Qu’est-ce qu’un schéma électrique photovoltaïque
Définition et objectif
Le schéma électrique photovoltaïque est la représentation graphique de l’ensemble des connexions entre les composants d’une installation photovoltaïque. Il montre en détail comment les panneaux solaires, les onduleurs, les tableaux électriques, les compteurs et, le cas échéant, les batteries, sont interconnectés entre eux et au réseau électrique.
Un schéma bien conçu est essentiel pour garantir une installation sûre, efficace et conforme aux normes en vigueur. Il sert non seulement pendant la phase d’installation, mais aussi comme référence future pour la maintenance ou les extensions.
Importance dans la conception de l’installation
Le schéma électrique est le cœur du projet d’une installation photovoltaïque. Il fournit aux installateurs toutes les informations techniques nécessaires pour un montage correct et sûr, réduisant ainsi les marges d’erreur. De plus, il est souvent exigé par les autorités compétentes et les fournisseurs d’énergie pour le raccordement au réseau.
Composants principaux d’une installation photovoltaïque
Panneaux solaires
Les modules photovoltaïques sont les éléments qui transforment la lumière du soleil en courant continu. Ils sont reliés en série ou en parallèle selon les besoins en tension et en puissance.
Onduleur (Inverter)
L’onduleur convertit le courant continu (DC) produit par les panneaux en courant alternatif (AC), compatible avec les appareils domestiques et le réseau électrique.
Tableau de champ et tableau de chaîne
Le tableau de champ protège et regroupe les connexions des panneaux, tandis que le tableau de chaîne organise les groupes de modules, intégrant des dispositifs de protection tels que des interrupteurs et des parafoudres.
Compteurs et systèmes de surveillance
Les compteurs mesurent l’énergie produite et consommée, tandis que les systèmes de surveillance permettent de contrôler à distance le rendement et l’état de fonctionnement de l’installation.
Types de schémas électriques photovoltaïques
Schéma monophasé
Le schéma monophasé est typique des installations résidentielles de petite taille, généralement jusqu’à 6 kW. Dans ce cas, l’onduleur est connecté à une seule phase du compteur domestique. Simple à concevoir et à réaliser, il est idéal pour les habitations à consommation modérée.
Schéma triphasé
Les installations triphasées sont utilisées dans les contextes résidentiels à forte consommation, ainsi que dans les applications industrielles et commerciales. Elles permettent de répartir la puissance sur trois phases de manière équilibrée, améliorant la stabilité du système et réduisant les pertes d’énergie.
Schéma avec stockage (batteries)
Dans un schéma avec stockage, en plus des panneaux et de l’onduleur, un système de batteries est présent. Celles-ci sont reliées via un onduleur hybride ou un système séparé (couplage AC ou DC). Ce type de schéma permet de stocker l’énergie excédentaire produite le jour pour l’utiliser la nuit ou lors de coupures.
Schéma connecté au réseau vs hors-réseau
Les installations connectées au réseau (grid-tied) permettent d’injecter l’énergie excédentaire dans le réseau électrique, en bénéficiant d’incitations ou du mécanisme d’autoconsommation. Les installations hors-réseau, quant à elles, ne sont pas reliées au réseau et doivent être totalement autonomes, avec stockage et générateurs de secours.
Normes et réglementations techniques
CEI 0-21 et CEI 0-16
En Italie, les installations photovoltaïques doivent respecter des normes techniques précises. La norme CEI 0-21 s’applique aux installations raccordées en basse tension, tandis que la CEI 0-16 concerne celles raccordées en moyenne tension. Elles définissent les modalités de connexion, les protections nécessaires et les exigences techniques des onduleurs.
Obligations de sécurité et protections
Les obligations incluent la présence de disjoncteurs différentiels, de protections contre les surtensions, de sectionneurs manuels et d’automatismes permettant l’arrêt de la production en cas de panne ou de coupure de courant. Toutes ces protections doivent apparaître clairement sur le schéma électrique.
Exemple pratique de schéma électrique photovoltaïque
Schéma pour une installation résidentielle de 6 kW
Un schéma typique pour une installation domestique de 6 kW comprend :
- 2 chaînes de 10 panneaux de 300 Wc chacune
- Un onduleur monophasé de 6 kW
- Un tableau de chaîne avec fusibles et parafoudres (SPD)
- Connexion au tableau général de la maison avec compteur bidirectionnel
Le schéma inclut aussi la mise à la terre, les protections magnéto-thermiques et différentielles, ainsi qu’un système de surveillance.
Lecture et interprétation d’un schéma électrique
Symboles électriques normalisés
Chaque symbole représente un composant. Par exemple :
- Rectangle avec flèche → panneau solaire
- Triangle avec barre → onduleur
- Lignes en pointillés → connexions de signal
- Lignes pleines → connexions électriques
Ces symboles, conformes à la norme CEI EN 60617, facilitent la compréhension de la structure du système.
Circulation des flux électriques
Les schémas montrent clairement le flux du courant : depuis les panneaux, en passant par l’onduleur, jusqu’au tableau ou au réseau. Les flèches indiquent la direction de l’énergie — essentielle pour les essais et le diagnostic des pannes.
Outils pour la conception du schéma
Logiciels spécialisés (CAD)
Les logiciels les plus utilisés sont :
- AutoCAD Electrical
- SPAC
- EPLAN
- PV*SOL et PVsyst (pour le layout + schéma électrique)
Ces outils permettent de créer des schémas détaillés avec symboles normalisés et simulations de performance.
Ressources gratuites et modèles en ligne
Des outils gratuits comme QElectroTech ou Fritzing sont utiles pour des projets simplifiés. Certains fabricants (Fronius, Huawei, SMA, etc.) fournissent aussi des schémas électriques prêts à l’emploi sur leurs portails techniques.
Erreurs courantes dans la conception du schéma électrique
- Connexions erronées : erreurs de polarité ou de câblage entre les chaînes de panneaux et l’onduleur.
- Mauvais dimensionnement : câbles ou protections mal dimensionnés peuvent provoquer des échauffements ou pertes d’énergie.
- Absence de protections : souvent oubliées (SPD, disjoncteurs, dispositifs d’interface), elles sont pourtant indispensables à la sécurité et à la conformité.
Maintenance et mises à jour du schéma
- Vérification périodique : il est recommandé de s’assurer régulièrement que le schéma est à jour et conforme à l’installation réelle.
- Mise à jour en cas de modification : toute modification (ajout de panneaux, changement d’onduleur, ajout de batteries) doit être reflétée dans un nouveau schéma déposé si nécessaire auprès du GSE ou d’autres organismes.
Schéma avec stockage : fonctionnement
Les batteries peuvent être connectées en courant continu (DC) ou alternatif (AC) selon le type d’onduleur. Les systèmes hybrides gèrent à la fois la production et le stockage de l’énergie. Les schémas incluent :
- Fusibles de protection
- Contrôleurs de charge (en DC)
- Sectionneurs et dispositifs de suivi
Le système hybride permet de :
- Charger les batteries le jour
- Alimenter la maison la nuit
- Injecter l’énergie excédentaire dans le réseau
Schémas pour installations industrielles
Les installations industrielles (>20 kW) nécessitent :
- Connexion triphasée moyenne ou basse tension
- Protections spécifiques pour fortes intensités
- Onduleurs centralisés ou modulaires
Elles comprennent aussi des relais de contrôle de phase, des sectionneurs motorisés et des compteurs triphasés. Le schéma doit détailler ces éléments pour une installation sûre et conforme.
Aspects économiques
- Coût du matériel électrique : tableaux, sectionneurs, interrupteurs, câbles.
- Coût de la main-d’œuvre : la conception doit être effectuée par un ingénieur électricien qualifié, surtout pour les installations raccordées au réseau.
Où trouver des exemples de schémas
- Sites techniques et forums professionnels : ElectroYou, ForumElettrico.it, groupes Facebook spécialisés.
- Documentation des fabricants : SMA, Fronius, Huawei, ABB, etc., proposent des schémas officiels adaptés à leurs produits.
FAQ – Questions fréquentes
Le schéma est-il obligatoire ?
Oui, pour toute installation raccordée au réseau, un schéma signé par un technicien agréé est exigé.
Un électricien peut-il le faire ?
Seul un professionnel habilité peut rédiger un schéma conforme aux exigences légales.
Que faire en cas de modification ?
Il faut mettre à jour le schéma et, si nécessaire, déposer une nouvelle demande de raccordement.
Le schéma change-t-il avec une batterie ?
Oui, il doit inclure le système de stockage, le type de couplage (AC/DC) et les protections associées.
Quels sont les risques d’un schéma erroné ?
Risques de court-circuit, d’endommagement du matériel ou de refus de connexion au réseau.
Quels logiciels sont les plus utilisés ?
AutoCAD Electrical, SPAC, EPLAN, ou pour les projets simplifiés, QElectroTech.
Conclusion
Le schéma électrique photovoltaïque est un outil essentiel pour garantir une installation sûre, performante et conforme.Il ne s’agit pas seulement d’un dessin technique, mais d’une véritable carte opérationnelle du système.
Confier sa conception à des professionnels qualifiés et le tenir à jour est la meilleure garantie de fiabilité et de durabilité.
