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Auteurs : Aurian Arrigoni & Louis-Paul Hayoun

Editeur : Editions Eyrolles

Date de sortie : 27 octobre 2011

Résumé de l'ouvrage

Cet ouvrage s’adresse aux artisans-installateur, aux bureaux d’études ainsi qu’aux Maîtres d’Ouvrage. Il apporte au lecteur des éléments pointus de conception et de dimensionnement des installations photovoltaïques raccordées au réseau en basse tension (puissance inférieure à 250 kW).

Reprenant le fil directeur de la formation QUALIPV, le contenu se veut précis et compréhensible pour le public visé.

Les 1^er et 2^ème chapitres donnent une vision générale de la filière photovoltaïque en France. Les différents acteurs, les labels de qualité ainsi que les étapes d’un chantier photovoltaïque sont abordés. Les systèmes d’intégration des modules photovoltaïques sont également présentés. Tous les modes de pose, des plus classiques aux plus esthétiques, sont présentés. Pour chacun d’entre eux, des illustrations et des explications simples permettent de comprendre la compatibilité avec la notion d’intégration au bâti (permettant de bénéficier des tarifs d’achat plus ou moins avantageux).

Les deux chapitres suivants expliquent l’ensemble des propriétés électriques des deux composants majeurs d’une installation photovoltaïque : les modules photovoltaïques et les onduleurs.

Le 5^ème chapitre est une analyse des niveaux de performance des installations photovoltaïques raccordées au réseau et des solutions permettant d’optimiser le rendement. Ce chapitre permet notamment de calculer la production électrique annuelle d’une installation photovoltaïque.

Les chapitres 6 et 7 sont deux chapitres qui traitent uniquement du dimensionnement respectivement de la partie CC et de la partie CA d’une installation photovoltaïque. Les schémas électriques, au cas par cas, sont présentés. Les calculs et justificatifs de dimensionnement sont effectués. Le recours à des illustrations finement élaborées et des exemples concrets permet une compréhension facile du processus de dimensionnement.

Enfin, le dernier chapitre est une étude de cas. La conception et le dimensionnement sont réalisés pas à pas, reprenant les notions abordées dans les chapitres précédents.

Sommaire de l'ouvrage

CHAPITRE I > Méthodologie générale




Composante Electricité

• Processus de dimensionnement
• Conformité électrique
  • Normes applicables
  • CONSUEL
• Sécurité électrique
  • Les arcs électriques
    • Les risques
    • Mesure de protection
  • Les risques d’électrocution

Composante Bâtiment

• Couverture & Etanchéité
  • Les DTU
  • La ventilation de la toiture
• Sécurité du travail en hauteur

L’appellation QUALIPV

Etapes d’un chantier photovoltaïque

• Visite technique
  • Site classé
  • La toiture
    • Relevé dimensionnel
    • Etat de la charpente
    • Local technique
  • Diagnostic avant-travaux
    • Diagnostic amiante
    • Diagnostic plomb
• Calepinage
• Etude du productible
• Le devis
• Déclaration à la Mairie
• Demande de raccordement
• Les travaux
  • Planification du chantier
  • Vérification du matériel
• Réception des travaux
  • Procès verbal
  • CONSUEL
• Maintenance

CHAPITRE II > Intégration au bâti




Généralités

• Historique
• Tarifs d'achat
  • 10 février 2000 : instauration de l’obligation d’achat
  • 13 mars 2002 : instauration d’un tarif d’achat
  • 10 juillet 2006 : instauration de deux tarifs d’achat
  • 12 janvier 2010 : instauration de quatre tarifs d’achat
  • 1er septembre 2010 : première baisse des tarifs d’achats
  • 4 mars 2011 : deuxième baisse des tarifs d’achat

Toiture inclinée

• Surimposition
• Integration totale
• Integration simplifiée
• Montage sur chassis

Toiture à faible pente

• Membrane souple
• Montage sur chassis
• Montage sur bac lesté
• Montage en applique

Integration sur facade

• Bardage photovoltaïque
• Mur rideau photovoltaïque
• Brise soleil photovoltaïque
• Garde corps photovoltaïque
• Allège photovoltaïque
• Verrière photovoltaïque

Centrale photovoltaïque au sol

CHAPITRE III > Propriétés électriques des modules photovoltaïques




La cellule photovoltaïque

• Caractéristique courant-tension d'une cellule
• Effet du niveau d'éclairement
  • Définition du niveau d'éclairement
  • Effet du niveau d'éclairement sur une cellule
• Effet de la température

Le module photovoltaïque

• Généralités
• Caractéristique courant-tension d'un module
• Savoir lire une fiche technique

CHAPITRE IV > Les onduleurs




Rôle de l'onduleur

• Recherche du point de puissance maximum
• Protection de découplage
• Controleur permanent d'isolement

Performance d'un onduleur

• Rendement
• Courbe de rendement
• Rendement européen
• Effet de la température
• Durée de vie

Fiche technique d'onduleur

• Paramètres d'entrées
  • Puissance d'entrée maximale
  • Tension d'entrée maximale
  • Plage de tension MPPT
  • Courant d'entrée maximale
• Côté alternatif
  • Tension de sortie
  • Courant de sortie
  • Puissance de sortie

CHAPITRE V > Installation photovoltaïque




Gisement solaire

• Effet de l'orientation
• Effet de l'inclinaison
  • Angle d'inclinaison optimale
  • Perte par rapport à la configuration optimale
• Effet de la localisation

Qualité d'une installation

• Rendement des modules
  • Rendement théorique des modules
  • Rendement réel des modules
• Mode d'intégration au bâti
  • Ventilation
  • Taux d'occupation
• Chutes de tension
  • Chute de tension régulière
  • Chute de tension singulière
• Rendement de l'onduleur
• Pertes divers
• Le Ratio de Performance

Production d'une installation

• Calcul manuel
  • Formule analytique
  • Exemple
• Calcul avec logiciel

Ombrages

• Masques
  • Masques lointains
  • Masques proches
  • Relevé de masques
• Diodes by-pass
  • Modules en fonctionnement normal
  • Module ombragé sans diode by pass
  • Module ombragé avec diode by-pass
• Phénomène courant-retour
  • Module en fonctionnement normal
  • Modules ombragées
• Solutions anti-ombrage
  • Onduleur multi-tracker
  • Un tracker par module

CHAPITRE VI > Dimensionnement de la partie continue




Schémas électriques

• Puissance inférieure à 3 kW
• Puissance supérieure à 3 kW

Dimensionnement des onduleurs

• Compatibilité en puissance
• Compatibilité en tension
  • Tension maximale admissible
  • Plage de tension MPPT
• Compatibilté en courant
• Exemple de dimensionnement des onduleurs

Dimensionnement des câbles CC

• Calcul de la section
  • Courant admissible
  • Chute de tension
  • Exemple de calcul
• Conditions de fonctionnement des câbles CC

Les fusibles CC

• Présence des fusibles
• Emplacement des fusibles
• Calibre des fusibles

Protection contre les surtensions

• Règles de câblage
  • Origine des surtensions
  • Effet de la surface des boucles
• Les parafoudres
  • Evaluation du risque foudre
  • Présence de parafoudre
  • Emplacement des parafoudres

Coupure et sectionnement

• Définitions
• Emplacement
• Calibrage
  • Calibrage en courant
  • Calibrage en tension

CHAPITRE VII > Dimensionnement de la partie alternative




Schémas électriques

• Puissance inférieure à 3 kW
• Puissance comprise entre 3 kW et 36 kW
  • Raccordement monophasé
  • Raccordement triphasé
• Puissance comprise entre 36 kW et 250 kW
  • Raccordement monophasé
  • Raccordement triphasé

Calibrage des équipements électriques

• Le disjoncteur
  • Protection contre les surintensités
  • Protection contre les courants de court-circuit
• Le dispositif différentiel
  • Protection contre les contacts indirects
  • Emplacement des dispositifs différentiels
  • Protection contre les contacts directs
• Le parafoudre
  • Définitions
  • Choix des parafoudres
  • Emplacement des parafoudres

Sections des câbles

• Sections des conducteurs de phases
  • Courant admissible
  • Chute de tension
  • Exemple de calcul en monophasé
  • Exemple de calcul en triphasé
• Sections du conducteur de neutre
• Sections des conducteurs de terre PE

CHAPITRE VIII > Etude de cas




Optimisation du calepinage

• La toiture
• Les modules photovoltaïques
• Le système d’intégration
• Calcul du calepinage

Dimensionnement électrique

• Dimensionnement des onduleurs
• Calcul des sections de câbles
  • Câbles de la partie CC
  • Câbles de la partie CA
• Calibrage des équipements de protection
  • Partie CC
    • Fusibles
    • Parafoudres
    • Interrupteur-Sectionneur
  • Partie CA
    • Disjoncteur
      • Protection contre les surcharges
      • Protection contre les courants de court-circuit
    • Dispositif différentiel
    • Parafoudre

Calcul du productible

ANNEXE 1 > Le relevé de masques



• Le Graphe de la course du soleil
• Reporter les obstacles
• Interpréter le masque solaire

ANNEXE 2 > Le facteur de forme d'une cellule



• Analogie géométrique
• Le facteur de forme

ANNEXE 3 > Effet Point chaud



• Comportement de 2 cellules en série
• Inversion de polarité

ANNEXE 4 > Courant retour