L'électronique de puissance au niveau du module (MLPE) promet d'éliminer les pertes d'ombrage et de permettre une surveillance par panneau. Dans la bonne application, ils livrent. Dans un réseau en champ ouvert non ombragé, ils augmentent les coûts avec un bénéfice minime. Ce guide vous aide à décider quelle solution MLPE, le cas échéant, mérite d'être spécifiée.
Le problème central que MLPE résout
Dans un système d'onduleur de chaîne standard, tous les modules d'une chaîne fonctionnent avec le même courant. Si un module d'une chaîne de 20 est ombré et produit 50 % du courant normal, il force tous les autres modules de la chaîne vers le bas, ce qui réduit potentiellement la sortie de la chaîne entière de 30 à 50 % en fonction du comportement de la diode de dérivation. MLPE rompt la dépendance électrique entre les modules. Chaque module fonctionne indépendamment à son propre point de puissance maximale, de sorte que l'ombrage ou la discordance sur un module n'affecte pas les autres.
Micro-onduleurs : conversion CA entièrement distribuée
Un micro-onduleur est un petit onduleur monté directement derrière chaque module, convertissant le courant continu en courant alternatif au niveau du module. La sortie CA alimente directement le câblage du bâtiment.
- Avantages : Chaque module est totalement indépendant. Pas de courant continu haute tension en toiture (conformité à l’arrêt rapide simplifié). Norme de surveillance au niveau du module. Garanties communes de 25 ans (série Enphase IQ8). Facile à étendre un panneau à la fois.
- Inconvénients : Coût par watt plus élevé que les systèmes à cordes (prime de 0,10 à 0,20 $/W). Plus de points de défaillance potentiels sur le toit. Câblage CA entre panneaux plus complexe que le câblage de chaîne CC. Moins adapté aux grands réseaux commerciaux (>200 kWc) en raison du coût.
- Idéal pour : Résidentiel, petits commerces (10 à 100 kWc), toits complexes à orientations multiples, sites avec un ombrage localisé important, marchés avec des exigences strictes d'arrêt rapide (NEC 2017+)
Optimiseurs de chaînes (optimiseurs DC) : MLPE partiel
Un optimiseur DC (SolarEdge, Tigo) est connecté à chaque module et maximise la puissance de sortie au niveau du module en DC, mais envoie toujours l'alimentation DC à un onduleur central ou string pour la conversion AC. L'onduleur effectue la conversion ; l'optimiseur gère le MPPT au niveau du module.
- Avantages : Coût inférieur à celui des micro-onduleurs. Conserve les avantages d’efficacité et de fiabilité d’un onduleur string. La fonction SolarEdge Safe DC abaisse la tension du toit à 1 V lorsque l'onduleur est éteint. Surveillance au niveau du module. Bon équilibre entre gain de rendement et coût.
- Inconvénients : Il y a toujours du courant continu haute tension entre les optimiseurs et l'onduleur (moins pertinent avec Safe DC). Nécessite un onduleur compatible (les optimiseurs SolarEdge série P nécessitent des onduleurs SolarEdge). Optimizer ajoute un point de défaillance à chaque module. Les optimiseurs Tigo sont plus flexibles (fonctionnent avec n'importe quel onduleur) mais moins de fonctionnalités.
- Idéal pour : Toits commerciaux avec un ombrage modéré ou des orientations mixtes, rénovations de systèmes d'onduleurs string existants (déploiement sélectif Tigo), systèmes pour lesquels le coût total du micro-onduleur n'est pas justifié.
Quand NE PAS utiliser MLPE
MLPE ajoute 10 à 25 % au coût du matériel système. Dans de nombreuses applications commerciales, cela n’est tout simplement pas justifié :
- Montage au sol en champ ouvert : Pas d'ombrage, disposition uniforme : les onduleurs string fournissent un PR presque identique aux systèmes MLPE à un coût nettement inférieur
- Grandes toitures commerciales plates : Si le réseau est conçu avec un espacement approprié entre les rangées et sans obstruction, MLPE ajoute un gain de rendement minimal
- Marchés à budget limité : Dans la CEI, en Asie du Sud et dans certaines parties de la région MENA, la prime MLPE n'est pas remboursée dans un délai raisonnable compte tenu des tarifs locaux de l'électricité.
Tableau comparatif
| Facteur | Micro-onduleur | Optimiseur CC | Onduleur de branche standard |
|---|---|---|---|
| Indépendance des modules | Complet (AC par module) | Complet (DC MPPT par module) | Aucun (au niveau de la chaîne) |
| Tolérance d'ombrage | Excellent | Excellent | Faible à modéré |
| Prime de coût | Élevé (+15–25 %) | Moyen (+8 à 15 %) | Référence |
| CC haute tension sur le toit | Non | Oui (atténué avec Safe DC) | Oui |
| Surveillance de la granularité | Au niveau du module | Au niveau du module | Au niveau de la chaîne |
| Garantie | 25 ans | 25 ans (SolarEdge) | 5 à 12 ans |
| Meilleure taille de tableau | <200 kWc | 50 à 5 000 kWc | N'importe lequel |
Le calcul du retour sur investissement
Avant de spécifier MLPE, calculez les chiffres : si un système de 200 kWp coûte 18 000 $ de plus pour les optimiseurs CC et produit 8 % de plus (16 000 kWh/an à 0,12 $/kWh = 1 920 $/an), la prime de l'optimiseur est remboursée en 9,4 ans. Dans un système non ombragé qui ne gagne que 2 %, le retour sur investissement s'étend sur 37 ans, soit plus longtemps que la durée de vie du système. Spécifiez MLPE uniquement lorsque l’analyse d’ombrage le prend en charge.