L’onduleur est l’élément essentiel d’une installation photovoltaïque connectée au réseau. Il convertit le courant continu provenant des panneaux solaires (12 ou 48 V) en courant alternatif utilisable par le réseau (220 V). Il optimise également la puissance des modules, assure l’interface avec l’utilisateur et gère éventuellement un parc de batteries. Dans cet article, nous allons vous expliquer en détail le rôle de l’onduleur, ses limites et les différentes technologies existantes.
L’onduleur, le lien avec le réseau
La première fonction de l’onduleur est d’établir une connexion sécurisée entre le réseau électrique et l’installation photovoltaïque. Avant de se connecter, l’onduleur vérifie le bon fonctionnement des deux réseaux. Ensuite, il convertit le courant continu des panneaux solaires en courant alternatif, directement utilisable par les appareils électriques :
Cette fonction apparemment simple pose en fait des questions concrètes :
Où va ma production d’électricité ? En cas de production excédentaire par rapport à la consommation, deux cas de figure peuvent se produire. Soit l’onduleur injecte le surplus sur le réseau, qui sera alors utilisé par vos voisins. Soit l’onduleur limite la production pour éviter tout surplus, ce qui nécessite un dispositif supplémentaire appelé “zéro injection”.
Puis-je produire de l’électricité en cas de panne du réseau ? Non ! En effet, l’onduleur ne se connecte au réseau que si celui-ci est en mesure de recevoir la production électrique. Si l’installation n’est pas équipée de batteries ou d’une fonction de secours, ce qui est presque toujours le cas, il n’y aura aucune production. Cela est une mesure de sécurité. Si le réseau est défaillant, l’onduleur arrête la production pour éviter de mettre en danger les techniciens intervenant sur la ligne. De même, si les panneaux sont défectueux, la production est également arrêtée pour protéger l’utilisateur.
Mes panneaux solaires produisent-ils la nuit ? Les panneaux solaires peuvent capter la lumière du soleil réfléchie par la lune, mais la production est trop faible pour que l’onduleur se connecte au réseau. Une installation photovoltaïque est donc déconnectée du réseau la nuit, jusqu’au lever du soleil.
L’onduleur, à la recherche de la performance
La deuxième fonction de l’onduleur est d’exploiter au mieux la puissance de l’installation photovoltaïque. En effet, la production des panneaux solaires varie en permanence en fonction des conditions climatiques : ensoleillement et température des cellules. L’onduleur calcule donc en permanence ce que l’on appelle le “MPP” ou “Maximum Power Point”. Il s’agit simplement de trouver le meilleur couple “tension/intensité” pour obtenir la puissance maximale :
C’est pourquoi un onduleur est souvent sous-dimensionné par rapport à la puissance maximale des panneaux. Par exemple, une installation de 3 000 Wc sera souvent pilotée par un onduleur de 2 500 W. En effet, les panneaux solaires produisent rarement à leur puissance maximale. Il est donc préférable d’optimiser l’onduleur pour qu’il fonctionne de manière optimale dans la plage de puissance réelle des panneaux.
Si la production dépasse la capacité de l’onduleur, celle-ci est limitée, on dit alors que l’onduleur “écrête”. Cependant, cela ne se produit que très rarement dans l’année, par exemple lors d’une journée ensoleillée et très froide. L’onduleur pourra toujours exploiter la majeure partie de la production, car seul le surplus sera limité.
Cela a également une justification économique, car un onduleur moins puissant est moins cher. Cela est particulièrement important, car avec la baisse du coût des panneaux solaires, l’onduleur représente une part importante du budget d’une installation. De plus, la puissance maximale de l’installation a tendance à diminuer au fil des ans (environ 0,5% par an), ce qui justifie un dimensionnement précis de l’onduleur.
Onduleur central ou micro-onduleur ?
On distingue principalement trois types d’onduleurs :
Les onduleurs de chaîne ou “string” : Comme leur nom l’indique, ils sont utilisés pour piloter une chaîne ou une série de panneaux solaires. Ce type d’onduleur convient bien à un champ de panneaux présentant les mêmes contraintes (même inclinaison, même orientation). Ainsi, chaque élément de la série a une production comparable. Il existe également des onduleurs de chaîne avec deux MPPT. Ils conviennent alors à deux champs photovoltaïques avec des orientations différentes, par exemple est/ouest.
Les micro-onduleurs : Ces “petits” onduleurs sont fixés derrière chaque panneau. Il peut y en avoir un par module ou un pour deux panneaux. L’avantage est de connecter les panneaux en parallèle et de s’adapter à des contraintes différentes, par exemple un micro-onduleur pour deux panneaux orientés à l’est, puis un autre pour deux modules orientés au sud. L’installation est généralement plus facile pour les petites installations en autoconsommation, mais cela entraîne un léger surcoût d’environ 20%. La maintenance est plus délicate, car il faut accéder au niveau des panneaux, potentiellement sur le toit, contrairement à un onduleur de chaîne. Les marques Enphase ou AP systems, par exemple, proposent des micro-onduleurs.
Les onduleurs mixtes : On trouve également des “onduleurs avec optimiseurs” qui sont à mi-chemin entre un onduleur central et un micro-onduleur. Il s’agit en fait d’un onduleur central avec un calculateur de puissance spécifique pour chaque panneau (surcoût d’environ 10%). Cela permet un suivi personnalisé de chaque panneau. La marque Solaredge, par exemple, propose ce type d’onduleur.
L’onduleur au rapport !
L’onduleur assure également une fonction de surveillance, c’est-à-dire le contrôle en temps réel de la production photovoltaïque. Pour les onduleurs de chaîne, cette fonction est généralement incluse dans le prix de l’onduleur. Le fabricant propose souvent un espace de stockage gratuit sur son serveur, qui enregistre les performances des panneaux solaires sur 20 ans. En ce qui concerne les micro-onduleurs, il faut ajouter un dispositif de communication (entre 70 et 300 €). En pratique, une belle parabole traduit un temps ensoleillé, tandis qu’une courbe en “dents de scie” indique une couverture nuageuse. Par exemple, pour une installation de 3 kWc exposée au sud en décembre, puis en mars :
Un suivi régulier permet donc d’évaluer sa production, mais surtout de détecter d’éventuels dysfonctionnements pour cibler une éventuelle maintenance : panneau défectueux ou sale, ombrage à certaines heures, fin de vie de l’onduleur.
Il convient de noter que dans certains cas, l’onduleur est également capable de diriger le surplus de production vers un chauffe-eau électrique, par exemple. Cela en fait un outil très efficace pour augmenter le taux d’autoconsommation.
Onduleur et parc de batteries
Enfin, l’onduleur joue un rôle dans la gestion d’un parc de batteries. Ces installations ne sont pas forcément rentables pour le moment, mais l’offre se développe rapidement et il est probable qu’à l’avenir, elles deviennent la norme pour l’autoconsommation. Vous trouverez peut-être les termes “onduleur hybride” ou “onduleur intelligent” dans vos recherches. Ces onduleurs photovoltaïques fonctionnent avec un parc de batteries. Ils synchronisent la production solaire (principalement en journée) avec la consommation d’électricité (qui survient principalement le soir et le matin). Par exemple, si l’installation produit de l’électricité et qu’il y a une consommation, l’onduleur priorisera l’alimentation des appareils plutôt que la recharge des batteries pour éviter les pertes de rendement. À l’inverse, s’il y a un surplus, il sera utilisé pour recharger les batteries plutôt que d’être renvoyé sur le réseau public.
Cependant, il convient de noter qu’une installation “avec stockage” n’est pas nécessairement une installation “indépendante du réseau”. Si vous souhaitez que vos panneaux continuent de produire en cas de défaillance du réseau électrique, il est nécessaire d’opter pour un onduleur avec une fonction d’alimentation de secours ou de sauvegarde. Cela permet de maintenir une alimentation de secours pour des usages spécifiques, tels que l’éclairage, les volets roulants ou le réfrigérateur.
Critères d’achat d’un onduleur pour panneaux solaires
Outre la technologie, voici les critères à prendre en compte dans le choix de votre onduleur :
Durée de vie et garantie : La durée de vie statistique d’un onduleur est de 10 ans. La garantie varie de 5 ans pour un onduleur de chaîne à 20 ans pour un micro-onduleur, à condition de souscrire à la supervision du fabricant. Dans le premier cas, une extension de garantie est possible moyennant finance. Pour un petit onduleur résidentiel (2500 W), le coût de l’extension est d’environ 200 € (10 ans), 350 € (15 ans) et 500 € (20 ans). Cela signifie concrètement que l’onduleur sera remplacé en cas de panne avant la fin de la garantie. Dans tous les cas, cette extension fait l’objet d’un contrat avec le fabricant et ne peut pas être simplement ajoutée au devis.
Rendement : Il est préférable de se fier au rendement “européen”, qui tient compte du fonctionnement réel de l’onduleur, plutôt qu’au rendement “maximal”. Les rendements actuels se situent généralement autour de 96 à 98 %.
Dimensionnement : Il revient à votre installateur de choisir et de dimensionner l’onduleur. Il pourra vous expliquer son choix en fonction des caractéristiques suivantes :
Prix d’un onduleur pour panneaux solaires photovoltaïques
Le prix d’un onduleur de chaîne est d’environ 0,4 € par Wc. Ainsi, un onduleur de 2 500 W coûtera environ 1 000 €. Pour un micro-onduleur, on peut compter environ 130 € par panneau.
Pour une installation complète réalisée par un professionnel, il faut compter entre 2 et 3 € par Wc, soit entre 6 000 et 9 000 € pour une installation de 3 kWc. Pour obtenir le meilleur prix, il est conseillé de demander des devis à différents installateurs et d’étudier plusieurs solutions techniques.
Si vous installez vous-même, le coût varie plutôt entre 0,8 et 1,5 € par Wc.
Conclusion : À quoi sert un onduleur pour panneaux photovoltaïques ?
L’onduleur est donc l’élément essentiel d’une installation photovoltaïque connectée au réseau. Il permet de sécuriser l’installation, d’optimiser la production, de détecter d’éventuels dysfonctionnements et de gérer un parc de batteries. Cependant, c’est également le maillon faible de la chaîne, avec une durée de vie moyenne de 10 ans. Il est important d’évaluer la rentabilité d’une extension de garantie à 20 ans.
Pour en savoir plus, consultez notre article dédié à la technologie des panneaux solaires photovoltaïques et à l’autoconsommation, qui utilise le suivi en temps réel pour optimiser la production d’électricité en fonction de la consommation. Notre guide général sur l’énergie solaire photovoltaïque pourrait également vous intéresser.
