Principales questions sur le câblage des panneaux solaires

Pour de nombreux propriétaires, les termes techniques associés à l'installation solaire peuvent prêter à confusion. Vous entendrez probablement les installateurs parler du câblage des panneaux solaires, qui est une considération importante lors de l'installation de systèmes photovoltaïques.

L'énergie solaire est l'une des sources d'électricité les moins chères et la plus respectueuse de l'environnement. Il n'est donc pas surprenant que de nombreux foyers soient désireux de faire installer un système photovoltaïque.

Comme pour toute installation électrique, la façon dont les panneaux solaires sont câblés (en série ou en parallèle) est cruciale. La conception et la configuration du câblage peuvent affecter de manière significative les performances du circuit. 

Lorsqu'ils sont correctement câblés, les systèmes solaires sont plus performants et garantissent de meilleures économies et un meilleur retour sur investissement. Le type de connexion détermine également le type de câble de panneau solaire et d'onduleur à utiliser.

Nous examinons ici le câblage d'une installation photovoltaïque. Cela devrait également répondre aux questions fréquemment posées sur le câblage des panneaux solaires.

Comment les panneaux solaires sont-ils câblés ?

En général, vous aurez besoin de plusieurs panneaux solaires pour capter suffisamment d'énergie solaire pour alimenter votre maison. 

Les options de base sont les connexions en parallèle et en série. Dans les paramètres avancés, ces configurations de circuit peuvent être combinées.

Qu'est-ce qu'une connexion en série ?

Lorsqu'on connecte des panneaux solaires en série, l'électricité emprunte un seul chemin. Chaque panneau solaire est relié au panneau suivant par un câble solaire. Pensez-y comme à une guirlande lumineuse dont toutes les ampoules sont reliées entre elles par un seul fil. Il en va de même pour les panneaux solaires.

Les fils du panneau solaire sont connectés de la borne négative d'un panneau à la borne positive du panneau suivant, et ainsi de suite jusqu'à ce que toutes les cellules soient connectées. Le câblage en série crée une boucle fermée continue.

La principale différence entre les connexions en série et en parallèle est l'intensité globale de la tension et du courant du circuit. Dans un circuit en série, les tensions de chaque panneau sont additionnées, ce qui donne une tension globale plus élevée, alors que l'ampérage reste le même.

Qu'est-ce qu'une connexion parallèle ?

Les panneaux solaires parallèles sont un peu plus compliqués. Au lieu d'une seule chaîne de fils, il y a deux fils centralisés : un fil de panneau solaire qui relie tous les fils à la borne positive, et un autre qui relie les fils à la borne négative. Selon la conception de l'installation solaire, ces deux fils centralisés sont ensuite reliés au régulateur de charge ou à l'onduleur.

Dans une connexion parallèle, la tension reste la même et l'ampérage de chaque panneau s'additionne pour donner un ampérage total plus élevé.

Comment comparer le câblage solaire en série et en parallèle ?

Les panneaux solaires connectés en série fonctionnent comme des lumières de Noël traditionnelles. Si l'ampoule est cassée, la douille est défectueuse ou une partie du fil est endommagée, l'ensemble du jeu de lumières ne s'allumera pas. 

C'est parce que le courant circule dans un seul fil. Pour que les lumières de Noël fonctionnent à nouveau, vous devez trouver l'ampoule défectueuse ou la douille ou le fil défectueux et les réparer. 

Toutefois, il existe également des guirlandes de Noël à fils parallèles. Même s'il y a une pièce défectueuse, le jeu de lumières continue de fonctionner.

C'est également le mode de fonctionnement des panneaux solaires en série. L'électricité circule dans une seule direction à travers les fils photovoltaïques. En cas de problème de connexion de l'un des panneaux de la série, l'ensemble du circuit est affecté. 

En revanche, les câbles solaires à connexion parallèle continuent de fonctionner même si la connexion est lâche ou si le panneau est défectueux.

En règle générale, le type d'onduleur utilisé dans un système PV dépend de la façon dont les câbles des panneaux solaires sont conçus.

Comment câbler des panneaux solaires en utilisant un onduleur string ?

Les onduleurs de branche peuvent être utilisés pour interconnecter les panneaux solaires. Pour fonctionner efficacement, ces onduleurs ont besoin d'une certaine quantité de tension et de courant provenant du champ solaire. 

Ils sont également équipés d'un tracker MPP qui fait varier la tension et le courant pour amplifier la puissance produite. Lors de l'utilisation d'onduleurs de chaîne, ces valeurs nominales doivent être prises en compte. Vous devez vous assurer que les panneaux solaires fournissent correctement la tension et le courant requis.

En général, pour les panneaux solaires cristallins, la tension requise est d'environ 40 volts, tandis que pour les onduleurs de chaîne, la fenêtre de tension est de 300 à 500 volts. Cela vous permet de connecter environ 8 à 12 panneaux en série. 

Toutefois, si vous devez connecter plus de 12 panneaux dans une matrice, vous pouvez concevoir deux chaînes de 8 panneaux plus deux panneaux connectés en parallèle.

Quel est le meilleur câble pour panneau solaire à utiliser ?

En général, le câblage parallèle est l'option de câblage préférée car il permet au champ solaire de fonctionner sans interruption, même en cas de cellules défectueuses. 

Toutefois, ce n'est pas toujours le cas. Dans certaines applications, il est recommandé de câbler les panneaux en série. Un installateur fiable peut vous aider à décider de la configuration de câblage qui convient à votre application. 

Dans certains cas, une approche hybride combinant le câblage en parallèle et en série est recommandée.

Lorsqu'il s'agit d'installations photovoltaïques, il est essentiel de respecter les tensions et les ampérages recommandés pour assurer une performance optimale du circuit. 

Comme mentionné précédemment, dans un câblage en série, la tension augmente alors que l'ampérage reste le même. Dans le cas d'un câblage en parallèle, c'est le contraire qui se produit.

Ainsi, si vous avez une matrice de cinq panneaux, chacun ayant 5 ampères et 12 volts, le circuit en série produira 5 ampères et 60 volts. À l'inverse, si le même réseau est connecté en parallèle, il produira 25 ampères et 12 volts. 

Les réglages recommandés dépendent fortement des besoins en ampères et en volts de l'onduleur solaire, des batteries et du câblage solaire. Portez une attention particulière au câblage et à la conception de l'installation solaire, car ils affecteront la tension et le courant globaux.

Est-il possible d'ajouter un autre fil de panneau solaire à un système solaire existant ?

Contrairement à d'autres installations électriques, vous ne pouvez pas simplement connecter un câble de panneau solaire supplémentaire à une installation PV existante. Il est donc essentiel d'envisager une expansion future lors de la conception d'un système solaire. 

C'est pourquoi les installateurs recommandent une installation complète. Il est important d'évaluer soigneusement vos besoins en énergie pour déterminer le nombre de panneaux à utiliser dans votre système. De même, votre budget doit être pris en compte. 

Toutefois, si vous êtes confronté à des contraintes budgétaires ou si vous dépassez les besoins en énergie estimés, vous pouvez envisager de connecter des panneaux supplémentaires à votre système existant.

Malheureusement, la plupart des systèmes photovoltaïques existants ne peuvent pas être équipés de nouveaux panneaux solaires. 

En général, les systèmes solaires sont équipés d'onduleurs conçus pour répondre à la charge estimée. Toutefois, si le convertisseur de puissance est surdimensionné, il est possible de brancher des panneaux supplémentaires. 

Le seul bémol est que vous devrez peut-être mettre à niveau les câbles solaires et d'autres composants pour vous conformer aux normes NEC actuelles.

Vous devrez également vous demander si les nouveaux panneaux s'accordent avec les anciens. Si le circuit existant est connecté en série, il se peut que des panneaux supplémentaires ne soient pas autorisés. 

Souvent, la tension maximale du circuit limite le type de panneau qui peut y être connecté. Par exemple, les anciens modèles ont une capacité de 800 W en 12 V, tandis que les panneaux solaires plus récents ont des capacités relativement élevées, de 30 V à 60 V, voire 200 W. 

Si vous devez ajouter des panneaux ayant le même ampérage et la même tension, il est préférable d'installer un seul panneau.

L'utilisation d'un micro-onduleur ou d'un optimiseur dans le circuit PV vous permet d'étendre un panneau à la fois. Les micro-onduleurs évitent les limitations associées aux onduleurs de chaîne. 

Ce gadget vous permet d'ajouter de nouveaux panneaux solaires à un onduleur string existant, même s'ils sont déjà maximisés. 

Cependant, les panneaux supplémentaires doivent être connectés à leur alimentation en courant alternatif.