Activité 5 – Onduleur photovoltaïque : string vs micro-onduleurs ÉNERGIE RENOUVELABLE

Ch02 – Conversion DC/AC | Terminale ICCER | ⏱ 35 min

Dernière mise à jour : 2 juin 2026

Ce que tu vas apprendre :

Comprendre le rôle de l'onduleur DC/AC dans une installation PV
Comparer onduleur central (« string ») et micro-onduleurs
Calculer le rendement et les pertes de conversion

🤔 Avant de commencer

Les panneaux solaires produisent du courant continu. Pourquoi a-t-on besoin d'un onduleur pour les utiliser à la maison ?

Le réseau électrique domestique est en courant alternatif 230 V / 50 Hz. Les appareils ménagers sont conçus pour cette tension. L'onduleur convertit le DC des panneaux en AC compatible réseau, et synchronise sa fréquence avec celle d'EDF. Sans onduleur, les panneaux ne peuvent pas alimenter directement les prises domestiques. C'est donc un équipement OBLIGATOIRE pour toute installation PV raccordée au réseau.

Situation – Ahmed, technicien PV (Avignon)

Ahmed, technicien installateur photovoltaïque RGE chez « SolaireProvence 84 » à Avignon, doit choisir entre onduleur string et micro-onduleurs pour une installation de 6 kWc sur la maison d'un client. La toiture est complexe (2 pans + 1 lucarne).

📖 Vocabulaire

Onduleur string: 1 onduleur central recevant le courant DC de plusieurs panneaux en série (« string »). 90-95 % rendement.
Micro-onduleur: Petit onduleur placé sous chaque panneau. 1 par panneau, ~ 96 % rendement individuel. Évite les pertes par ombrage.
Effet MPPT (Maximum Power Point Tracking): Suivi automatique du point de puissance max du panneau selon ensoleillement et T°.

Document 1 — Données projet Ahmed

Installation : 16 panneaux de 375 Wc, total 6 kWc.
Disposition : 8 panneaux sur pan Sud (sans ombre), 6 sur pan Est (matin), 2 sur lucarne (ombre lointain l'après-midi).
Onduleur string : 6 kW, 1 800 €, rendement 96 %, mais perte ombrage = limite la string entière au panneau le plus faible.
Micro-onduleurs : 16 × 280 W (Enphase IQ8M), 3 400 €, rendement 96,5 %, indépendants.
Production estimée annuelle : 6 200 kWh string vs 6 800 kWh micro (gain 10 % grâce à l'indépendance).

Problématique : Quelle architecture Ahmed doit-il recommander, et avec quel ROI ?

Q1 APP

Production annuelle de la string + perte ombrage 12 % (lucarne entraîne string entière).

Production théorique sans ombrage : 6 200 kWh.

Perte par effet string : −12 % = 744 kWh perdus.

Production réelle string : 5 456 kWh/an.

Q2 REA

Production micro-onduleurs : 16 panneaux indépendants. Les 2 ombrés perdent 30 % (au lieu de tirer toute la string vers le bas).

14 panneaux non ombrés × (6 800 / 16) = 5 950 kWh/an.

2 panneaux ombrés × (6 800 / 16) × 0,70 = 595 kWh/an.

Total : 6 545 kWh/an.

Gain micro vs string : 6 545 − 5 456 = 1 089 kWh/an. À 0,18 €/kWh : 196 €/an.

Q3 REA

Surcoût micro-onduleurs : 3 400 − 1 800 = 1 600 €. ROI vs gain énergétique ?

ROI = 1 600 / 196 ≈ 8,2 ans.

Durée de vie micro-onduleurs : 25 ans (garantie Enphase). Bénéfice net sur 25 ans : 25 × 196 − 1 600 = 3 300 €.

Q4 ANA

Avantages secondaires des micro-onduleurs ?

Monitoring par panneau : on voit en temps réel quel panneau sous-produit (encrassement, défaut).
Sécurité incendie : pas de DC HT (jusqu'à 1 000 V) sur le toit. Coupure automatique au boitier.
Évolutivité : facile d'ajouter 1-2 panneaux plus tard.
Durée vie 25 ans vs 10-15 ans pour onduleur string (qu'il faudra remplacer).
Garantie standard 25 ans.

Inconvénient : prix initial plus élevé. Mais argument sécurité + monitoring souvent décisif.

Q5 ANA

Coût total kWh produit sur 25 ans pour chaque option.

String : (1 800 × 2 onduleurs sur 25 ans) / (5 456 × 25) = 3 600 / 136 400 = 0,026 €/kWh (hors maintenance).

Micro : 3 400 / (6 545 × 25) = 3 400 / 163 625 = 0,021 €/kWh.

Micro 20 % moins cher au kWh produit. Compétitif sur le long terme.

Q6 ANA

Comment fonctionne l'onduleur (rappel cours) ?

3 étapes :

Hacheur à transistors IGBT (~ 20 kHz) qui découpe le DC en créneaux.
Modulation PWM (Pulse Width Modulation) : largeur des créneaux modulée selon une sinusoïde 50 Hz.
Filtrage par inductance + condensateur : lisse en sinusoïde « propre ».

Résultat : courant AC 230 V / 50 Hz, synchronisé sur le réseau EDF. Onduleur « grid-tied ».

Q7 VAL

Si la maison de Mathieu était simple (1 pan, pas d'ombrage), faudrait-il toujours préférer les micro-onduleurs ?

Non. Sur toiture simple sans ombre, le gain en production des micro est minime (~ 2-3 % vs string). Le surcoût ne se rentabilise pas.

Règle pratique :

Toiture simple sans ombre : onduleur string suffit.
Toiture complexe / orientations différentes / ombrages partiels : micro-onduleurs ou optimiseurs.

Ahmed adapte sa recommandation au contexte. Pour ce client (toiture complexe + lucarne), micro recommandés.

Q8 COM

Devis d'Ahmed (4 lignes).

Installation PV 6 kWc — Ahmed (SolaireProvence 84 Avignon)
• Toit complexe + ombrage lucarne : micro-onduleurs Enphase IQ8M recommandés.
• Production estimée : 6 545 kWh/an vs 5 456 avec string. Gain 196 €/an.
• Surcoût initial 1 600 €. ROI 8 ans. Bénéfice 25 ans : 3 300 €.
• Bonus : monitoring par panneau, sécurité incendie, garantie 25 ans.

✅ Auto-évaluation

Je comprends le rôle d'un onduleur DC/AC. Je compare string et micro-onduleurs. Je calcule un ROI pour le choix de l'architecture PV.

Bonus — Onduleur « hybride » avec batterie

Un onduleur hybride combine :

Entrée DC panneaux PV.
Entrée/sortie DC batterie lithium.
Sortie AC réseau (injection ou consommation).
Possibilité de fonctionner en autonomie (sans réseau) si panne EDF.

Avantage : auto-consommation maximisée, sauvegarde en cas de coupure. Coût : 2 500-4 000 € + batterie 4-10 000 € selon capacité.

ROI batterie en France : 12-20 ans (pas encore très rentable financièrement). Devient pertinent pour résilience ou zones isolées.

À retenir

Onduleur PV : DC panneaux → AC 230 V 50 Hz synchronisé réseau.
String : 1 onduleur central. Économique mais sensible aux ombrages.
Micro-onduleurs : 1 par panneau. Plus cher mais indépendants.
Choix selon configuration toiture : simple = string, complexe = micro.

📚 §7 (Onduleur) + §8 (Schéma bilan) de la leçon Ch02.