affichant l'erreur. Les onduleurs de couplage au réseau de Solectria Renewables et séries GT de Schneider Electric.


Dimensionnement et choix des onduleurs de couplage réseau

Lorsque l'on branche des modules photovoltaïques (PV) en série les tensions s'additionnent (en parallèle, les courants s'additionnent). La tension finale, celle que verra l'onduleur, varie en permanence. Mais la plage de tension d'opération à l'entrée CC d'un onduleur est limitée, il est important de s'assurer que la tension d'opération maximum power point « MPP » des modules PV en série reste dans la plage de l'onduleur et ceci indépendamment de la température et de l'ensoleillement.

Pour ce faire il faut que :
• La tension Vmp d'opération des modules PV divisée par 1.25 reste dans la plage de tension de l'onduleur.
• La tension Voc circuit ouvert des modules PV multipliée par 1.25 reste dans la plage de tension de l'onduleur. Ce facteur permet de faire un dimensionnement rapide. Il représente le coefficient de température des modules PV, ce qui a un effet sur la tension Voc et Vmp.

On doit également s'assurer que :
• Le courant maximal du champ PV photovoltaïque (Isc) multiplié par 1.25 n'excède pas le courant CC admissible par l'onduleur.
• Le rapport entre et la puissance du champ PV et la puissance nominale d'entrée CC de l'onduleur doit être supérieur à 50% ou proche de 1 (soit 100%) pour la plupart d'onduleurs

Onduleurs avec chargeur intégré sont souvent utilisés dans les systèmes d'énergies renouvelables ou des système d'urgence UPS ou back-up (soit le réseau ou la génératrice). Les onduleurs modulaires et non modulaires, pure sinus et sinus modifiés sont disponibles dans des puissances de 1500 Watt à 36 kW.

Pendant les coupures ou pannes d'électricité, les onduleurs intégrant chargeur de batteries permettent de faire fonctionner automatiquement toutes les charges consommatrices importantes tels les ordinateurs, le téléphone, la pompe à eau, le ventilateur de la fournaise, les lampes, etc. Ces onduleurs conviennent idéalement aux applications résidentielles, les petites entreprises, les applications de télécommunications et aux usagers qui aimeraient éviter les inconvénients lors des pannes d'électricité tels l'inondation du sous-sol, les pertes des denrées alimentaires dans les réfrigérateurs, l'absence d'éclairage. Les systèmes peuvent être personnalisés afin de satisfaire les besoins énergétiques pendant la durée prolongée de la coupure d'électricité (plusieurs heures). Les onduleurs GFX, VFX, FX de marque OutBack, les séries XW et TR de Schneider Electric anciennement Xantrex comprennent des chargeurs intégrés.

Tous nos onduleurs avec chargeur de batterie utilise la technologie “off-line” technology.

Nos onduleurs de technologie "Off-line" ne délivrent pas une tension CA continuellement en transformant la tension CC en provenance des batteries. Ils alimentent les appareils CA en présence du réseau public d'électricité et commutent du réseau aux batteries lors des coupures d'électricité. La plupart des appareils (serveurs, ordinateurs actuels) sont de type à découpage et intègrent de gros condensateurs capables de faire face à de très brèves coupures du réseau électrique et ces systèmes peuvent donc dépendre d'onduleurs de type "Off-line" car ils sont capables de compenser le bref temps de commutation (quelques millisecondes) entre la coupure du réseau et le transfert à la batterie de l'onduleur.

Dimensionnement et choix des onduleurs

Les onduleurs ont généralement une efficacité maximale de 95%. Ceci signifie que pour alimenter un micro-onde de 1000 Watt par exemple, l'onduleur doit fournir 1052 Watt (ceci est obtenu en faisant 1000 watt divisé par 0.95). Plus l'onduleur fonctionne près de sa capacité maximal plus il est efficace, et l'inverse est vrai!

Pour déterminer la puissance de l'onduleur qu'on a besoin, il faut :
• Pour les charges résistives, additionner toutes les puissances nominales des appareils CA (courant alternatif) qui seront branchés sur l'onduleur et multiplier par le facteur de 1.20. En général ce facteur de sécurité de 20% permet de surdimensionner l'onduleur afin d'éviter la surcharge de ce dernier. Par exemple si l'ensemble des appareils est de 400 Watt, la puissance de l'onduleur doit être égale à 400 W x 1.20 = 480 W pour les charges résistives.
• Pour les charges inductives et capacitives (moteurs, micro-ondes), additionner toutes les puissances nominales de ces charges et multiplier par le facteur de 2 ou 3 tout en s'assurant que le courant maximal de l'onduleur est égal à 4 ou 8 fois le courant total des charges (inductives et capacitives). Lorsqu'une tension est appliquée à un moteur, le couple de force (proportionnel au courant) qui est nécessaire pour entraîner le moteur est très élevé au départ par conséquent il faut donc s'assurer que l'onduleur a la capacité de fournir ce courant qui permet d'entraîner le moteur sur une durée pouvant varier de quelques millisecondes à quelques minutes selon les moteurs.

À noter que parmi ces onduleurs les modèles  GFX, FX, VFX Series de OutBack Power, series MS & MS-AE de Magnum Energy InvertersXW Series et TR Series Inverters de Schneider Electric, auparavant Xantrex, permettent de retourner vers le réseau le surplus de courant généré par la source de courant CC lorsqu'ils sont configurés en mode « revente au réseau ». Dans cette configuration l'usager diminue sa facture d'électricité. Ces deux modèles d'onduleurs comprennent tous des dispositifs de protection anti-îlotage intégrés ainsi que des dispositifs de synchronisation au réseau. En cas de panne de courant, ces onduleurs fonctionnent en mode secours pour alimenter uniquement les charges critiques locales.

OutBack Power inverters
Xantrex, Schneider, inverters, products
FX seires, OutBack, sealed, inverters
XW inverter, Xantrex, Schneider, inverter
Trace, TR, Xantrex, Schneider, inverter

 

Quelques puissances typiques d'appareils

Les paramètres importants à savoir lors du choix d'un ou des onduleurs sont : la puissance totale des appareils à alimenter et les heures de fonctionnement prévues pour chaque appareil. Car ces données permettront de choisir la taille de l'onduleur et les composants connexes (batteries, câbles, dispositifs de protection et autres).

Types d’appareils
Puissance Typique(en Watt)
Types d’appareils
Puissance Typique(en Watt)
Compresseur - 1 H.P.
1000
Fluorescent compact - 23 Watt
23
Climatiseur - 5000 BTU
500
Fluorescent 2 tubes
100
Purificateur d’air
120
LHalogène
90
Répondeur
10
Micro-onde
1500
Lumières de Noël - 100 lumières
50
Mixer - Stand
300
Sécheuse
5000
Réfrigérateur - 17pi-cu
463
Ordinateur et imprimante
600
Télévision – 32’’
130
Écran d’ordinateur
270
Télévision Plasma 42'’ - 50'’
375
Tapis roulant – « Treadmill » 3 H.P.
3000
Télévision/DVD/VCR
120
Ventilateur
200
Toaster
1100
Congélateur ouverture frontal 17pi-cu
600
Toaster et four électrique
1500
Grill
1425
Aspirateur – Régulier
1440
Séchoir à cheveux
1500
Vaporisateur
750
Jeu vidéo
200
VCR
45
Fer à repasser
1100
Laptop
75

Onduleurs - FAQ

Question : Pourquoi certains onduleurs sont-ils beaucoup plus chers que d'autres de puissance égale?

Réponse: En général ces différences sont liées aux options
- Le réglage des paramètres de charge pour différent type de batteries.
- La configuration via un contrôleur des modes de fonctionnement (démarrage automatique de génératrice, gestion d'énergie).
- La possibilité de couplage à d'autres onduleurs
- L'efficacité de l'onduleur ou le rendement
- L'intégration d'un chargeur ou non
- La capacité de couplage réseau
- La qualité de l'onde pour un meilleur fonctionnement des appareils. Les onduleurs pures sinus sont plus coûteux que les onduleurs sinus modifiés.
- Surveillance ou monitoring à distance

Dispositifs de protections des onduleurs et choix des câbles
Fusibles CC: Les fusibles utilisés sont généralement de Classe T. Un tableau de choix des fusibles se trouve dans notre catalogue, dans la section des câbles.

Disjoncteur CC: Pour le choix des disjoncteurs, il faut diviser la puissance de l'onduleur par tension nominale des batteries et multiplier le résultat par 1.25. Par exemple pour un onduleur 2000 W et des batteries 12 V, le disjoncteur devrait avoir un courant de (2000 W / 12V) x 1.25 = 208 A. Étant donné que les disjoncteurs 208 A n'existent pas, il faudrait utiliser disjoncteur CC de courant supérieur soit 250 A. Les disjoncteurs doivent être approuvés pour les systèmes CC, typiquement 600 VCC et moins.

Câbles : entre l'onduleur et les batteries, le courant est très élevé, par conséquent il faut utiliser les câbles multibrins flexibles en cuivre avec une gaine résistante. Si un petit calibre de câble est utilisé, la chute de tension sera importante et l'onduleur de fonctionnera pas adéquatement. Un tableau spécifiant les calibres de câble et les longueurs maximales se trouve dans la section câble de notre catalogue.

Mise à la terre :: il est fortement recommandé de protéger les onduleurs contre les surtensions causées par la foudre en utilisant le bornier de connexion de mise à la terre ou la prise de mise à la terre installé sur l'onduleur.

Qu'est-ce qu'un panneau de contrôle «Powerboard»?
HES PV offre un service de pré-assemblage de panneau de contrôle appelé encore «Powerboard» tCeci réduit le temps d'installation et de configuration par l'usager car avant la livraison tout est pré-assemblé selon le code l'électricité et testé. Tout ce qui reste à faire c'est de brancher le champ photovoltaïque ou l'éolienne (si nécessaire), les charges consommatrices et l'onduleur aux batteries. Un panneau de contrôle «powerboard» comprend :

ULes options varient, cependant un panneau de contrôle «powerboard» comprend : Un à quatre onduleurs, conduit CC/CA, disjoncteur CC, commutateur manuel CA, disjoncteur pour l'entrée CC des modules PV (option), les borniers CC et CA, câbles CA et CC, le bornier de mise à la terre, espaces pour près de six disjoncteurs CA, shunt 500 A-50 mV, panneau métallique pour installation murale, prise murales GFCI, sonde de température (option), contrôle (MATE inclus), tous les équipements sont certifiés cETL (inspection CSA du panneau pré-assemblé optionnelle). Tout le câblage est fait dans le conduit et les dessins sont fournis. Le tout est bien emballé et prêt pour expédition sur palette.

Communiquez avec Énergie Matrix pour les différentes options et les autres types d'onduleurs.

 

 

HES PV Sans frais: 1.866.258.0110

 

Cette information peut être changée en tout temps, sans avertissement.