L'onduleur photovoltaïque : son rôle, son dimensionnement, sa durée de vie

Que fait l'onduleur, exactement ?

Les panneaux produisent un courant continu, dont la tension et l'intensité changent avec la lumière et la température. La maison et le réseau fonctionnent en alternatif, à tension fixe. L'onduleur fait le passage de l'un à l'autre, et c'est sa première fonction.

La seconde se voit moins. Pour une lumière donnée, un champ de panneaux n'a qu'un seul couple tension-intensité qui en tire la pleine puissance. Ce point bouge quand un nuage passe ou quand le toit chauffe, et l'onduleur le suit : Hespul écrit qu'il cherche le point de puissance maximale, à chaque instant¹. Les fiches des fabricants appellent cette fonction MPPT, et comptent les trackers, un par chaîne de panneaux.

La troisième est une fonction de sécurité. Quand Enedis coupe la ligne pour une intervention, l'onduleur doit cesser d'y envoyer du courant : c'est une protection de découplage¹. C'est aussi pour cela qu'une installation ordinaire ne produit rien pendant une coupure, même en plein soleil, sauf si l'onduleur a une sortie de secours prévue pour ça.

L'appareil se pose au mur. Hespul le veut à l'abri et le plus près possible des modules¹, dans un endroit ventilé. Il fait un léger ronronnement ou sifflement : un garage ou un cellier lui va mieux qu'une chambre. Le guide comment fonctionne une installation photovoltaïque le situe dans la chaîne complète, du panneau au compteur.

Central, string, hybride : les mots du devis

Sur une maison, l'onduleur dit central est presque toujours un onduleur string : il reçoit une ou deux chaînes de panneaux branchés en série et sert toute l'installation. Hespul situe ces appareils de 1 kW à 50 ou 60 kW², et les juge plus petits que les onduleurs centraux, donc plus simples à poser et à remplacer.

L'onduleur centralisé au sens strict est une autre machine, plusieurs centaines de kilowatts², faite pour les grands champs homogènes. Une maison n'en voit jamais.

L'onduleur hybride est un onduleur string qui pilote en plus une batterie. Il a une entrée pour les panneaux et une pour le stockage, et il décide à chaque heure si le surplus part sur le réseau ou dans la batterie. Si une batterie est envisagée, même plus tard, c'est au moment du devis que ce choix se fait. Le guide batterie solaire pour la maison explique sur quel chiffre la décision se prend.

La dernière famille remplace l'appareil unique par un petit onduleur sous chaque panneau. Le guide du micro-onduleur photovoltaïque la décrit, et onduleur ou micro-onduleurs met les deux en regard, point par point.

Combien de panneaux sur un onduleur ?

Deux chiffres de la fiche répondent, et ils ne sont pas égaux. La puissance de sortie, en watts, est ce que l'appareil peut envoyer vers la maison et le réseau. La puissance de champ admise, en watts-crête, est ce qu'on peut lui brancher.

La seconde dépasse la première. Fronius admet 7 500 Wc de modules sur un onduleur de 5 000 W⁴. Ce n'est pas une erreur de dimensionnement : un champ de panneaux n'atteint sa puissance crête que quelques heures par an, à midi en été, par ciel clair et panneaux froids. Le reste du temps, il travaille bien en dessous. Un onduleur un peu plus petit que le champ tourne donc plus souvent près de sa puissance, où son rendement est bon, et il écrête les rares pointes.

L'écrêtage est ce qui se perd à ces heures-là. Sur un toit plein sud sans ombre, le dimanche de juin où tout brille, l'onduleur plafonne pendant que les panneaux pourraient donner plus. Le calcul de cette perte dépend du lieu et de l'orientation ; c'est pourquoi l'installateur la fait avec les données d'irradiation du toit, pas avec une règle générale.

Le nombre de trackers compte autant que la puissance. Le même appareil Fronius en a deux trackers de point de puissance⁴, chacun avec sa propre chaîne. Un toit à deux pans, est et ouest, se branche un pan par tracker, et chaque pan trouve son point de puissance sans gêner l'autre. Un seul tracker pour deux pans les force à un compromis. L'écart entre orientations est chiffré dans le guide orientation des panneaux solaires.

Le rendement, et ce qu'il change

Le rendement de l'onduleur est la part du courant continu qui ressort en alternatif. Fronius annonce 97,2 % de rendement européen, 97,6 % au maximum⁴. Le premier chiffre est le rendement européen : une moyenne pondérée sur les niveaux de charge d'une année type, du matin gris au midi d'été. Le second ne vaut qu'à la charge où l'appareil est le meilleur. Pour comparer deux onduleurs, c'est le rendement européen qui compte.

L'écart entre deux appareils récents se joue sur quelques dixièmes de point. Hespul rappelle d'où l'on vient : 98 % pour les meilleurs en 2009¹ pour les appareils sans transformateur, bien moins pour les autres. Aujourd'hui, l'orientation du toit, l'ombre ou l'encrassement pèsent beaucoup plus sur la production que le choix entre deux onduleurs de même classe.

La chaleur, elle, se sent. Ce qui n'est pas converti chauffe l'appareil, et un appareil chaud réduit sa puissance pour se protéger. C'est la raison de l'emplacement ventilé que demande Hespul, et c'est une ligne à vérifier sur le devis : où l'installateur compte-t-il le poser ?

Combien de temps dure un onduleur ?

Moins que les panneaux, et c'est prévu. Hespul retient de 10 à 15 ans¹, quand les modules sont garantis sur vingt-cinq ans et davantage. Une installation change donc d'onduleur au moins une fois dans sa vie, et les plans d'affaires le comptent : un renouvellement tous les dix ans³.

Cette hypothèse est prudente. L'étude bernoise de 2022 citée par Hespul, sur un grand panel de petits systèmes, trouve qu'après quinze ans 65,7 % des onduleurs³ n'avaient connu aucune défaillance. Le même panel donne deux enseignements pratiques. Un onduleur posé dehors tombe en panne environ deux fois celui d'un onduleur posé en intérieur. Et les installations qui ajoutent sous chaque panneau un boîtier de réglage, sans y convertir le courant, ont un taux de défaillance plus élevé que celles qui s'en passent.

L'indice de protection ne dit pas tout. Le Fronius de l'exemple est donné IP 66, dedans ou dehors⁴ : il tient la poussière et la pluie. Il ne dit rien de la chaleur d'un mur plein sud en août, qui reste la vraie question de l'emplacement.

La garantie suit la durée de vie, pas celle des panneaux. Hespul décrit cinq ans, parfois extensible à dix ou vingt ans¹. Le guide durée de vie et garanties d'une installation solaire rapproche cette échéance de celle des modules et de ce qu'un contrat d'entretien peut couvrir.

Ce que le devis doit dire de l'onduleur

Le modèle exact, d'abord, parce que c'est lui qui donne accès à la fiche technique. Puis la puissance de sortie, la puissance de champ admise et le nombre de trackers, qui doivent correspondre au nombre de pans et à la puissance des panneaux. Les fiches de la catégorie onduleurs et micro-onduleurs lisent ces lignes sur les documents des fabricants.

La garantie de l'onduleur se lit à part de celle des panneaux : sa durée, ce qu'elle couvre, et le prix de l'extension si le fabricant en propose une. L'emplacement prévu s'écrit aussi, avec sa ventilation.

Deux cas demandent une ligne de plus. Une installation sans revente du surplus doit empêcher toute injection, par un dispositif anti-injection ou un onduleur réglé en zéro injection⁵ : le guide l'autoconsommation sans revente dit ce qu'Enedis attend. Et une batterie ajoutée après coup demande un avenant au contrat d'accès au réseau⁶ : la prévoir dès le devis évite de changer d'onduleur deux ans plus tard. Le guide lire un devis de panneaux solaires liste toutes les lignes à exiger.

Le calcul du site ne choisit pas l'onduleur. Il dimensionne le champ à partir de votre toit et de votre consommation, et l'installateur propose un appareil pour cette puissance. Avant le rendez-vous, calculez votre toit, et demandez-lui pourquoi ce modèle-là.