Contenu
Introduction
Comparaison des connexions en série et en parallèle
Avantages et inconvénients des connexions en série et en parallèle
Panneaux solaires en série ou en parallèle : quelle est la meilleure option pour votre installation ?
Problèmes courants et optimisation du système dans les connexions en série et en parallèle
Conclusion
Introduction
Vous souhaitez que vos panneaux solaires produisent un maximum d’énergie, n’est-ce pas ? Mais saviez-vous que la manière dont ils sont connectés dans votre système peut grandement influencer leurs performances ? Le câblage en série ou en parallèle affecte le flux de courant, la tension et l’efficacité globale de votre installation solaire. Le choix de la meilleure configuration dépend de plusieurs facteurs, tels que la taille de votre système, son emplacement et vos besoins énergétiques. Dans cet article, nous allons examiner les principales différences entre le câblage en série et en parallèle afin de vous aider à choisir la solution qui optimisera votre production d’énergie et maximisera votre investissement solaire.
Comparaison des connexions en série et en parallèle
Lors de l’installation d’un système solaire, il est essentiel de comprendre les différences entre les connexions en série et en parallèle. Ces deux configurations influencent le comportement de la tension et du courant dans le système.
Connexions en série
Dans une connexion en série, les panneaux solaires sont reliés bout à bout : la borne positive d’un panneau est connectée à la borne négative du suivant. Ce type de configuration augmente la tension tout en maintenant le courant au même niveau que celui d’un seul panneau.
- Comportement de la tension et du courant : les tensions des panneaux s’additionnent, tandis que le courant reste constant.
- Exemple : si chaque panneau produit 20V et 5A, trois panneaux connectés en série fourniront 60V et 5A.
Les connexions en série sont idéales lorsqu’une tension plus élevée est nécessaire, notamment dans les systèmes utilisant des onduleurs string. Elles sont également efficaces pour le transport de l’électricité sur de longues distances, car une tension accrue réduit les pertes d’énergie dues à un courant élevé.
Connexions en parallèle
Dans une connexion en parallèle, toutes les bornes positives des panneaux sont reliées entre elles, tout comme toutes les bornes négatives. Cette disposition maintient la tension constante (comme celle d’un seul panneau), tandis que le courant augmente à mesure que l’on ajoute des panneaux.
- Comportement de la tension et du courant : la tension reste la même qu’un seul panneau, mais le courant s’additionne.
- Exemple : si chaque panneau produit 20V et 5A, trois panneaux en parallèle fourniront 20V et 15A.
Les connexions en parallèle sont idéales pour les applications nécessitant un courant plus élevé, comme les systèmes utilisant des contrôleurs de charge MPPT (Maximum Power Point Tracking) ou les systèmes de stockage, où un courant plus élevé permet une charge plus rapide des batteries.
Avantages et inconvénients des connexions en série et en parallèle
Avantages des connexions en série
- Tension plus élevée : Idéales pour les systèmes nécessitant une tension plus élevée, comme les installations raccordées au réseau. Elles conviennent mieux lorsque le système a besoin de plus de tension plutôt que d’un courant plus élevé.
- Meilleure efficacité : Les connexions en série sont plus efficaces, car moins d’énergie est perdue sur de longues distances. La tension se transmet mieux que le courant.
- Câbles plus fins : Le courant étant plus faible dans une configuration en série, le câblage peut être plus fin et moins coûteux qu’en parallèle.
- Adaptées aux longues distances : La transmission de la tension est plus efficace sur de longues distances, ce qui en fait une meilleure option pour les installations avec de longs câbles.
Inconvénients des connexions en série
- Sensibilité à l’ombrage : La production de l’ensemble du système dépend de chaque panneau. Si un panneau est ombragé ou endommagé, cela réduit la production globale. Dans les zones sujettes à l’ombrage, une connexion parallèle ou hybride peut être plus adaptée.
- Risque de haute tension : Une tension plus élevée peut être dangereuse si elle n’est pas manipulée correctement. Une installation professionnelle est recommandée pour les systèmes à haute tension.
Avantages des connexions en parallèle
- Courant accru : Les connexions en parallèle additionnent le courant de chaque panneau, ce qui est utile pour les systèmes nécessitant un courant plus élevé sans augmenter la tension.
- Moins d’impact de l’ombrage : Si un panneau est ombragé, seule sa production est affectée, tandis que le reste du système continue de fonctionner normalement. Cela rend les connexions en parallèle plus résistantes à l’ombrage.
- Tension constante : La tension reste stable, quel que soit le nombre de panneaux ajoutés. Cela est utile pour les systèmes à basse tension et évite de surcharger l’onduleur.
- Facilité d’expansion : Ajouter des panneaux en parallèle ne risque pas de dépasser la capacité de tension de l’onduleur, facilitant ainsi l’extension du système.
Inconvénients des connexions en parallèle
- Efficacité réduite : Les systèmes en parallèle peuvent être moins efficaces, surtout pour les grandes installations, en raison des pertes d’énergie accrues causées par un courant plus élevé.
- Sensibilité à la chaleur : Plus le courant est élevé, plus le système est sensible aux baisses de performance dues à la température.
- Câbles plus épais : Un câblage plus épais est nécessaire pour supporter un courant plus élevé, ce qui augmente les coûts du système et les pertes d’énergie sur de longu distances.
Panneaux solaires en série ou en parallèle : quelle est la meilleure option pour votre installation ?
Utilisez une connexion en série si votre système nécessite une tension plus élevée, a un ombrage minimal et implique de longs câblages.
o Exemple :
Dans un système résidentiel raccordé au réseau avec 8 panneaux MaysunSolar de 20V et 5A chacun, vous les connectez en série pour atteindre la tension requise de 160V par votre onduleur. Si vous utilisez un régulateur de charge PWM, la tension doit correspondre à celle de la batterie (ex. 12V, 24V ou 48V). Cependant, un régulateur MPPT est plus efficace, car il ajuste la tension pour extraire un maximum d’énergie des panneaux, même si la tension de la batterie diffère de celle des panneaux.
- Configuration en série :
- 8 panneaux × 20V = 160V (le courant reste à 5A).
- Si l’ombrage est minimal et que la distance entre les panneaux et l’onduleur est longue, une connexion en série minimise les pertes d’énergie dues à la résistance des câbles.
- Un régulateur de charge MPPT ajustera l’entrée de 160V à la tension optimale de charge pour votre batterie, maximisant ainsi la capture et l’efficacité énergétique.
- Cette configuration fonctionne bien pour les systèmes haute tension connectés aux onduleurs de réseau ou nécessitant une tension plus élevée.
Utilisez une connexion en parallèle si votre système est dans une zone ombragée, nécessite une tension plus faible ou doit être extensible.
o Exemple :
Dans un système de stockage sur batterie avec 4 panneaux MaysunSolar de 20V et 5A chacun, situés sur un toit partiellement ombragé, vous les connectez en parallèle pour maintenir une tension stable de 20V.
- Configuration en parallèle :
- La tension reste à 20V, tandis que le courant s’additionne (5A + 5A + 5A + 5A = 20A).
- Cette configuration permet de tirer parti de l’ensoleillement disponible pour chaque panneau, même si un ou plusieurs panneaux sont partiellement ombragés.
- Si vous utilisez un régulateur de charge PWM, il régulera la charge en fonction de la tension du système (ex. batterie 12V ou 24V) et sera moins efficace qu’un régulateur MPPT, qui peut s’adapter à une tension plus élevée du champ solaire et extraire plus d’énergie des panneaux, garantissant ainsi une charge plus efficace.
- Une connexion parallèle est idéale pour les systèmes basse tension avec batteries nécessitant des sorties constantes en 12V ou 24V.
Utilisez une connexion hybride série-parallèle si votre système doit équilibrer tension et courant et que votre installation comporte des zones ensoleillées et ombragées.
o Exemple :
Dans une centrale solaire commerciale avec 12 panneaux MaysunSolar de 20V et 5A chacun, situés sur un toit partiellement ombragé, vous optez pour une connexion hybride.
- Configuration en série (pour la moitié des panneaux) :
- 6 panneaux × 20V = 120V (le courant reste à 5A).
- Configuration en parallèle (pour l’autre moitié) :
- 6 panneaux × 20V = 120V (le courant s’additionne : 5A + 5A + 5A + 5A + 5A + 5A = 30A).
- Résultat du câblage hybride :
- Le système garantit une tension plus élevée pour une transmission d’énergie efficace, tandis que la connexion parallèle permet d’éviter que les panneaux ombragés ne réduisent la production de l’ensemble du système.
- Si vous utilisez un régulateur MPPT, il ajustera efficacement la tension des panneaux au niveau optimal pour la charge de la batterie, garantissant une récupération maximale d’énergie des connexions en série et en parallèle.
- Cette configuration est idéale pour les installations à grande échelle combinant zones ensoleillées et ombragées, offrant ainsi un bon équilibre entre tension et courant.
En évaluant les besoins de votre système (tension, ombrage et distance) et en tenant compte du type de régulateur de charge PWM ou MPPT, vous pourrez choisir la configuration la plus adaptée pour optimiser les performances de votre installation.
Toujours consulter un installateur professionnel pour garantir une installation solaire efficace et sécurisée !
Problèmes courants et optimisation du système dans les connexions en série et en parallèle
Dans les systèmes photovoltaïques (PV), le choix entre les connexions en série et en parallèle influence les performances, la maintenance, le coût, la sécurité et la qualité d’installation. Comprendre ces problèmes courants, associés à l’entretien, à l’analyse des pannes, à l’évaluation des coûts, à la sécurité et aux recommandations d’installation, permet d’optimiser le fonctionnement du système et d’améliorer sa fiabilité. Voici les principaux problèmes et leurs solutions.
1. Maintenance et analyse des pannes
Connexion en série :
Dans une connexion en série, la tension de chaque panneau solaire s’additionne tandis que le courant reste constant. Ce type de connexion permet une augmentation de la tension, ce qui est adapté aux transmissions sur de longues distances. Cependant, le système est très sensible aux défaillances des modules individuels. Toute panne (ex. ombrage, vieillissement ou endommagement) d’un module affecte directement la performance de l’ensemble du système. Il est donc essentiel de vérifier régulièrement la tension de sortie de chaque panneau. Problèmes courants :
- Tension des modules incohérente : Une baisse de tension d’un module réduit l’efficacité de l’ensemble du circuit en série.
- Connexions desserrées ou endommagées : Des connexions lâches ou des câbles abîmés peuvent provoquer une instabilité du courant ou des courts-circuits, compromettant la stabilité du système.
- Contamination de la surface des modules : L’accumulation de saleté ou de neige réduit la transmission de la lumière et diminue la production d’énergie.
Connexion en parallèle :
Dans une connexion en parallèle, le courant de chaque module s’additionne tandis que la tension reste la même. L’avantage principal est que la panne d’un module n’affecte pas les autres, garantissant une plus grande redondance. Cependant, un trop grand nombre de panneaux en parallèle peut surcharger le système en augmentant le courant, entraînant une surchauffe ou des dommages aux équipements. Problèmes courants :
- Surcharge de courant : Trop de panneaux connectés en parallèle peuvent dépasser la capacité du système et endommager les composants électriques.
- Connexions desserrées ou en court-circuit : Un courant excessif peut user et desserrer les câbles de connexion, entraînant des défauts électriques et compromettant la stabilité du système.
- Défaillance d’un module individuel : Bien que la panne d’un module n’arrête pas l’ensemble du système, elle entraîne une perte de production énergétique.
2. Analyse des coûts du système
Connexion en série :
Les connexions en série sont généralement plus économiques en termes d’investissement initial, car le câblage est plus simple.
- Coût des câbles et connecteurs : entre 250 € et 350 € par kilowatt-crête (kWp).
- Coût de la main-d’œuvre : entre 150 € et 250 € par kWp.
- Investissement initial total : entre 2 000 € et 3 000 €.
- Coût annuel de maintenance : entre 250 € et 400 €, en raison de la sensibilité aux pannes des modules.
- Coût de remplacement des modules : environ 1 200 € à 1 500 €, généralement tous les 10 à 12 ans.
Bien que l’investissement initial soit plus faible, les exigences de maintenance plus élevées peuvent augmenter les coûts globaux sur le long terme.
Connexion en parallèle :
Les systèmes parallèles nécessitent un investissement initial plus élevé en raison du besoin accru en câbles, connecteurs et onduleurs de haute performance.
- Coût des câbles et connecteurs : entre 300 € et 400 € par kWp.
- Coût des onduleurs et dispositifs de protection électrique : entre 250 € et 400 € par kWp.
- Coût de la main-d’œuvre : entre 200 € et 300 € par kWp.
- Investissement initial total : entre 3 500 € et 5 000 €.
- Coût annuel de maintenance : entre 200 € et 300 €, grâce à une meilleure stabilité et un taux de panne réduit.
- Coût de remplacement des modules : similaire aux connexions en série, soit 1 200 € à 1 500 €, avec un remplacement tous les 12 à 15 ans.
Bien que l’investissement initial soit plus élevé, la stabilité accrue et les coûts de maintenance réduits rendent ce choix plus économique sur le long terme.
3. Sécurité et recommandations d’installation
Lors du choix du mode de connexion des panneaux solaires, la sécurité est une priorité. Que ce soit en série, en parallèle ou en configuration hybride, une installation et un design électrique appropriés sont essentiels pour assurer la stabilité et la sécurité du système sur le long terme.
- Gestion de la tension dans les connexions en série : La tension élevée nécessite des composants capables de supporter ces niveaux, tels que des onduleurs, disjoncteurs et câbles résistants aux surtensions, pour éviter les risques liés aux tensions excessives.
- Gestion du courant dans les connexions en parallèle : L’augmentation du courant nécessite des câbles adaptés aux charges élevées et des dispositifs de protection contre les surcharges pour prévenir la surchauffe et les risques d’incendie.
- Protection pour les configurations hybrides série-parallèle : Les systèmes hybrides sont plus complexes et nécessitent un équilibre entre tension et courant. L’installation de dispositifs de protection contre les surtensions et surintensités ainsi qu’un système de gestion des batteries (BMS) permet d’éviter la propagation des pannes et d’assurer la stabilité du système.
- Impact environnemental et thermique : Les températures élevées et l’humidité peuvent affecter la performance des modules. L’utilisation de matériaux à bonne dissipation thermique et de conceptions étanches garantit un fonctionnement sécurisé sous des conditions météorologiques difficiles.
Conclusion
En résumé, le choix entre un câblage en série ou en parallèle pour vos panneaux solaires dépend de plusieurs facteurs, notamment les besoins spécifiques de votre système, son emplacement et vos objectifs de performance. Le câblage en série augmente la tension et convient aux systèmes nécessitant un câblage longue distance ou disposant d’un espace limité, tandis que le câblage en parallèle augmente le courant et est préférable pour les installations où une production d’énergie stable est essentielle. Le bon choix de configuration a un impact significatif sur l’efficacité énergétique et la performance globale de votre système. Pour obtenir les meilleurs résultats, il est toujours recommandé de consulter un professionnel du solaire afin de déterminer la configuration la plus adaptée à vos besoins et d’assurer une production d’énergie optimale.
Depuis 2008, Maysun Solar se consacre à la fabrication de modules photovoltaïques de haute qualité. Notre gamme de panneaux solaires, comprenant les modules IBC, HJT, TOPCon et les stations solaires pour balcons, est conçue avec des technologies avancées, garantissant des performances élevées et une qualité assurée. Maysun Solar a établi avec succès des bureaux et des entrepôts dans de nombreux pays et a noué des partenariats de long terme avec les meilleurs installateurs ! Pour obtenir les dernières offres sur les panneaux solaires ou pour toute question relative au photovoltaïque, n’hésitez pas à nous contacter. Nous sommes engagés à vous fournir des solutions fiables et performantes.
Références :
Yasaswini. (2024, August 27). Should solar panels be connected in series or parallel? Solar Products Information. https://blog.solarclue.com/blog/should-solar-panels-be-connected-in-series-or-parallel/
Ecoflow. (2024, November 18). Connecting solar panels in series or in parallel: Which is better? EcoFlow UK Blog. https://blog.ecoflow.com/uk/wiring-solar-panels-parallel-vs-series/
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