Conception et dimensionnement : besoins, string sizing et production estimée
Ce domaine évalue la capacité à passer d'un besoin client à une architecture cohérente : puissance installée, choix de l'onduleur, découpage en strings, câbles et protections. C'est la partie la plus calculatoire de l'examen.
Partir du besoin réel
Le bilan de consommation relève les kWh annuels, le profil horaire (jour/nuit, été/hiver) et les puissances simultanées. En autoconsommation, un dimensionnement sur la consommation diurne évite le surinvestissement ; en vente totale, on raisonne en puissance et en taux d'occupation de la toiture.
Règles de dimensionnement
- Plage MPPT : la tension du string à chaud (70 °C) doit rester au-dessus du Vmpp mini de l'onduleur.
- Tension maximale : la Voc du string à froid (−10 °C) doit rester sous la Vmax de l'onduleur, avec une marge de sécurité.
- Courant : l'Isc du string à chaud doit rester sous l'Imax d'entrée ; les courants inverses admissibles des modules conditionnent le nombre de strings en parallèle.
- Ratio DC/AC généralement admis entre 0,8 et 1,25 selon l'orientation et le profil de consommation.
- Chute de tension souvent limitée à 1 % côté DC et 3 % côté AC ; on augmente la section plutôt que de dépasser.
- Ombrage : chaque orientation ou masque significatif appelle un MPPT distinct ; une cheminée proche justifie une étude sur les quatre saisons.
Exemple raisonné
Onduleur : Vmax 1000 V, plage MPPT 200–800 V, Imax 15 A. Module 500 Wc : Voc à −10 °C = 44,8 V, Vmpp à 70 °C = 28,9 V, Isc à 70 °C ≈ 14,2 A. Nombre maximal : 1000 / 44,8 = 22,3, soit 22 modules. Nombre minimal : 200 / 28,9 = 6,9, soit 7 modules. Un string de 18 modules donne 806 V à froid et 520 V à chaud : les deux contraintes sont respectées, avec 14,2 A sous les 15 A. Avec deux strings de 18 modules, on installe 18 kWc pour un onduleur de 16 kW, soit un ratio de 1,125, acceptable.
La production estimée se calcule par Pc × productible spécifique × ratio de performance. Un productible de 1300 kWh/kWc et un PR de 0,80 donnent, pour 9 kWc, 9 × 1300 × 0,80 ≈ 9360 kWh/an.
Pièges classiques
- Vérifier seulement la tension à froid et oublier le Vmpp mini à chaud : l'onduleur décroche en été.
- Additionner des strings d'orientations différentes sur un même MPPT.
- Négliger le courant inverse admissible lors de la mise en parallèle de plus de deux strings.
- Sous-dimensionner la section DC faute d'avoir compté la longueur aller-retour.