Dernier module du parcours. Jusqu'ici, le logement recevait son électricité du réseau. Avec le photovoltaïque, il en produit lui-même. Tu retrouveras tout ce que tu as appris — le continu et l'alternatif du module 1, la série et le parallèle du module 4, les 120 V du module 5, les protections du bloc 3 — avec une nouveauté qui change les réflexes de sécurité : une source qu'on ne peut pas éteindre.
1. L'effet photovoltaïque
Au module 1, on a vu quatre façons de produire l'électricité. Le photovoltaïque est l'une d'elles : il transforme directement la lumière en électricité.
L'élément de base est la cellule, une fine plaque de silicium. Quand la lumière la frappe, elle met des électrons en mouvement : une tension apparaît entre ses deux faces. C'est l'effet photovoltaïque.
Ce courant est du courant continu : il circule toujours dans le même sens, d'une borne + vers une borne −, comme celui d'une pile. Rien à voir avec l'alternatif du réseau.
Pas de pièce en mouvement, pas de bruit, pas de combustible. Mais une conséquence à retenir dès maintenant : une cellule produit dès qu'elle reçoit de la lumière. On ne la met pas en marche, et on ne l'arrête pas.
2. De la cellule à l'installation
Une cellule seule produit très peu. On en assemble donc plusieurs dizaines, protégées par une vitre et un cadre : c'est le module, que tout le monde appelle le « panneau ». Plusieurs modules reliés entre eux forment un champ photovoltaïque.
La puissance d'un module s'exprime en watt-crête, noté Wc. C'est la puissance qu'il fournit dans des conditions d'essai de référence, qui correspondent à un plein soleil. Un module courant fait par exemple 400 Wc.
La puissance d'une installation est la somme de celles de ses modules. Avec 8 modules de 400 Wc : 8 × 400 = 3 200 Wc, soit 3,2 kWc.
Attention : le watt-crête est un maximum. La puissance réellement fournie change à chaque instant, avec l'ensoleillement, l'orientation et l'inclinaison des panneaux, la température — et l'ombre : un seul module à l'ombre peut faire chuter la production de tous ceux qui sont reliés avec lui.
3. Les modules en série et en parallèle
Les modules se relient entre eux exactement comme les générateurs et les récepteurs du module 4.
En série, on relie le + d'un module au − du suivant. Les tensions s'additionnent, et le même courant traverse tous les modules. Une suite de modules en série s'appelle une chaîne. Exemple : 8 modules de 40 V en série donnent 8 × 40 = 320 V en courant continu.
En parallèle, on relie ensemble tous les + et ensemble tous les −. La tension reste celle d'une chaîne, et les courants s'additionnent. Exemple : deux chaînes de 10 A en parallèle fournissent 2 × 10 = 20 A.
On comprend pourquoi le photovoltaïque demande du respect : en mettant simplement des panneaux bout à bout, on atteint très vite plusieurs centaines de volts en continu. Rappelle-toi le module 5 : en continu, la tension devient dangereuse au-delà de 120 V.
4. L'onduleur
Les panneaux produisent du continu ; le logement et le réseau fonctionnent en alternatif. Entre les deux, il faut un convertisseur : l'onduleur.
L'onduleur transforme le courant continu des panneaux en courant alternatif 230 V, 50 Hz. Il ne se contente pas de convertir : il se synchronise sur le réseau, pour que sa sinusoïde se superpose exactement à celle du distributeur. Il ajuste aussi en permanence son fonctionnement pour tirer des panneaux le plus de puissance possible.
Il assure enfin une fonction de sécurité essentielle : le découplage. Si le réseau disparaît — une coupure, ou une mise hors tension volontaire pour travaux — l'onduleur s'arrête aussitôt d'injecter. Sans cela, l'installation continuerait d'alimenter une ligne que les agents du distributeur croient hors tension.
Une variante répandue : les micro-onduleurs, un petit onduleur fixé sous chaque panneau. Le courant redescend alors du toit déjà en alternatif.
5. Autoconsommer ou vendre
Que devient l'électricité produite ? Trois organisations sont possibles.
L'autoconsommation : le logement consomme lui-même ce que produisent ses panneaux. Quand la production ne suffit pas — la nuit, par temps couvert — le réseau fournit le complément.
L'autoconsommation avec vente du surplus : ce que le logement ne consomme pas à l'instant où c'est produit part sur le réseau, et il est vendu. Le compteur mesure l'énergie soutirée et l'énergie injectée.
La vente totale : toute la production est injectée sur le réseau, et le logement continue d'acheter toute son électricité.
La difficulté de l'autoconsommation tient au décalage des heures : les panneaux produisent surtout en milieu de journée, alors qu'un logement consomme surtout le matin et le soir. D'où l'intérêt de déplacer vers la journée ce qui peut l'être — le chauffe-eau, la recharge du véhicule — avec les moyens du module 20.
6. Les dangers propres au continu
Le photovoltaïque bouscule les réflexes de sécurité du bloc 2, pour trois raisons.
La source ne s'éteint pas. Dans une installation ordinaire, on ouvre l'AGCP et tout est hors tension. Ici, les panneaux produisent tant qu'il fait jour. Entre les panneaux et l'onduleur, les câbles restent sous tension, quoi qu'on coupe en aval.
La tension est élevée. Une chaîne atteint plusieurs centaines de volts, très au-delà des 120 V qui marquent la limite du danger en continu.
L'arc ne s'éteint pas tout seul. On l'a vu au module 4 : l'alternatif passe par zéro cent fois par seconde, ce qui aide à couper. Le continu, lui, ne passe jamais par zéro. Si on ouvre un circuit continu parcouru par un courant, un arc s'amorce et peut se maintenir, avec assez de chaleur pour fondre le métal et mettre le feu.
La règle qui en découle : on ne débranche jamais un connecteur en charge. On ouvre d'abord l'interrupteur-sectionneur prévu pour cela, qui est conçu pour couper du continu.
7. Les protections, et la fin du parcours
Une installation photovoltaïque se protège des deux côtés de l'onduleur.
Côté continu, entre les panneaux et l'onduleur : un coffret avec un interrupteur-sectionneur capable de couper du courant continu, et un parafoudre.
Côté alternatif, entre l'onduleur et le tableau : un coffret avec un disjoncteur et une protection différentielle, comme pour tout circuit.
Les cadres des modules et leur structure métallique sont reliés à la terre : ce sont des masses, au sens du module 6.
Enfin, une signalisation avertit toute personne qui interviendra : l'installation comporte deux sources de tension, le réseau et les panneaux. Ouvrir l'AGCP ne suffit plus. Avant toute intervention, on sépare des deux côtés, on condamne, et on vérifie l'absence de tension.
C'est la dernière leçon du parcours, et elle résume toutes les autres : on ne suppose jamais qu'un conducteur est hors tension. On le vérifie.