Micro-onduleurs: la fausse bonne idée?

Contrairement aux onduleurs centralisés dont la technologie est maîtrisée depuis plus de 40 ans, les micro-onduleurs sont récents. Leur commercialisation depuis le début des années 2010 est portée par la marque Enphase, leader sur le marché, suivie par APSystems. Cependant depuis leur mise en service, les micro-onduleurs affichent des résultats performants pour un taux de défaillance équivalent à celui des onduleurs centralisés. Alors pourquoi se poser la question de leur utilisation ? Pourquoi choisir une technologie plutôt qu’une autre?
Micro-onduleurs vs onduleur centralisé
Pour des installations autour de 3 kWc, les micro-onduleurs sont actuellement la solution la plus installée chez les particuliers. Si la puissance du champ PV est supérieure, il est alors recommandé de passer sur un onduleur centralisé. Pourtant ces derniers peuvent opérer pour des puissances faibles, dès 1,5 kWc.
Ainsi installer des micro-onduleurs ne devrait pas être systématique mais répondre à des contraintes bien particulières.
Deux principaux arguments sont mis en avant pour promouvoir l’installation de micro-onduleurs:
- ils permettent une meilleure gestion des ombrages en permettant d’isoler les panneaux qui produisent moins
- les câbles sur le toit sont sous une tension de 240V alternatifs, contre 400V à 600V continus dans le cas d’une installation avec onduleur centralisé, ce qui serait plus sécuritaire
Mais qu’en est-il vraiment?
Gestion des ombrages: un argument commercial exagéré
Une croyance populaire dans le photovoltaïque fait penser que si un champ PV est soumis à un ombrage partiel, alors la production d’énergie s’effondre. Or les fabricants de panneaux photovoltaïques n’ont pas attendu l’arrivée des micro-onduleurs pour résoudre le problème d’un ombrage partiel sur un ou plusieurs modules. En effet, les panneaux sont équipés de diodes by-pass qui aiguillent le courant de manière à éviter les cellules partiellement ombragées, permettant aux cellules non affectées de maintenir leur production normale. Cela contribue à maximiser la production d’énergie du panneau photovoltaïque, même en présence d’ombres partielles.
Illustration:

Sur l’image ci-contre, le panneau est en fonctionnement normal et son circuit électrique interne est alimenté par toutes les cellules.

Un ombrage partiel (une feuille d’arbre qui tombe sur le panneau par exemple) est maintenant symbolisé par un carré rouge. On peut voir que seul un tiers des cellules sont impactées, et que grâce aux diodes by-pass les deux tiers des cellules continuent d’alimenter le circuit électrique du module.
L’argument qui consiste donc à dire qu’un micro-onduleur est indispensable pour gérer les ombrages partiels est faux, puisqu’un panneau fait ce travail grâce à la conception de son circuit électrique. De plus, la plupart des fabricants haut de gamme proposent des onduleurs centralisés avec des algorithmes permettant d’optimiser le point de puissance maximal de production en cas d’ombrage sur le champ PV, comme le système ShadeFix de SMA.
Les micro-onduleurs diminuent-ils le risque électrique ?
L’autre argument pour mettre en avant les micro-onduleurs est qu’il vaut mieux, pour des raisons sécuritaires, avoir du courant alternatif sur le toit que du courant continu car les niveaux de tension sont plus faibles. Cet argument n’est pas pertinent pour deux raisons:
- Dans le cas d’une installation PV, même si le courant continu présente des tensions supérieures aux 230 V alternatifs, l’intensité dépasse dans les deux cas les 50mA qui est le seuil critique pour l’organisme. Le risque d’électrocution est donc le même.
- Une installation supérieure à 3 kWc recourt systématiquement à un onduleur centralisé en courant continu car il n’est économiquement pas intéressant de mettre des micro-onduleurs. L’argument sécuritaire passe alors à la trappe alors que les niveaux de tension sont encore plus importants.
Quelle que soit la technologie utilisée, une installation réalisée dans les normes sera aussi sûre en courant alternatif qu’en courant continu.
Pourquoi les micro-onduleurs sont autant mis en avant
La principale raison est la facilité d’installation par rapport à un onduleur centralisé. Les micro-onduleurs ne nécessitent pas de faire une étude de dimensionnement grâce à la connexion en parallèle des modules sur un unique câble AC qui rejoint le tableau de répartition du bâtiment. On fait également l’économie de l’installation d’un boîtier de protection en courant continu. Ce gain de temps est très intéressant avant tout pour les installateurs pour des raisons évidentes de rentabilité.
Les inconvénients des micro-onduleurs
Nous avons vu que les deux arguments souvent mis en avant pour installer des micro-onduleurs ne sont pas viables. Et les micro-onduleurs souffrent d’un inconvénient majeur: leur vulnérabilité par rapport à la maintenance. Explications:
- L’électronique est très sensible à la chaleur, or la température sous un panneau en plein été peut dépasser aisément les 100 °C. Sur un IQ8 d’Enphase, il est pourtant indiqué que la température limite de fonctionnement est de 70 °C à cause des composants internes, notamment les condensateurs électrolytiques. Il est inquiétant de constater que les micro-onduleurs ne sont pas adaptés pour les conditions réelles de fonctionnement alors que la garantie est portée à 25 ans, ce qui semble très optimiste.

- Si pour l’instant les micro-onduleurs hauts de gamme présentent des taux de défaillance comparables aux onduleurs centralisés, il faut remettre en perspective qu’ils sont plusieurs sur une installation. Un 3 kWc est composé en général de 8 panneaux, donc 8 micro-onduleurs. Il y a donc 8 fois plus de chances d’avoir une panne sur la durée de vie des micro-onduleurs qu’un onduleur centralisé.
- En cas de panne d’un onduleur centralisé, l’accès et le remplacement se fait facilement dans le local prévu à cet effet. Il en est autrement pour un micro-onduleur qui impose d’aller sur le toit, de couvrir les panneaux pour stopper la tension aux bornes des connecteurs, et déposer le panneau concerné afin de changer l’élément défaillant. Une maintenance plus complexe, et donc une maintenance plus chère, au détriment de la rentabilité initiale du projet.
Quelles sont les conditions pour installer des micro-onduleurs ?
Il y a un cas de figure où les micro-onduleurs se révèlent nettement plus intéressants qu’un onduleur centralisé: une installation de faible puissance (entre 2 et 4 kWc) avec plus de deux zones d’exposition différentes. Admettons que vous souhaitez mettre 9 panneaux sur trois pans de la maison: 3 à l’est, 3 au sud et 3 à l’ouest. Cette configuration permet de lisser la production sur la journée. Avec une puissance installée d’environ 3,5 kWc, il n’existe pas d’onduleur centralisé avec trois entrées différentes pour chaque pan et ce niveau de puissance. La seule solution serait de mettre deux onduleurs centralisés, ce qui n’est bien évidemment pas rentable. L’installation avec des micro-onduleurs est donc la meilleure alternative dans ce cas de figure bien précis.
En conclusion
Chez Adour Solaire, nous partageons cette philosophie avec d’autres installateurs qui est de simplifier au maximum les installations photovoltaïques afin d’optimiser la maintenance. Si la durée de vie des panneaux photovoltaïques est d’au moins 30 ans, il est fort probable qu’il faudra remplacer une fois le système d’onduleur. Et c’est dans l’esprit d’assurer au maximum la rentabilité des installations de nos clients que nous préconisons donc par défaut une installation avec onduleur centralisé pour la grande majorité des projets photovoltaïques.
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