Le polyvalent : L'onduleur hybride
Introduction : La star de la technique solaire
Les onduleurs hybrides sont actuellement les stars de la technique solaire. Hormis les modules solaires eux-mêmes, ils assument toutes les fonctions d'une installation solaire complète. Qu'il s'agisse de conversion électrique ou de gestion d'énergie – tout dans un appareil compact.
Ce que peut faire un onduleur hybride :
Un onduleur hybride réunit de nombreuses fonctions dans un seul appareil. Le tableau suivant présente les tâches qu'il assume :
| Fonction | Description |
|---|---|
| Conversion DC→AC | Courant continu des modules en courant alternatif |
| Adaptation de tension | Élévation et abaissement de la tension DC |
| Gestion de batterie | Contrôle de charge et décharge |
| Gestion d'énergie | Distribution optimisée de l'énergie |
| MPPT | Maximum-Power-Point-Tracking |
| Acquisition de données | Tension, courant, température |
| Communication | WiFi, LAN, connexion application |
| Sécurité | Protection contre les surtensions, fusibles |
Structure d'un onduleur hybride
Un onduleur hybride se compose de plusieurs composants intégrés :
1. Onduleur (DC→AC)
La première interface entre les modules solaires et le système interne :
- Convertit le courant continu en courant alternatif
- Peut injecter le courant directement dans le réseau domestique
- Ou le transmettre en interne au convertisseur DC-DC
Ce composant donne son nom à l'appareil et remplit l'une des fonctions principales.
2. Convertisseur DC-DC
L'interface avec la batterie :
- Adapte la tension des modules solaires pour la batterie
- Augmente ou diminue la tension selon les besoins
- L'électronique de charge détermine la tension optimale
Remarque : Certains onduleurs hybrides ont une batterie intégrée. Dans cet article, nous considérons la variante sans batterie intégrée.
3. Maximum-Power-Point-Tracker (MPPT)
Le cœur du système de régulation :
- Obtient la puissance maximale indépendamment des conditions météo ou de charge
- Souvent déjà intégré à l'onduleur
- Mesure la tension produite et l'adapte de manière optimale
4. Système de gestion d'énergie
Répond aux questions critiques :
- Quand la batterie doit-elle charger/décharger ?
- Quelle doit être la puissance délivrée ?
- Quand utiliser le courant solaire, quand le courant réseau ?
5. Capteurs et métrologie
Enregistre en continu :
- Courant et tension
- Température
- Autres paramètres de fonctionnement
Les données de mesure sont traitées en interne et transmises au module de communication.
6. Module de communication
Les onduleurs hybrides modernes offrent :
- Connexion WiFi/LAN
- Pilotage par application en temps réel
- Intégration domotique
- Surveillance et maintenance à distance
7. Dispositifs de sécurité
Protections intégrées contre :
- Surtension
- Court-circuit
- Surcharge
- Problèmes de température
Avantages et inconvénients
Avantages
L'intégration de tous les composants dans un seul appareil apporte de nombreux avantages :
| Avantage | Explication |
|---|---|
| Tout en un | Moins de composants, installation simplifiée |
| Gain de place | Un seul appareil au lieu de plusieurs |
| Optimisation intégrée | Tous les composants parfaitement coordonnés |
| Utilisation simple | Une seule application pour tout |
| Rendement élevé | Moins de pertes de conversion |
| Évolutif | Souvent extensible (batteries supplémentaires) |
Inconvénients
Malgré les nombreux avantages, certains aspects méritent réflexion :
| Inconvénient | Explication |
|---|---|
| Coût d'acquisition plus élevé | Plus cher qu'un onduleur simple |
| Complexité | En cas de panne, tout le système tombe en panne |
| Moins de flexibilité | Composants non remplaçables individuellement |
| Dépendance au fabricant | Souvent compatible uniquement avec les batteries du même fabricant |
Monophasé vs Triphasé
Le choix entre onduleurs hybrides monophasés et triphasés a des implications importantes.
Onduleur hybride monophasé
Le courant continu est converti en une seule phase de courant alternatif.
Avantages :
Les appareils monophasés sont avantageux surtout pour les petites installations :
| Avantage | Explication |
|---|---|
| Construction simple | Seulement deux câbles nécessaires |
| Plus économique | Technique plus simple |
| Compatibilité | Beaucoup d'appareils n'utilisent qu'une phase |
Inconvénients :
Les limitations se manifestent surtout pour les grandes installations :
| Inconvénient | Explication |
|---|---|
| Puissance limitée | Généralement jusqu'à 3–6 kWc seulement |
| Charge asymétrique | Peut causer des problèmes réseau |
| Pas pour les gros consommateurs | Pompe à chaleur, borne de recharge nécessitent souvent du triphasé |
Onduleur hybride triphasé
Le courant continu est converti en trois phases symétriques de courant alternatif.
Avantages :
Les onduleurs triphasés sont conçus pour les grandes installations et offrent des avantages correspondants :
| Avantage | Explication |
|---|---|
| Puissance plus élevée | Pour les installations à partir de 6 kWc |
| Meilleure répartition de charge | Courants élevés sur trois phases |
| Injection symétrique | Plus compatible avec le réseau |
| Gros consommateurs | Compatible avec pompe à chaleur, borne de recharge |
Inconvénients :
La capacité supérieure a cependant un prix :
| Inconvénient | Explication |
|---|---|
| Coûts plus élevés | Construction plus complexe |
| Installation plus complexe | Mesures de sécurité supplémentaires |
Recommandation
Le choix entre monophasé et triphasé dépend principalement de la taille de l'installation et des consommateurs raccordés :
| Taille d'installation | Recommandation |
|---|---|
| Jusqu'à 3 kWc | Monophasé suffisant |
| 3–6 kWc | Selon les consommateurs |
| À partir de 6 kWc | Triphasé recommandé |
| Avec pompe à chaleur/borne | Triphasé |
Intégration dans l'installation solaire
Avec les systèmes à onduleur hybride, il n'y a pas de distinction stricte entre systèmes couplés AC et DC. Tous les composants convergent vers l'onduleur hybride.
Structure typique
Modules solaires
↓ DC
Onduleur hybride
├── Batterie (DC)
├── Réseau domestique (AC)
└── Réseau public (AC)Le flux électrique
-
Journée ensoleillée, faible consommation :
- Modules → Onduleur hybride → Charge batterie
- Excédent → Injection réseau
-
Soir, forte consommation :
- Batterie → Onduleur hybride → Réseau domestique
-
Nuit, batterie vide :
- Réseau → Onduleur hybride → Réseau domestique
-
Tarif heures creuses :
- Réseau → Onduleur hybride → Charge batterie
Le logiciel fait la différence
Au-delà du matériel, le logiciel est essentiel pour le pilotage :
Fonctions du logiciel
Le logiciel est l'élément de contrôle central et assume de nombreuses tâches :
| Fonction | Description |
|---|---|
| Régulation | Collaboration étroite avec le MPPT |
| Acquisition de données | Gestion numérique de toutes les mesures |
| Communication | Entre tous les composants |
| Surveillance | Détection des pannes |
| Prévisions | Prévisions de rendement |
| Domotique | Intégration avec l'automatisation domestique |
Fonctionnalités des applications modernes
- Surveillance en temps réel de la production et de la consommation
- Données historiques et statistiques
- Télécommande et paramétrage
- Notifications push en cas de dysfonctionnement
- Prévisions de rendement basées sur les données météo
Conclusion
Message clé: Les onduleurs hybrides sont la solution tout-en-un pour les installations solaires modernes :
- Ils réunissent onduleur, convertisseur DC-DC et gestion d'énergie
- Ils simplifient l'installation et l'utilisation
- Ils optimisent l'autoconsommation automatiquement
- Ils communiquent avec l'application et la domotique Pour la plupart des installations solaires résidentielles avec stockage batterie, l'onduleur hybride est aujourd'hui le premier choix.
Comment configurer votre installation solaire de maniere optimale, c'est ce que montre l'article AC ou DC ? Topologies systeme pour installations solaires.
La série complète « Stockage d'énergie pour installations solaires »
- Des cuisses de grenouille aux batteries : Comment fonctionne un stockage d'énergie ? – Fondamentaux
- Lithium vs Plomb : Quelle batterie pour l'installation solaire ? – Comparaison des technologies
- Électronique de puissance : Onduleurs et convertisseurs DC-DC – Conversion électrique
- Le polyvalent : L'onduleur hybride – Vous êtes ici
- AC ou DC ? Topologies système pour installations solaires – Concepts d'installation