Système solaire photovoltaïque

L'onduleur photovoltaïque est un élément clé d'un système de production d'énergie solaire. Il convertit le courant continu haute tension généré par les panneaux solaires en courant alternatif. Les onduleurs photovoltaïques peuvent être globalement divisés en trois catégories en fonction de leur puissance nominale : les onduleurs triphasés de haute puissance avec une puissance de sortie supérieure à 6 kW, les onduleurs monophasés de moyenne puissance avec une puissance de sortie allant de 1 kW à 6 kW et les micro-onduleurs avec une puissance de sortie inférieure à 1 kW. Ces dernières années, les onduleurs de moyenne et faible puissance ont attiré une attention croissante sur le marché photovoltaïque. En raison de leur puissance de sortie relativement faible, ces onduleurs sont principalement utilisés dans les systèmes de production d’énergie solaire distribuée au sein des micro-réseaux.

En tant que nœuds d’un micro-réseau, ces onduleurs sont déployés en grand nombre sur une zone donnée. Par exemple, dans des régions comme l’Europe et les États-Unis, de nombreux ménages installent de tels onduleurs de moyenne à faible puissance sur les toits. De même, les gares ferroviaires ou les toits d’usines peuvent utiliser un grand nombre de ces onduleurs pour former des centrales électriques à petite échelle. Cette distribution généralisée nécessite une gestion efficace des onduleurs dans une zone spécifique pour garantir un fonctionnement efficace, sûr et stable, tout en permettant une réponse rapide à la demande. L'approche de gestion consiste à équiper les onduleurs de modules de communication, permettant à un système de supervision de surveiller l'état de tous les onduleurs et d'exécuter des fonctions de contrôle et de planification selon les besoins.

Une méthode de communication fiable, rentable et facile à entretenir est essentielle pour la connectivité des onduleurs photovoltaïques. Actuellement, les méthodes les plus courantes incluent la communication sans fil (par exemple, Wi-Fi, LoRa), RS485 et Power Line Communication (PLC). La communication sans fil élimine le besoin de câblage, ce qui permet d'économiser sur les câbles de communication et la main d'œuvre d'installation. Cependant, il dépend fortement des conditions environnementales et est sensible aux interférences dues aux obstructions des panneaux solaires et aux perturbations électromagnétiques.

Le RS485 offre une communication stable et de fortes capacités anti-interférences, mais il implique des coûts importants et des risques potentiels lors de l'installation initiale ainsi que de l'exploitation et de la maintenance ultérieures. En revanche, le PLC utilise les lignes électriques existantes pour la transmission des données, éliminant ainsi le besoin de câblage supplémentaire, réduisant les coûts de main-d'œuvre et de matériel et permettant une communication efficace à moindre coût tout en offrant une plus grande fiabilité que les solutions sans fil.

En intégrant un module CPL, le système d'onduleur photovoltaïque devient un nœud du micro-réseau, capable de recevoir toutes les données transmises sur le réseau intelligent. Cela facilite une extension fonctionnelle ultérieure.

La figure 1 montre un schéma fonctionnel d'un système régional pour les équipements de production d'énergie photovoltaïque avec fonctionnalité PLC. Dans cette configuration, les dispositifs émetteurs-récepteurs PLC sont installés sur des onduleurs photovoltaïques reliés au réseau dans une zone définie, formant une topologie de communication qui utilise les lignes électriques comme bus de communication. Parmi un certain nombre d'appareils situés dans une distance donnée, un modem émetteur-récepteur est nécessaire pour effectuer le traitement des données dans la zone. De plus, un ordinateur de supervision peut être ajouté pour transmettre les données via le réseau de couche supérieure.