Beaucoup se demandent s’il vaut mieux brancher ses panneaux solaires photovoltaïques en série, ou bien en parallèle. En fait, la réponse à cette question repose essentiellement sur ce que vous prévoyez d’en faire. Car selon l’utilisation que voudrez faire de cette énergie produite, un type de raccordement sera toujours plus avantageux qu’un autre.
Bien entendu, on peut faire des montages de toutes sortes : en série, en parallèle, et même un mix des deux ! Par contre, tout ceci ne se fait pas n’importe comment, au risque d’endommager vos panneaux solaires, ou pire, provoquer un début d’incendie.
Nous allons donc voir tous ces montages, les uns après les autres, avec pour chacun, des explications sur les tensions et courants résultants de ce type de raccordement. Alors c’est parti !
| Image | Description | Lien |
|---|---|---|
| Kit solaire Plug and Play 400 Wc, à installer soi-même (4 panneaux + micro-onduleur + structure + câbles) |
Monter ses panneaux solaires en série
Le montage en série des panneaux photovoltaïques est sans conteste le type de montage le plus utilisé. Et ce, surtout lorsqu’on souhaite produire de l’électricité en 230 volts, que ce soit pour la revendre sur le réseau, ou l’autoconsommer chez soi.
Pour réaliser ce montage, rien de plus simple : il suffit de brancher les panneaux les uns à la suite des autres, c’est à dire la sortie de l’un sur l’entrée de l’autre (autrement dit : le câble « + » d’un panneau sera à brancher sur le câble « – » du panneau suivant, et ainsi de suite). Ils seront donc au final branchés « à la chaîne » (d’où l’appellation « String » en anglais). Pour illustrer tout ça, voici un petit schéma :
L’intérêt premier du montage série est en fait de pouvoir monter assez haut en tension (pour pouvoir par exemple produire du 230 V, alors qu’un panneau tout seul fait moins de 30 volts). D’ailleurs, au passage, il faut savoir qu’une tension EDF à 230 VAC (alternatif) est en fait une tension qui oscille en permanence entre -325 et +325 volts environs, « crête à crête » (325 V étant égal à 230 * √2). Du coup, vous l’aurez compris, il faut brancher les panneaux solaires ensemble, de telle manière que leurs tensions s’additionnent, pour dépasser ces fameux 325 volts, et ainsi, pouvoir injecter du courant sur le réseau électrique 230 volts.
Et pour y arriver, il suffit simplement de les brancher en série. Ainsi, d’un point de vue physique, le modèle équivalent à un ensemble de modules photovoltaïques branché en série est :
- une tension égale à la somme des tensions de chaque panneau
- un courant, qui lui est égal à celui d’un seul panneau
Prenons un exemple, pour éclaircir tout ça : si vous avez 15 panneaux solaires branchés en série, et que chaque panneau délivre 30 volts sous 5 ampères, alors :
- la tension résultante est de 15 x 30 volts, soit 450 volts
- le courant résultant est de 5 ampères (et ce d’ailleurs, quelque soit le nombre de panneaux branchés en série)
Vous êtes sceptique sur ces calculs, notamment l’intensité ? Alors voici une manière de vérifier que ces résultats sont bons : si chacun des panneaux fait 30V sous 5A, alors la puissance fournie par chacun des panneaux est de 30×5, soit 150 watts. Du coup, si on branche 15 panneaux ensemble, on devrait avoir 150×15, soit 2250 watts au total. Et c’est bien ce que nous venons de trouver ici ; car 450 volts sous 5 ampères donne également nos 2250 W (450×5). Donc le compte est bon 😉
Vous l’aurez compris : en série les tensions s’ajoutent, tandis que le courant reste unitaire. Et l’intérêt d’un tel raccordement des modules entre eux est de pouvoir monter haut en tension, tandis que le courant reste faible. Du coup, en assemblant les panneaux solaires de la sorte, on peut « fabriquer » du 230 VAC, tout en gardant des fils de « petite section ».
Bien entendu, ce montage série reste valable quelque soit l’utilisation que vous souhaitez en faire. Ainsi, si vous avez par exemple une batterie 24 volts, et des panneaux qui fournissent 16 volts chacun, vous pourrez en brancher 2 en série pour obtenir 2×16 soit 32 volts, pour ensuite alimenter votre batterie 24V via un régulateur de tension (qui abaisserait les 32 volts vers du 24 volts). En fait, à chaque fois, on met en série des panneaux pour dépasser la valeur de tension qu’on souhaite alimenter, pour ensuite la rabaisser un poil, pour qu’elle soit à valeur voulue !
Le saviez-vous ? Il y a une chose très importante à savoir, au sujet du montage série, est que les tensions résultantes peuvent être extrêmement dangereuses, et les risques d’électrocution ou de départ de d’incendie sont très important. Vous ne devez donc absolument jamais brancher de panneaux solaires en série, à moins de savoir ce que vous faites, et d’avoir les équipements de protection qui vont avec. Sinon vous pourriez porter atteinte à votre vie, à celle de votre entourage, sans parler des risques pour votre habitation, si les modules photovoltaïques sont posés dessus. Soyez prudent, toujours, et faites appel à un professionnel au besoin.
| Image | Description | Lien |
|---|---|---|
|
| Kit solaire Plug and Play 400 Wc, à installer soi-même (4 panneaux + micro-onduleur + structure + câbles) |
Monter ses panneaux solaires en parallèle
Un autre type de montage très utilisé est le montage parallèle. Ici, on relie toutes les bornes « + » des panneaux solaires entre eux, et de même pour toutes les bornes « – ». Besoin d’une illustration ? La voici !
Le premier avantage de ce montage est de pouvoir rester en basse tension. En effet, lorsque tous les modules photovoltaïques sont branchés en parallèle, la tension résultante de cet ensemble de panneau est égal à la tension d’un seul panneau. Par contre, le courant total est quant à lui égal à la somme des courants fournis par chacun des panneaux. Et croyez-moi, celui-ci peut devenir… très intense !
Ainsi, si vous avez par exemple branché 3 panneaux en parallèle, fournissant chacun 28 volts sous 4 ampères, alors :
- la tension résultante sera égale à 28 volts (et ce, quelque soit le nombre de panneaux branchés en parallèle)
- le courant fourni sera quant à lui de 3×4, soit 12 ampères
On peut donc dire qu’en parallèle les courants s’ajoutent, tandis que la tension finale, elle, reste égale à la tension unitaire d’un panneau.
Mais vous me direz : quel est l’avantage d’un tel montage ? Eh bien en fait, en restant en basse tension, … on peut alimenter une maison en basse tension, en autonomie totale, par exemple (sans besoin d’avoir EDF). Ainsi, on pourrait très bien imaginer alimenter à minima toute de la maison en basse tension, notamment l’éclairage, et tout un tas de prises, pour des appareils bas voltage (comme les ordinateur, PC portable, smartphone, console de jeu, …). Bien sûr, pour ces derniers, il faudrait quelque peu modifier leurs alimentations en conséquence, mais croyez-moi, il n’y a souvent rien d’insurmontable ! D’ailleurs, j’essaierai de vous détailler tout ça dans un prochain article.
Dans tous les cas, ce qui est séduisant ici, c’est qu’il n’y a en théorie plus de risque d’électrocution (mais ce qui n’écarte pas bon nombre d’autres dangers, attention). C’est donc une installation bien plus sécuritaire que le montage série, de ce point de vue.
Par contre, le gros inconvénient d’un tel montage, est que les fils devront avoir une forte section, afin de limiter les pertes en lignes, et donc, ne pas s’échauffer. Du coup, si vous faites une installation solaire photovoltaïque pour une maison autonome, les câbles de distribution de courant circulant partout dans la maison devront être vraiment bien dimensionnés. Ils seront indiscutablement gros, comparés aux petits fils en 1.5 ou 2.5 mm², qu’on retrouve en 220V. Ainsi donc, le coût d’une installation basse tension sera très certainement bien plus cher à l’achat, qu’une installation domestique branchée à EDF. Mais bon, sur le long terme, on peut faire de belles économies, si on calcule bien son coup 😉
Du reste, ne pensez pas qu’un branchement en parallèle de panneaux solaires est sans danger. Car même si la tension est certes bien plus basse qu’un montage série, le courant, quant à lui, pourra être très élevé. Vous aurez donc toujours des risques de départ d’incendie, si une connexion venait à être défectueuse, par exemple. Donc le fait de ne pas avoir une tension élevée, mais par contre un courant élevé, peut également être très dangereux (surtout si échauffement).
En fait, l’idéal serait peut-être un mélange de ce montage parallèle, avec le montage série vue précédemment. Ainsi, on aurait un montage hybride, combinant les avantages de ces deux types de branchement, tout en limitant leurs inconvénients respectifs. C’est d’ailleurs ce que je vous propose de découvrir maintenant !
Le saviez-vous ? Un tel montage, en pratique, ne doit pas se faire sans diodes anti-retour branchées sur les câbles de sortie des panneaux. Car ceci permettra d’empêcher que le courant d’un panneau ne vienne en traverser un autre en sens inverse. Cette situation se produit en fait lorsqu’un panneau produit moins qu’un autre (dû à une orientation différente, un ombrage partiel, …), car dans ce cas, sa tension peut être plus basse que son « voisin d’à côté ». Le risque, à ne pas mettre de diode, est la destruction de vos panneaux solaires, à terme, bien qu’ils puissent, dans une certaine mesure, accepter un courant inverse relativement important.
Accessoires :
– Exemple de connecteur MC4 avec diode anti-retour pour panneaux solaires
| Image | Description | Lien |
|---|---|---|
|
| Kit solaire Plug and Play 400 Wc, à installer soi-même (4 panneaux + micro-onduleur + structure + câbles) |
Mix série/parallèle de modules photovoltaïques
Ici, le niveau de difficulté de compréhension va monter d’un cran. Pour autant, sachez que quelque soit la complexité d’un montage, vous pourrez quasiment toujours le décomposer en éléments simples. C’est à dire que quelque soit le montage photovoltaïque réalisé, il ne sera jamais qu’une succession de branchements série ou parallèle. C’est pas clair ? Ne vous inquiétez pas, je vais vous illustrer tout ça en image !
Dans ce montage, vous remarquerez que les panneaux sont mis « verticalement » en série par paquets de 3 (leurs tensions s’ajoutent), et qu’il y a 4 de ces paquets qui sont reliés en parallèle « horizontalement ». Du coup, ce montage, qui peut-être paraître plus compliqué au premier abord, est au final tout simple. Car il est équivalent à la mise en parallèle de lots de 3 panneaux en série.
Mais au passage, vous me direz : quelle est l’utilité d’un tel montage ? Eh bien en fait, l’intérêt est obtenir un maximum de courant, à une tension voulue. Dans le cas de l’exemple ci-dessus :
- si ces 12 panneaux photovoltaïques produisent par exemple 18 volts sous 10 ampères, en plein soleil
- et que vous avez des batteries 48 volts à recharger
- alors :
- la tension de sortie sera de 3×18, soit 54 volts (idéale pour recharger des batteries 48V via un régulateur-abaisseur de tension)
- le courant de sortie sera quant à lui égal à 4×10, soit 40 ampères (de quoi recharger efficacement vos batteries !)
Ce n’est ici qu’un exemple, mais vous l’aurez compris : on peut mixer les montages comme on veut, suivant nos besoins ! C’est donc la modularité qui est intéressante ici, car elle permet de « coller » à ce qu’on recherche comme installation solaire.
Par contre, d’un point de vue sécurité, il faudra rester extrêmement vigilant ici, car les tensions peuvent être assez élevées (en tous cas, supérieures à la tension limite de sécurité, par exemple). Ainsi, le risque d’électrocution ou de départ d’incendie est bien réel, et ce type de montage n’est pas à réaliser sans être habilité à le faire, ou sans expérience de terrain. Dans le doute, faites toujours appel à un professionnel qualifié, pour ne prendre aucun risque.
Le saviez-vous ? l’association série/parallèle de panneaux solaires nécessite également l’emploi de diodes anti-retour, afin que le courant ne parcoure pas une chaîne de panneaux en sens inverse. Ces diodes sont à placer en sortie de chaque bloc de panneaux montés en série (de chaque « string », donc), avant de relier ces blocs en parallèle.
Fournitures :
– Exemple de diode anti-retour MC4 pour câbles photovoltaïques
– Exemple de coupleur de câbles MC4 en Y pour montages parallèles
| Image | Description | Lien |
|---|---|---|
|
| Kit solaire Plug and Play 400 Wc, à installer soi-même (4 panneaux + micro-onduleur + structure + câbles) |
Conclusion (montages série et/ou parallèle)
Chaque montage a évidemment ses avantages et ses inconvénients. Ainsi, on ne peut pas dire que l’un est meilleur que l’autre, dans l’absolu. D’ailleurs, on s’aperçoit même que l’idéal est parfois un mix des deux, une forme de montage hybride. Mais encore une fois, tout ceci est fonction de ce que vous voulez faire de votre installation photovoltaïque.
Dans tous les cas, lorsqu’on veut raccorder des panneaux solaires ensemble, la première question à se poser est : de quelle tension vais-je avoir besoin côté panneaux solaires ? Mais parallèlement, d’autres choses sont également à prendre en compte :
- la tension « côté charge » (côté batterie ou côté réseau), que l’on aura à alimenter (220V, 48V, 12V, …)
- mais également, le meilleur point de fonctionnement des modules photovoltaïques, ainsi que les caractéristiques de votre onduleur ou régulateur solaire
Car en effet, il peut être plus intéressant de travailler avec 100 volts côté modules photovoltaïques plutôt que 50 volts, pour alimenter des batteries en 48V, par exemple. Tout ceci dépend donc aussi de vos appareils de conversion, qui seront entre vos panneaux solaires, et la charge en question (batterie, réseau, …).
Prenez donc bien le temps de réfléchir à tout ça avant d’acheter quoi que ce soit. En tout cas, c’est mon conseil 😉
Pour aller plus loin
- Retrouvez toutes les questions/réponses de notre FAQ pour en apprendre plus sur le photovoltaïque !
- Découvrez tous nos articles sur le solaire photovoltaïque publiés dernièrement sur ce site
- Apprenez comment recharger une batterie de voiture simplement, grâce à un ou plusieurs panneaux solaires
(*) Mis à jour le 02/02/2024