Quels types de systèmes d’énergie solaire existe-t-il ?

Les systèmes d’énergie solaire sont classés en fonction de la manière dont ils se connectent au réseau électrique et de la manière dont l’électricité est utilisée. Il en existe quatre types principaux :systèmes connectés au réseau, systèmes hors réseau, systèmes hybrides et systèmes à courant continu pur.

Tous les quatre utilisent essentiellement les mêmes panneaux solaires. Ce qui diffère, c'est s'il y a une connexion au réseau, s'il y a une batterie et si l'énergie est fournie en courant alternatif ou continu. Celui qui vous convient dépend de la disponibilité du réseau là où vous vous trouvez, du prix de l'électricité et des conséquences d'une panne de courant.
 

Voici d’abord une comparaison côte à côte, suivie d’un examen plus approfondi de chaque type.
 

1. Systèmes solaires reliés au réseau : injectez l’électricité directement dans le réseau

Comment ça marche

Pendant la journée, les panneaux produisent de l'électricité en courant continu. Un onduleur relié au réseau le convertit en courant alternatif qui correspond à la fréquence et à la phase du réseau. L’électricité alimente d’abord vos propres charges, et tout surplus est vendu au réseau. La nuit ou par temps couvert, lorsque les panneaux ne peuvent pas couvrir votre demande, vous achetez de l'électricité sur le réseau. Aucune batterie n'est impliquée.

En quoi cela consiste

Panneaux solaires et structure de montage :les panneaux transforment la lumière du soleil en électricité et la structure de montage définit l'angle d'inclinaison et la résistance au vent.

Onduleur connecté au réseau :le cœur du système. Il effectue un suivi du point de puissance maximale (MPPT), convertit le courant continu en courant alternatif et offre une protection d'interconnexion au réseau.

Protection côté DC :Câbles CC, commutateurs CC et boîtier de combinaison (les petits systèmes de type chaîne omettent souvent le boîtier de combinaison).

Boîte de distribution AC :contient des disjoncteurs et un dispositif de protection contre les surtensions.

Mètre:un compteur de production ou compteur bidirectionnel utilisé pour régler l'électricité exportée vers le réseau.

Protection contre la foudre, mise à la terre et surveillance :ceux-ci assurent la sécurité du système et vous permettent de vérifier les données de génération à distance.

Où ça correspond

Cela fonctionne mieux là où la consommation d’électricité pendant la journée est élevée et où le réseau est stable : maisons et villas auto-construites avec un espace de toit utilisable, et usines, entrepôts, supermarchés et écoles qui fonctionnent pendant la journée. Il présente l'investissement le plus faible et la structure la plus simple, et c'est le type avec la plus grande capacité installée au monde.

Exemples et recommandations

Maison rurale auto-construite :avec environ 60 à 80 mètres carrés de surface de toit, vous pouvez installer environ 8 à 10 kW. Choisissez un onduleur string monophasé ou triphasé. La production annuelle dépend de l'ensoleillement local, alors estimez-la à l'aide des données d'irradiation locales.

Bâtiment d'usine :un grand toit et une charge diurne élevée conviennent à un système de 300 kW à 1 MW, utilisé principalement pour l'autoconsommation avec le surplus exporté vers le réseau. Le retour sur investissement est généralement plus court que pour les systèmes résidentiels.

Une chose à garder à l'esprit

Un système relié au réseau s'arrête automatiquement lorsque le réseau tombe en panne (protection anti-îlotage). Cela signifie qu’une maison dotée d’un système relié au réseau n’a toujours pas d’électricité en cas de panne.
 

2. Systèmes solaires hors réseau : totalement indépendants du réseau

Comment ça marche

L’alimentation des panneaux charge d’abord la batterie. Lorsque les charges consomment de l’énergie, la batterie les alimente via l’onduleur. Le système est autonome et n’est pas connecté au réseau électrique public.

En quoi cela consiste

Panneaux solaires et structure de montage

Contrôleur de charge solaire :charge la batterie et la protège, généralement de type MPPT.

Banque de batteries :Des batteries au lithium fer phosphate, au plomb-carbone et au gel plomb-acide sont toutes utilisées. La capacité de la batterie détermine la durée pendant laquelle le système peut fonctionner sans soleil.

Onduleur hors réseau :convertit l'alimentation CC de la batterie en CA. De nombreux produits combinent le contrôleur et l'onduleur en une seule unité.

Matériel de distribution et de protection

Générateur de sauvegarde (facultatif) :une source supplémentaire lors de longues périodes de temps nuageux ou pluvieux.

Où ça correspond

Lieux sans réseau ou où le raccordement au réseau coûte trop cher : îles, pâturages, avant-postes frontaliers, maisons de montagne, stations de recherche isolées et stations de base de télécommunications.

Exemples et recommandations

La maison du berger :avec une consommation quotidienne d'environ 5 à 8 kWh, une configuration d'environ 3 kW de panneaux, environ 10 kWh de stockage par batterie et une unité tout-en-un hors réseau de 3 kW peut faire fonctionner un réfrigérateur, une télévision et un éclairage. Échelonnez l’utilisation d’appareils à forte puissance.

Conseil de taille :dimensionnez la batterie en fonction du nombre de jours nuageux consécutifs que vous souhaitez couvrir. Réservez 2 à 3 jours en règle générale, et plus si l'ensoleillement n'est pas fiable.

La majeure partie du coût d’un système hors réseau est consacrée à la batterie. La durée de vie de la batterie a un effet important sur le coût total, alors ne jugez pas uniquement par le prix initial.
 

3. Systèmes solaires hybrides : stockage Grid-Tied Plus, avec alimentation et sauvegarde du réseau

Dans l'industrie, ce type est plus souvent appelésystème hybride connecté au réseau/hors réseauou unsystème hybride solaire et stockage. Il ajoute une batterie à un système connecté au réseau, afin qu'il puisse interagir avec le réseau et également fournir de l'énergie par lui-même en cas de panne.

Comment ça marche

La génération de jour dessert en premier les charges. L’énergie excédentaire charge la batterie, et une fois la batterie pleine, le reste est exporté vers le réseau. La nuit, les charges sont alimentées par la batterie et lorsque la batterie est faible, par le réseau. Lorsque le réseau tombe en panne, le système passe en mode hors réseau et continue d'alimenter les charges critiques via son port de secours.

En quoi cela consiste

Panneaux solaires et structure de montage

Onduleur hybride :combine les fonctions d'un onduleur connecté au réseau et d'un onduleur à batterie en une seule unité. C’est l’équipement clé qui distingue ce système des deux précédents.

Batterie de stockage d'énergie :les systèmes résidentiels reposent actuellement principalement sur le phosphate de fer et de lithium.

Compteur intelligent ou transformateur de courant :mesure la consommation des ménages et l’énergie circulant vers et depuis le réseau, que le système utilise pour décider quand charger et décharger.

Système de gestion de l'énergie (EMS) :définit des stratégies d’exploitation, telles que la recharge et la décharge en fonction des prix de l’électricité en fonction du moment de la consommation.

Panneau de chargement de sauvegarde :les charges critiques telles que le réfrigérateur, l'éclairage et les équipements réseau sont câblées au port de secours.

Où ça correspond

Zones avec des pannes fréquentes ou un réseau instable

Lieux avec un écart important entre les prix de l'électricité en période de pointe et hors pointe, où vous pouvez recharger lorsque l'électricité est bon marché et décharger lorsqu'elle est chère

Utilisateurs sensibles aux coupures de courant : bureaux à domicile, élevages, entrepôts frigorifiques et petites cliniques

Exemples et recommandations

Ménage villa :8 à 10 kW de panneaux avec 10 à 20 kWh de stockage par batterie. Connectez le réfrigérateur, l'éclairage, le routeur et certaines prises au port de sauvegarde. La possibilité d'inclure des charges lourdes telles que des climatiseurs dépend de la puissance de sortie de secours de l'onduleur.

Ferme d'élevage :installer un système relié au réseau avec stockage afin que les équipements de ventilation, de chauffage et d'eau potable continuent de fonctionner en cas de panne.

Un système hybride coûte plus cher qu’un système connecté au réseau. L'argent supplémentaire permet d'acquérir deux capacités : l'alimentation de secours en cas de panne et l'arbitrage des prix. La rentabilité dépend de la fréquence des pannes locales et de votre tarif d’électricité.
 

4. Systèmes solaires DC purs : alimentation DC sans inversion

Comment ça marche

L'électricité CC des panneaux n'est pas convertie en CA. Cela va directement aux charges DC. Certains systèmes incluent une batterie et un contrôleur, et d'autres n'ont pas de batterie du tout : quand le soleil brille, la charge fonctionne, et quand ce n'est pas le cas, la charge s'arrête.

En quoi cela consiste

Panneaux solaires

Contrôleur CC(uniquement nécessaire dans les systèmes avec batterie)

Batterie(facultatif)

Charges CC :Lumières LED, pompes à eau DC, ventilateurs DC, caméras et équipements similaires

Sans onduleur, la structure est la plus simple des quatre et il y a une étape de conversion en moins où l'énergie est perdue.

Où ça correspond

Endroits où la charge est elle-même en courant continu, la puissance est faible et les équipements sont dispersés : lampadaires solaires, lampes de jardin, pompes à eau solaires, irrigation agricole, feux de circulation et équipements de surveillance, et petits appareils de communication.

Exemples et recommandations

Lampadaire solaire :une configuration courante est un panneau de quelques dizaines de watts, une batterie au lithium et un contrôleur. La lumière s'allume automatiquement la nuit et aucun câblage n'est nécessaire.

Pompe à eau solaire :les panneaux pilotent directement une pompe à courant continu. Plus l’ensoleillement est fort pendant la journée, plus l’eau est pompée dans un réservoir de stockage pour une utilisation ultérieure. Vous pouvez laisser de côté la batterie et économiser un coût important.

Ses limites sont claires. Il ne peut pas alimenter directement les appareils électroménagers CA ordinaires et le niveau de puissance ne peut pas être très élevé.

5. Comment choisir parmi les quatre systèmes

Répondez à ces questions dans l’ordre :

Y a-t-il une grille ?Sinon, choisissez hors réseau ou DC pur. Si c'est le cas, passez à la question suivante.

À quel point une panne ferait-elle mal ?S’il y en a beaucoup, choisissez un système hybride. Si ce n’est pas grand-chose, choisissez une grille.

Vos charges sont-elles des appareils CA ou des charges CC ?Si vous avez uniquement besoin d’alimenter des charges en courant continu telles que des lampadaires ou des pompes, le courant continu pur suffit.

Quel est votre budget ?Pour la même capacité solaire, le raccordement au réseau est le moins cher. Les systèmes hybrides et hors réseau augmentent le coût des batteries.

FAQ

Q : Pourquoi un système relié au réseau ne fonctionne-t-il pas pendant une panne de courant ?Parce que l'onduleur dispose d'une protection anti-îlotage. Si le système continuait à alimenter un réseau mort, cela mettrait en danger les travailleurs des services publics effectuant des réparations, il doit donc se déconnecter automatiquement. Si vous souhaitez de l’électricité pendant les pannes, choisissez un système hybride.

Q : Un système hors réseau peut-il être converti ultérieurement en système hybride ?Oui, mais cela dépend du matériel existant. Si le système d'origine utilise un onduleur hors réseau, celui-ci doit généralement être remplacé par un onduleur hybride. Les panneaux et la structure de montage peuvent généralement être réutilisés.

Q : Un système à courant continu pur est-il plus économe en énergie qu’un système à courant alternatif ?Il perd moins d'énergie car il n'y a pas d'étape d'inversion, mais seulement si la charge est déjà un appareil DC. L’achat d’appareils CC simplement pour économiser sur les pertes de conversion coûte généralement plus cher que ce que l’on économise.

Q : Quel type de maison offre le meilleur rapport qualité-prix ?Si le réseau est stable et que quelqu’un utilise l’électricité à la maison pendant la journée, le raccordement au réseau constitue la meilleure valeur. Si les pannes sont fréquentes ou si l’écart entre les prix de pointe et les prix hors pointe est important, envisagez un système hybride. Le retour sur investissement dépend des prix locaux de l’électricité, des politiques d’incitation et de votre utilisation réelle, alors demandez un devis à un installateur local qualifié.