Le facteur de dimensionnement des onduleurs décrit le rapport entre le courant continu (CC) maximal pouvant être produit par l'ensemble des modules photovoltaïques installés et la puissance de sortie maximale en courant alternatif (CA) de l'ensemble de l'installation photovoltaïque. Il sert de base de calcul pour déterminer la taille et le nombre d'onduleurs nécessaires. Ces derniers transforment l'électricité solaire en courant alternatif conforme au réseau, adapté au raccordement au réseau électrique public ou à la consommation directe au sein de l'entreprise. Le facteur de dimensionnement se calcule à partir du quotient de la puissance CC de l'onduleur et de la puissance photovoltaïque. En cas de sous-dimensionnement, la valeur est supérieure à 100 et, en cas de surdimensionnement, inférieure à 100. Un facteur de dimensionnement de 100 % signifie donc que, par exemple, pour une puissance photovoltaïque installée de 700 kWc, la puissance CC de l'onduleur est également de 700 kW. Une telle configuration n'est toutefois pas toujours la plus optimale ni la plus rentable. C'est pourquoi le facteur de dimensionnement doit être recalculé individuellement lors de la planification de chaque installation photovoltaïque commerciale.
Onduleurs et chaînes de modules
La planification de plus grandes installations photovoltaïques pour les entreprises devient complexe du fait qu'il ne faut connecter à un onduleur que des panneaux solaires dont les puissances réelles sont égales. Sur une telle chaîne, tous les modules doivent donc avoir la même orientation, la même inclinaison et le même ombrage afin que l'onduleur puisse convertir efficacement le courant continu en courant alternatif.
80 chaînes différentes pour un dimensionnement à 700 kWc
Cependant, on planifie généralement différentes Toitures de halls, abnehmbare Carports, Dächer mit Solaranlagen oder Freifeldanlagen mit unterschiedlichen Ausrichtungen, Neigungen und Verschattungen. Die Berechnung wird jedes Mal neu durchgeführt, sobald ein Modulstring mit einem neuen MPP-Tracker des Wechselrichters oder einem MPP-Tracker eines Multistring-Wechselrichters fertig geplant ist. Um bei einer Anlagengröße von 700 kWp zu bleiben, berechnet der Planer einer einfachen Dach-PV-Anlage dieser Größe bereits etwa 80 Strings, wenn die Anlage eine Ost-West-Ausrichtung haben soll, da auch die Anzahl der Module pro String nicht beliebig groß sein darf: Die leistungsfähigsten Wechselrichter können heute maximal 1.000 Volt pro String umwandeln, was etwa einer Leistung von 20 Modulen entspricht.
La plupart du temps, les onduleurs fonctionnent à charge partielle
Avec un facteur de dimensionnement pour les onduleurs de 100 %, on part du principe que dans des conditions idéales, c'est-à-dire en cas d'ensoleillement optimal sans nuages et de températures inférieures à 25°, chaque string et son onduleur fournissent le meilleur rendement électrique possible. De telles conditions sont toutefois rares et la plupart du temps, un onduleur fonctionne en charge partielle. Et c'est justement là que réside le problème : tous les onduleurs ne fonctionnent plus aussi efficacement en charge partielle. Cet effet commence à se faire sentir à partir d'une baisse de puissance de 20 % du string et d'un fonctionnement de l'onduleur à 80 % de charge partielle. Outre les coûts d'investissement plus élevés des grands onduleurs, un sous-dimensionnement est donc tout à fait rentable.
Un facteur de dimensionnement pour les onduleurs supérieur à 100 % est rentable
Lors de la planification économique d'une installation photovoltaïque complète pour une entreprise, le calcul et le dimensionnement des onduleurs jouent donc un rôle décisif. S'ils sont sous-dimensionnés, les pics de puissance ne peuvent être limités que lorsque les conditions sont idéales. Cette perte d'énergie sur l'ensemble de l'année d'une installation photovoltaïque est généralement marginale et doit alors être mise en balance avec les coûts d'investissement plus élevés liés à des onduleurs de plus grande puissance. Pour une installation de 700 kWc qui, selon son emplacement, pourrait produire environ 630 000 à 700 000 kWh par an si elle était conçue avec un facteur de dimensionnement de 100 %, la perte d’énergie sous nos latitudes s’élève en moyenne à 4 500 kWh en cas de sous-dimensionnement de 120 %. À cela s’ajoutent plusieurs dizaines de milliers d’euros pour des onduleurs présentant une puissance nominale supérieure. En fonction de l’intensité du rayonnement solaire, des facteurs de dimensionnement compris entre 110 et 130 % sont considérés comme particulièrement rentables en Europe. Rien qu’en Allemagne, cette valeur peut varier de +/- 5 % selon le site.