Les câble solaires
Les câbles DC raccordent les modules entre eux pour former des strings( chaîne PV : circuit dans lequel des modules PV sont connectés en série afin de former des ensembles de façon à générer la tension de sortie spécifiée. Source : norme IEC60634-7-712.), et branchent plusieurs strings en parallèle. Seuls des câbles dits « solaires » (double isolation, protection UV et ozone, etc.) peuvent être utilisés. Plus en détails, les câbles solaires utilisés à l’extérieur sur des toitures doivent être résistants aux UV et protégés contre l’action de l’ozone. Ils doivent aussi être certifiés pour fonctionner à températures de -20°C à 80°C. La prescription de température doit aussi être valable pour tout le matériel utilisé pour l’installation.
Les câbles principaux de CC doivent être dimensionnés et connectés en respectant certains critères essentiels pour des raisons de sécurité et d’efficacité énergétique :
A. supporter une tension de 1,15 x la tension de circuit ouvert (isolation)
B. adapter la capacité du câble au transport du courant DC et AC (section des câbles) et pertes ohmiques dues aux chutes de tension
C. utiliser des connecteurs appropriés
LA SECURITE CONTRE LES SURINTENSITÉS EN CAS D’INCIDENT OU DE COURTCIRCUIT
Lorsque plusieurs strings sont raccordés en parallèle, il est nécessaire de protéger les conducteurs contre les surintensités à l’aide de fusibles sur les pôles + et – comme décrit dans la norme IEC 60364-7-712.
Ces fusibles de protection sont facultatifs dans le cas où les conducteurs auront été dimensionnés pour pouvoir supporter la surintensité maximale possible (courant de court circuit) et s’il n’y a pas plus de quatre strings connectées en parallèle. Dans ce cas, il faut vérifier que les modules peuvent supporter cette intensité dans le sens contraire (courant forcé à travers le module) sans les endommager de façon irréversible.
Le courant maximum possible à travers un conducteur de string est donné par :
Imax,string = 1,25 (n-1) Isc,STC
où n est le nombre de strings en parallèle et Isc,STC est le courant de court circuit a travers le string aux conditions standards de test, STC pour son abréviation en anglais (Standard Test conditions :1000 W/m², AM1,5 , 25°C).
Par conséquence, les conducteurs principaux de CC devront toujours été dimensionnés pour la surintensité maximale possible fournie par plusieurs strings en parallèle de modules PV (c’est à dire l’ensemble des strings mis en parallèle). Ce courant maximum possible est donné par :
Imax,array= 1,25 n Isc,STC
La section du câble sera donc la valeur supérieure standard la plus près de la valeur calculée.
LA SECTION DES CÂBLES ET PERTES OHMIQUES SUR LA PARTIE DC :
Les sections des conducteurs de chaque string et des conducteurs principaux (après la reprise en parallèle) doivent être telles que le courant nominal les parcourant au point de puissance maximale (en anglais Maximum Power Point ou MPP) ne cause pas de chute de tension de plus de 2% de la tension nominale aux extrémités de ces conducteurs.
La section des câbles (S) peut se calculer par la formule suivante :
S=(ρxLxI) / (εxVA)
Où :
ρ est la résistivité du câble en Ω.m. Celle-ci dépend du matériau. Elle est de 1,7 × 10-8 Ω.m pour un câble en cuivre.
L est la longueur du câble en m
I est le courant que traverse le câble en A
ε est la chute de tension en V
VA est la tension au départ du câble en V
Lorsqu’une nouvelle installation photovoltaïque est envisagée sur un bâtiment existant ou à construire, une analyse des contraintes doit être effectuées.
Exemple :
Les modules PRO L3 monocristallins de 250 W ont une intensité nominale de 8,37 A (MPP) et une tension nominale de 29,88 V (UMPP). La tension de circuit ouvert (U OC) est de 37,82 V et le courant de courtcircuit (I SC) est de 8,68 A.
Si on fait un string de 20 modules en série, la tension nominale totale est de 597,6 V (20 x 29,88V) et celle de circuit ouvert est de 756.4 V (20 x 37,82 V)
Ainsi les conducteurs de CC doivent avoir une isolation en CC de minimum 1,15 x 756,4 = 869,86V
La section du conducteur de CC principaux (dans ce cas, conducteur de string) sera donc calculée comme suit :
1,25 x 8,68 A = 10,85 A, c’est le courant maximum de l’array.
La puissance total supporté par le câble sera de :
8,37 A x 597,6 V = 5002 W
Pour cet exemple, l’on va considérer une distance maximale de 120 m jusqu'à l’onduleur, ainsi pour limiter les pertes à moins de 2%, disons 1% :
La chute de tension dans le câble est de 1% x 597,6 V = 6 V
Ainsi, la section du câble devra être, pour un conducteur en cuivre :
S = (1.7 × 10(E-8) Ω.m x 120 m x 10,85 A) / (1% x 597,6 V) = 2,21 x 10(E-5) / 6 = 3,68 x 10(E-6) m²
Donc, il faut choisir 4mm² de section de cable.
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