Concours d'écrêtage : Les rapports DC:AC ne sont pas égaux

Dans le chapitre 2, nous avons décrit la différence entre les rapports DC:AC des micro-onduleurs et des onduleurs de branche, même lorsque les batteries ne sont pas utilisées. Ce chapitre bonus explique en détail pourquoi et comment les onduleurs de branche sont plus performants que les micro-onduleurs.

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Rapport DC:AC : Ce que cela signifie

Le rapport DC:AC est un paramètre clé de la conception d'un système solaire. Il compare la capacité totale de puissance de vos modules solaires (CC) à la capacité de sortie maximale de votre onduleur (CA). Par exemple, un système de 15 kW avec un onduleur de 11,4 kW (ou la somme des capacités des micro-onduleurs) a un rapport CC:CA de 1,3:1.

Selon Aurora Solar, l'un des principaux logiciels de conception et de simulation des performances solaires, "il est souvent judicieux de surdimensionner une installation solaire, de sorte que le rapport CC-CA soit supérieur à 1. Cela permet de récolter davantage d'énergie lorsque la production est inférieure à la puissance de l'onduleur, ce qui est généralement le cas pendant la majeure partie de la journée".

Cependant, poursuit Aurora Solar, "cette approche n'est pas sans coût. Il faut soit dépenser de l'argent pour un onduleur supplémentaire, soit perdre la récolte d'énergie à cause de l'écrêtage de l'onduleur".

Mais tous les rapports DC:AC ne se comportent pas de la même manière, en particulier lorsqu'on compare les onduleurs de branche et les micro-onduleurs.

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Coupure de presse : Onduleurs de branche et micro-onduleurs

Bien que les onduleurs de branche et les micro-onduleurs réduisent tous deux leur consommation d'énergie lorsque la production des modules dépasse la capacité de l'onduleur, les onduleurs de branche réduisent leur consommation d'énergie en moyenne pour les raisons suivantes :

1. Lissage de la puissance agrégée dans les onduleurs à cordes

Les onduleurs de branche gèrent la puissance au niveau du réseau, en combinant la sortie de tous les modules en une seule entrée CC. Cela signifie que :

• Les modules s'équilibrent mutuellement : Si un groupe de modules produit une puissance maximale (par exemple, face à l'ouest dans l'après-midi) tandis qu'un autre est ombragé ou fonctionne en dessous de la puissance maximale (par exemple, face à l'est dans l'après-midi), la puissance totale du réseau est moins susceptible de dépasser la capacité de l'onduleur.
• Courbe de sortie plus douce : La production combinée de tous les modules réduit la probabilité d'écrêtage, même lorsque les modules individuels fonctionnent à leur capacité maximale.

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2. Écrêtage par module dans les micro-onduleurs

Les micro-onduleurs fonctionnent indépendamment pour chaque module, convertissant le courant continu en courant alternatif au niveau du module, ce qui crée des inefficacités :

• Écrêtage au niveau de chaque module : Chaque micro-onduleur est conçu pour une capacité fixe (par exemple, 350 W). Si un module de 450 W atteint sa puissance maximale, les 100 W excédentaires sont écrêtés, même si les autres modules du système produisent moins que leur puissance maximale.
• Pas de partage entre les modules : Contrairement aux onduleurs de branche, les micro-onduleurs ne peuvent pas agréger la puissance entre les modules, de sorte que l'énergie excédentaire provenant des modules les plus performants est perdue, même si d'autres modules sont moins performants.

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Comparaison de la production d'énergie à l'aide d'un exemple concret

Voyons la différence en comparant les performances des micro-onduleurs par rapport aux onduleurs string avec le même rapport CC:CA sur la même maison (voir Figure 16) avec les caractéristiques suivantes :

• Installation solaire de 15 kW composée de 35 modules de 440 W
• 2 réseaux : 17 modules à l'est (bleu), 17 à l'ouest (jaune)
• Le soleil brille sur le réseau ouest, générant un potentiel de 400 W par module.
• Le réseau Est génère 250 W par module
• Option 1 : optimiseurs de 700 W + onduleur de branche de 11,4 kW (rapport CC/CA de 1,35:1)
• Option 2 : micro-onduleurs de 325W sur chaque module (rapport DC:AC de 1,35:1)

La comparaison des performances entre ces deux configurations est présentée ci-dessous. Les micro-onduleurs de l'option 2 réduisent de 13 % la production parce qu'ils s'arrêtent au niveau du module. L'onduleur de branche de l'option 1 ne subit pas d'écrêtage car la production plus faible du réseau Est compense la production plus élevée du réseau Ouest.

Production potentielle maximale

• Est : 4 500 W (250 W x 18)
• Ouest : 6 800 W (400 W x 17)
• Total : 11 300 W (4 500 W + 6 800 W)

Architecture DC : 

• Est : 4 500 W (250 W x 18)
• Ouest : 6 800 W (400 W x 17)
• Total : 11 300 W (4 500 W + 6 800 W)
• 0% d'écrêtage

AC Architecture

• Est : 4 500 W (250 W x 18)
• Ouest : 5 525 W (325 W x 17)
• Total : 10 025 W (4 500 W + 5 525 W)
• 13% d'écrêtage

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La différence quotidienne

Les courbes de production d'énergie de la figure 16 illustrent la différence de performance entre les deux technologies au cours d'une journée.

Architecture CC : Ne s'enclenchera que si la PUISSANCE TOTALE (panneaux EST + OUEST) dépasse la capacité de l'onduleur. Avec des orientations différentes. L'écrêtage est moins probable.

Architecture CA : écrêtage au niveau de chaque module - donc d'abord l'EST puis l'OUEST sont écrêtés, ce qui réduit la PUISSANCE TOTALE DE SORTIE. L'écrêtage est plus probable.

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Le rôle de l'orientation du module

Les modules sont souvent installés dans des orientations multiples (par exemple, sur des toits orientés à l'est et à l'ouest) parce que :

• Les toits résidentiels sont limités en espace. Les orientations multiples permettent d'augmenter la surface.
• Pointes distribuées : Les modules orientés dans différentes directions produisent leur pic de production à différents moments de la journée, ce qui permet d'obtenir une courbe de production globale plus régulière.
• Capter les heures du matin et du soir. De plus en plus, le matin et le soir sont rémunérés à des taux plus élevés par les compagnies d'électricité que le milieu de la journée, en grande partie en raison de la prévalence de l'énergie solaire sur le réseau.
• Réduction de l'écrêtage : Même avec un rapport DC:AC élevé, la puissance totale du système est moins susceptible de dépasser la capacité de l'onduleur avec les onduleurs string.

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Conclusion

Tous les rapports CC/CA ne sont pas égaux. Alors que les onduleurs de branche et les micro-onduleurs écrêtent l'énergie lorsque la puissance CC dépasse la capacité CA, les onduleurs de branche réduisent considérablement les pertes d'écrêtage en regroupant la puissance sur l'ensemble du réseau.

Pour les propriétaires qui cherchent à maximiser leur production d'énergie et leurs économies, un système d'onduleurs de branche optimisé pour le courant continu est le choix qui s'impose : il permet de capter plus d'énergie, de minimiser les pertes et de préparer l'avenir de l'énergie solaire et du stockage.

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Vous trouverez ci-dessous la liste complète des chapitres inclus dans cette série (des liens seront ajoutés au fur et à mesure de la publication des chapitres) :

Vous trouverez ci-dessous la liste complète des chapitres inclus dans cette série (des liens seront ajoutés au fur et à mesure de la publication des chapitres) :

1. Résumé : La taxe sur les micro-onduleurs en pleine croissance
2. Lignes de tendance : Changements majeurs dans l'industrie solaire
3. Taxe d'écrêtage : Laisser de l'énergie sur la table
4. Taxe de conversion : Le coût caché des batteries couplées au courant alternatif
5. Taxe sur l'équipement : Plus de matériel, plus de problèmes
6. La solution est le courant continu : Optimiseurs DC, batteries couplées DC
7. Bonus : Démonstration d'écrêtage : Tous les rapports DC:AC ne sont pas égaux
8. Glossaire

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