Fonctionnement d'un onduleur hybride

Partager

publication: 1 octobre 2022 / mis à jour 1 octobre 2022

Si vous envisagez un montage photovoltaïque en pour un habitat isolé, l'onduleur hybride est l'élément central de votre installation.

L'onduleur hybride peut recevoir l'énergie électrique de plusieurs sources: panneaux solaires, groupe électrogène, courant secteur. Nous allons voir comment tout ça fonctionne.

Un peu d'histoire

Avant d'aborder en détail le fonctionnement d'un onduleur hybride, je vais expliquer comment j'en suis arrivé à utiliser ce type de matériel dans une maison pourtant raccordée au réseau général.

En 2010, nous faisons l'acquisition d'un habitat isolé. Cette maison est alimentée par le réseau électrique public. En éte comme en hiver, nous avons été régulièrement victimes de coupures électriques, de quelques secondes à plusieurs heures. Ces coupures sont fréquemment le fait de perturbations climatiques, accessoirement de travaux sur ce même réseau public.

Et quand on a une box, une interruption d'une seconde se traduit par plusieurs minutes d'attente avant de disposer à nouveau d'une liaison Internet et le téléphone. Pour palier à ces défaillances, j'avais fait l'acquisition d'un petit onduleur bureautique. Cet onduleur faisait l'usage attendu, mais quand les coupures se produisent alors qu'il fait nuit, cet onduleur bureautique ne permet pas de s'éclairer.

J'avais pensé au départ à m'équiper de blocs de secours. Mais quand j'ai vu le prix des matériels, j'ai annulé ce projet d'achat...

L'inondation en octobre 2018

Notre village a été victime en 2018 d'une violente inondation.

Notre maison, bien que située en hauteur a également subi des infiltrations assez importantes. A six heures du matin, nous étions en train de sortir par seaux entiers l'eau qui s'étendait sur plus de 2 cm dans notre salon.

Et là, plus de courant!

Nous avons fini d'éponger pendant deux heures à la lueur des bougies.

C'est cette situation qui m'a décidé à m'équiper du matériel nécessaire pour ne plus se retrouver dans le noir complet à la moinde coupure du réseau public.

J'ai donc choisi un équipement qui comprend:

• 4 panneaux 300Wc
• 1 onduleur hybride 3KVA
• 2 batteries 12V 200AH montées en série

Tout le circuit d'éclairage de la maison et l'alimentation de la box Internet ont été déplacés sur un tableau électrique indépendant et exclusivement alimenté par cet onduleur hybride.

Depuis la mise en route de cette installation, à chaque coupure du réseau général, l'onduleur assure la continuité de l'alimentation des lampes et de la box Internet et de quelques petits appareils.

Fonctionnement de l'onduleur hybride

L'onduleur hybride reçoit l'énergie électrique de plusieurs sources et stocke cette énergie dans des batteries. En priorité, ce sont les panneaux solaires qui remplissent les batteries.

Simultanément, l'onduleur hybride génère un courant alternatif 220V 50Hz qui est renvoyé vers les consommateurs.

Montage d'un onduleur hybride

Voici le montage type d'un onduleur hybride:

Le raccordement au réseau général, dans la partie inférieure gauche de l'image, n'est pas obligatoire. On peut utiliser un groupe électrogène comme source de courant. Cette entrée ne sert que si le niveau des batteries atteint un seuil critique.

L'onduleur hybride est indépendant du réseau général pour la fourniture de l'électricité. Il peut donc être utilisé dans un projet solaire OFF-GRID. Si le réseau général venait à être défaillant, l'onduleur hybride continuera à fournir de l'électricité 220V tant que la charge des batteries n'atteint pas un seuil critique.

Une fois l'onduleur hybride installé et raccordé aux panneaux solaires et aux batteries, il suffit de le mettre en route pour disposer de courant sur la sortie 220V. Ce courant doit impérativement alimenter des appareils connectés à un réseau électrique exclusivement alimenté par la sortie 220V de notre onduleur hybride:

• si aucun appareil du bâtiment est en fonctionnement, l'onduleur hybride est en consommation minimale. Il ne prend sur les batteries et/ou panneaux que le courant nécessaire à son fonctionnement, de 10 à 40 Watts selon modèle...
• en pleine journée, les panneaux solaires alimentent l'onduleur et rechargent les batteries:
  • si des consommateurs demandent plus de puissance que ce que fournissent les panneaux, le complément est pris sur les batteries;
  • si des consommateurs demandent moins que ce que fournissent les panneaux, le surplus produit par les panneaux est envoyé vers les batteries pour compléter leur charge;
  • si des consommateurs demandent plus que la puissance nominale de l'onduleur hybride, il s'interrompt. Les onduleurs hybrides récents disposent d'une temporisation et se réarment automatiquement.
• la nuit, seules les batteries alimentent l'onduleur hybride:
  • l'onduleur fonctionne tant que la capacité des batteries ne descend pas sous le seuil critique;
  • si les batteries atteignent le seuil critique, l'onduleur active l'entrée réseau général comme source d'alimentation:
    • si l'éntre réseau général est branchée, les batteries seront rechargées par ce réseau général, sans interrompre la fourniture d'énergie vers les consommateurs;
    • si le réseau général n'est pas disponible, l'onduleur hybride cesse la fourniture d'électricité vers les consommateurs;

En habitat isolé, le réseau général peut être remplacé par un groupe électrogène pour réalimenter les batteries couplées à l'onduleur hybride. Les batteries peuvent être rechargées en une à deux heures de fonctionnement du groupe électrogèbe.

Modèles d'onduleurs hybrides

Voici quelques exemples d'onduleurs hybrides:

• onduleur hybride 1,5KVA:
  
  • réf.: UP1500M3222
  • dés.: Onduleur hybride 1500VA 24V - MPPT 30A - UPOWER - UP1500-M3222 - EPEVER
  • fournisseur: ALLO SOLAR
  • prix: 364 €
  • Cet onduleur nécessite un stockage en batteries sous 24 Volts: en général deux batteries 12V en série.
• onduleur hybride 3KVA:
  • réf.: UP3000M6322
  • dés.: Onduleur hybride 3000VA 24V - MPPT 60A - UPOWER - UP3000-M6322 - EPEVER
  • fournisseur: ALLO SOLAR
  • prix: 579 €
  • Cet onduleur nécessite un stockage en batteries sous 24 Volts: en général deux batteries 12V en série.
• onduleur hybride 5KVA:
  • réf.: UP5000M10342
  • dés.: Onduleur hybride 5000VA 48V - MPPT 100A - UPOWER - UP5000-M10342 - EPEVER
  • fournisseur: ALLO SOLAR
  • prix: 785 €
  • Cet onduleur nécessite un stockage en batteries sous 48 Volts: en général quatre batteries 12V en série.

On choisira l'onduleur hybride en fonction des besoins. Le premier modèle, d'une puisasnce de 1,5KVA est suffisant pour gérer tous l'éclarage d'une maison et de quelques équipements, une TV, un ordinateur, recharger un téléphone mobile. C'est le modèle idéal pour un habitat isolé où on n'utilise pas d'électro-ménager gros consommateur.

Le dernier modèle, d'une puissance de 5KVA, pourra alimenter un gros consommateur en pleine journée par plein soleil: lave-linge, pompe, recharge de véhicule électrique...

En l'absence de soleil, il est fortement déconseillé d'utiliser de gros consommateurs, sous peine de réduire drastiquement la durée de vie des batteries.

Avantages de l'onduleur hybride

Le premier avantage de l'onduleur hybride est son indépendance totale du réseau général. C'est le meilleur choix pour alimenter un habitat isolé ou pour rendre indépendant une partie d'un habitat classique en assurant une alimentation secourue.

Le second avantage, est la simplicité d'utilisation. Bien paramétré, avec un raccordement au réseau général sur l'entrée 220V, on oublie son fonctionnement entièrement automatisé.

Le troisième avantage, la plupart des onduleurs hybrides peuvent fonctionner sans batterie. Cette solution est à réserver pour des usages comme l'alimentation d'une pompe de piscine par exemple.

Inconvénients de l'onduleur hybride

Le premier inconvénient est le prix de l'ensemble onduleur + batteries. Bien ménagées, les batteries peuvent faire 2000 cycles. Après, il faudra envisager leur remplacement, ce qui réduit à néant toute rentabilité.

Second inconvénient, excepté quelques modèles spécifiques, un onduleur hybride ne peut pas injecter de courant dans le réseau général comme le fait un micro-onduleur.

Le troisième inconvénient, en cas défaillande de l'onduleur hybride, il n'y a plus d'alimentation des consommateurs raccorsé à cet onduleur.

Le quatrième inconvénient concerne le niveau de compétence pour installer un onduleur hybride. Voir l'article Montage et branchement de l'onduleur ECOWATT

Le cinquième inconvénient est le bruit généré par l'onduleur pendant la phase de charge des batteries. Il est donc nécessaire de monter cet onduleur dans un local séparé (garage, cave, etc...).

Conclusion

Si votre projet est d'abord de réduire votre facture d'électricité, oubliez l'onduleur hybride.

Si vous n'avez pas la possibilité d'utiliser le réseau général, cas d'un habitat isolé, l'onduleur hybride est la seule solution envisageable. Il faudra adapter votre mode de vie en fonction de l'ensoleillement: n'utiliser un lave-linge qu'en journée et par plein soleil.

Un onduleur 5KVA avec dix à vingt panneaux et quatre batteries représente un investissement très important, de l'ordre de 3000 à 5000€, hors support, câbles, tableaux de sécurité, main d'oeuvre.

A mon sens - c'est avis purement personnel - l'idéal est de panacher le projet photovoltaïque:

• 4 panneaux et un onduleur hybride et ses deux batteries pour utiliser cet onduleur comme alimentation secourue;
• 6 à 10 panneaux et leurs micro-onduleurs en injection vers le réseau général;

Cette solution nécessite le brassage des consommateurs pour isoler ceux qui seront alimentés par l'onduleur hybride. Vous n'avez pas droit à l'erreur. Toute injection du courant général vers la sortie 220V d'un onduleur hybride provoquera sa destruction immédiate et définitive.