Energie solaire : Les 7 termes techniques à connaitre

Les termes indispensables à connaître pour vous familiariser avec l'énergie de notre étoile

Vous venez de passer encore une fois près d'une heure sur internet pour essayer de décrypter tout ce jargon. Mais au final, il subsiste encore pas mal de zones d'ombres...

Alors comment être serein dans l'achat de matériel pour une centrale solaire en autoconsommation sans être certain d'avoir les bases du vocabulaire ?! Dans cet article, nous allons passer en revue les termes les plus utilisés dans le photovoltaïque pour que vous puissiez enfin comprendre tous ces termes techniques !

Au sommaire

• Wc (Watt-crête) - Représente la puissance maximale qu'un panneau solaire peut produire dans des conditions idéales.
• STC (Standard Test Conditions) - Conditions de test standard pour mesurer la performance des panneaux solaires.
• Wh ou kWh - Unités de mesure de l'énergie électrique, indiquant la quantité d'énergie produite ou consommée.
• Puissance onduleur (VA ou kVA) - Capacité de l'onduleur à convertir le courant DC en courant AC avec une puissance exprimée en voltampères ou kilovoltampères.
• MPPT (Maximum Power Point Tracking) - Technologie utilisée pour optimiser la conversion de l'énergie solaire en électricité.
• String photovoltaïque - Ensemble de panneaux solaires connectés en série pour augmenter la tension électrique.
• Courant AC ⚡ DC - Différence entre le courant alternatif (AC), utilisé pour le transport et la distribution de l'électricité, et le courant continu (DC), produit par les panneaux solaires et converti par l’onduleur.

Que signifie Wc ou kWc ?

On commence par l'un des termes les plus importants : Wc signifie Watt-crête.

Lorsque l'on vous parle de Wc, il s'agit de la puissance du ou des panneaux solaires.

Le "c" ajouté derrière le "W" signifie que la puissance est donnée dans des conditions standards. Ceci dans le but de pouvoir comparer les panneaux entre eux. Les conditions standards sont définies selon 3 critères : l'irradiation sur la face avant du panneau, la température des cellules et l'épaisseur de l'atmosphère.

La puissance d'un panneau photovoltaïque varie en permanence en fonction de ces 3 paramètres :

1. Si l'irradiation augmente, la puissance photovoltaïque augmente.
2. Si la température augmente, la puissance diminue.
3. Si l'épaisseur de l'atmosphère augmente, la puissance diminue.

On lit souvent que la puissance en kWc ou Wc est la puissance maximale d'un panneau ou d'une installation photovoltaïque. Mais cela est faux !

Si les conditions dans lesquelles est le panneau sont plus avantageuses que les conditions standards, alors il est tout à fait possible de dépasser cette puissance qui n'est en rien une limite physique.

Exemple : en montagne, la puissance crête est très souvent dépassée au printemps. En effet, la neige présente au sol permet de réfléchir une partie du rayonnement solaire : il y a donc plus de rayons qui atteignent la surface du panneau.
De plus, la température ambiante reste fraîche en raison de l'altitude. On peut donc facilement se retrouver avec des conditions qui permettent de dépasser de 15% la puissance crête. Un panneau de 300 Wc aura dans ces conditions une puissance de 345 W (vous noterez qu'il n'est pas opportun de parler de Wc puisque il ne s'agit plus des conditions standards).

Dernière chose : par convention on écrit avec un "k" minuscule, un "W" majuscule et un "c" minuscule.

Cette notion fondamentale acquise, on passe à la suite !

Que veut dire STC ?

La définition de la puissance crête ci-dessus nous a permis d'introduire la notion de conditions standards. On parle également de conditions STC pour Standard Test Conditions.

Les conditions STC sont définies par 3 caractéristiques :

1. L'irradiation solaire incidente dans le plan des panneaux : celle-ci doit avoir une valeur de 1000 W/m2. Cela correspond à un très bel ensoleillement d'une journée d'été en plaine par exemple.
2. La température des cellules du panneau : 25°C (comme on le verra par la suite, cette température est souvent dépassée).
3. Une épaisseur de l'atmosphère de 1,5. L'épaisseur de l'atmosphère varie en fonction des saisons : elle est plus importante en hiver et plus faible en été. Ce n'est pas le facteur le plus important, il vaut mieux retenir les deux premiers qui ont une influence importante sur la puissance photovoltaïque.

Wh ou kWh ?

Le Wattheure ou kiloWattheure est une unité d'énergie.

En photovoltaïque, on utilise plutôt le kWh qui est la déclinaison la plus pratique lorsque l'on veut quantifier une énergie sans avoir des nombres qui commencent par 0,00... ou qui finissent pas 00000.

Il s'agit donc de l'énergie produite par une installation dans un certain laps de temps.

On obtient l'énergie en multipliant une puissance par une durée.
Exemple : si votre installation photovoltaïque de 3 kWc a une puissance de 2kW pendant 5 heures alors vous aurez produit 2 x 5 = 10 kWh.

Pour pouvoir comparer entre elles des installations, il est intéressant de ramener cette énergie à la production spécifique de l'installation c'est à dire une expression en kWh / kWc (kiloWattheure par kiloWatt-crête).
A noter que pour les grandes centrales solaires, on parle souvent en MWh qui est une unité plus pratique :  1 MWh = 1'000 kWh = 1'000'000 Wh.

Dernière chose : on écrit bien kWh et non kW/h ou kW-h.

Puissance onduleur : VA ou kVA ?

Encore une unité !

Mais celle-ci est dédiée aux onduleurs : le VoltAmpère ou kiloVoltAmpère est la puissance apparente de l'onduleur.

Vous allez me dire : "Késako la puissance apparente ? C'est la puissance ou c'est pas la puissance ?"
La puissance apparente est la somme vectorielle des puissance active et réactive.
Pour rester compréhensible sans trop rentrer dans le détail car c'est un sujet assez complexe, la puissance apparente (en VoltAmpère) est égale à la puissance active (en Watt) lorsque le facteur de puissance de la machine qui est alimentée est égal à 1.

Ce qu'il faut retenir de tout ça, c'est que lorsque vous entendez "kVA", on parle de la puissance onduleur. Et que dans les projets de taille modeste, il s'agit de la puissance active disponible en sortie onduleur.

Pour ceux qui veulent aller plus loin dans la compréhension des puissances actives, apparentes et réactives, je vous invite à lire cet article de Wikipédia.

MPPT : tirer le meilleur parti de votre installation

Voilà une nouvelle abbréviation d'un terme anglais.

MPPT signifie "Maximum Power Point Tracking" ou une fois traduit dans la langue de Molière : "Recherche du Point de Puissance Maximum". On utilise en général ce terme pour désigner le nombre d'entrées indépendantes sur un onduleur.

Les plus petits onduleurs n'ont qu'un seul MPPT (on dit aussi qu'ils n'ont qu'un seul "tracker") mais à partir d'une puissance d'environ 3 kW, tous les fabricants proposent en général des modèles ayant au moins 2 MPPT.

Et c'est là que je vous vois venir : "c'est bien beau tout ça mais ça sert à quoi d'avoir un onduleur avec plusieurs MPPT ?"

Alors pourquoi avoir un onduleur avec plusieurs MPPT :

1. Réaliser des centrales avec des champs de différentes orientations et/ou inclinaisons.
2. Augmenter le rendement de l'installation (ou éviter de le dégrader, c'est selon) en cas d'ombrages partiels.

En effet, tous les panneaux solaires raccordés à un même MPPT doivent avoir la même orientation et la même inclinaison pour éviter des pertes d'énergie. 

Avec un onduleur 1-MPPT, il n'est donc pas possible d'exploiter des toitures avec deux orientations (Est-Ouest par exemple).
S'agissant des ombrages, un onduleur 2-MPPT permet de minorer une perte d'énergie qui serait occasionnée par une cheminée par exemple.

Exemple : sur une installation de 20 panneaux ; il est possible de réaliser deux chaînes de 10 panneaux. Plutôt que de raccorder 2x10 panneaux sur un seul tracker, on peut raccorder 1x10 panneaux sur chaque tracker d'un onduleur 2-MPPT. Ainsi en cas d'ombrage sur une des deux chaines de panneaux, l'autre est préservée de pertes d'énergie.

Définition d'un string photovoltaïque

Dans le cas qui nous intéresse, le terme STRING désigne un ensemble de panneaux qui sont connectés en série. En bon français, on parle de chaînes de panneaux.

Alors concrètement, à quoi cela sert de faire des chaines de panneaux ?

D'abord à réduire les pertes d'énergie dans les câbles. En effet, la tension de sortie d'un panneau solaire est d'environ 40V pour un courant d'environ 10A.

Avec ces caractéristiques électriques, on obtient des chutes de tension très élevées si l'on veut rester dans des sections de câbles facilement installables (de 2,5mm2 à 6mm2).

Pour réduire ces pertes, la solution est simple : il suffit d'augmenter la tension. C'est pour cette raison qu'on réalise des strings de plusieurs panneaux.

En les raccordant en série, les tensions de chaque panneau s'ajoutent et on obtient des tensions de l'ordre de 400V pour une dizaine de panneaux et jusqu'à 1000V pour les centrales de plus grande taille. Chaque string est ensuite ramené sur l'onduleur (via ou non un coffret de protection) pour y être raccordé.
Exemple : pour une centrale de petite taille comportant 10 panneaux de 300 Wc, il est possible de raccorder les 10 panneaux en série sans dépasser les limites de tension en entrée de l'onduleur. On a donc 1 string de 10 panneaux.

Pour une centrale de plus grande taille de 30 panneaux de 300 Wc, on peut par exemple réaliser 2 strings de 15 panneaux ou 3 strings de 10 panneaux suivant le nombre d'entrée disponible sur l'onduleur.

Important : au sein d'un même string, tous les panneaux doivent avoir la même orientation et la même inclinaison pour éviter les pertes d'énergie.

Courant AC ou courant DC ?

La vous allez me dire que dans le solaire, on fait exprès d'employer des termes à double sens. Mais NON, même pas !

OUI, AC⚡DC est un célèbre groupe de rock né dans les années 70.

Mais on utilise également les termes AC et DC pour désigner les deux types de courant existants en électricité.

AC signifie Alternating Current (ou courant alternatif en bon français)
DC signifie Direct Current (pour courant continu)

Dans une installation photovoltaïque, les deux types de courant sont utilisés. Le courant continu DC est utilisé du côté panneaux avant l'onduleur. Tous les panneaux produisent du courant continu.

En l'état, celui-ci n'est pas utilisable sur le réseau. L'onduleur est chargé de convertir le courant continu DC issu des panneaux en courant alternatif AC utilisable par les appareils 230V standards.

D'autres termes obscurs ?

Si vous voyez d'autres termes à décrypter, n'hésitez pas à nous le dire en commentaire ou en utilisant la page contact !