Introduction : Quand les pics d'ensoleillement cessent d'augmenter la production d'énergie solaire
De nombreux propriétaires de systèmes solaires remarquent une tendance déconcertante dans leur logiciel de surveillance : par temps clair et sans nuages, la production solaire photovoltaïque augmente doucement le matin, puis s'arrête soudainement vers la mi-journée. Même si l'intensité de la lumière du soleil continue d'augmenter, la production d'électricité reste plafonnée.
Ce phénomène est connu sous le nom d'effet d'écrêtage solaire et joue un rôle essentiel dans la conception des systèmes photovoltaïques, le dimensionnement des onduleurs, l'optimisation du rendement énergétique et le retour sur investissement (ROI).
Plutôt qu'un défaut, l'écrêtage est souvent un choix technique délibéré. Comprendre pourquoi il se produit - et quand il a un sens financier - aide les entreprises solaires et les propriétaires de projets à concevoir des systèmes qui maximisent la production annuelle d'énergie, et pas seulement les pics de puissance.
Qu'est-ce que l'effet d'écrêtage solaire ?
L'écrêtage solaire se produit lorsque la puissance en courant continu générée par l'énergie solaire est inférieure à celle de l'énergie solaire. panneaux solaires dépasse la capacité de sortie CA maximale de l'onduleur. Une fois que l'onduleur a atteint sa limite nominale en courant alternatif, il “coupe” l'excédent de courant continu, ce qui empêche toute sortie supplémentaire vers le réseau ou les charges.
En termes simples :
- Les panneaux solaires peuvent produire plus d'énergie
- L'onduleur ne peut pas convertir plus que sa capacité nominale.
- L'énergie excédentaire est temporairement inutilisée
L'écrêtage est le plus fréquent dans les systèmes solaires photovoltaïques raccordés au réseau et présentant un rapport DC/AC élevé, en particulier pendant les heures d'irradiation maximale.
Pourquoi la production solaire photovoltaïque plafonne à midi
1. Limites de puissance de l'onduleur
Tous les onduleur dispose d'une sortie CA maximale fixe. Lorsque le courant continu entrant dépasse ce seuil, l'onduleur plafonne la sortie afin de protéger les composants internes et de maintenir la conformité au réseau.
2. Panneaux solaires surdimensionnés (rapport DC/AC élevé)
La conception des systèmes photovoltaïques modernes surdimensionne souvent intentionnellement le réseau CC par rapport à la capacité de l'onduleur. Cela permet d'améliorer l'utilisation de l'onduleur pendant les matinées, les après-midi et les conditions de faible irradiation.
3. Conditions météorologiques idéales
L'écrêtage est plus probable par temps frais et ensoleillé, lorsque les panneaux solaires fonctionnent plus efficacement et produisent un courant continu supérieur à la moyenne.
4. Restrictions à l'exportation vers le réseau
Dans certaines régions, les codes de réseau ou les accords d'interconnexion des services publics limitent la puissance maximale d'exportation, ce qui crée un écrêtage côté onduleur même lorsque la capacité est disponible.
Graphique 1 : Courbe de puissance de l'énergie solaire photovoltaïque avec et sans écrêtage
| Heure de la journée | Irradiation solaire (W/m²) | Puissance du réseau CC (kW) | Puissance de l'onduleur CA (kW) | Découpage de l'image |
| 06:00 | 100 | 5 | 5 | Non |
| 07:00 | 250 | 15 | 15 | Non |
| 08:00 | 450 | 30 | 30 | Non |
| 09:00 | 650 | 45 | 45 | Non |
| 10:00 | 800 | 60 | 60 | Non |
| 11:00 | 900 | 72 | 70 | Oui |
| 12:00 | 1000 | 80 | 70 | Oui |
| 13:00 | 980 | 78 | 70 | Oui |
| 14:00 | 850 | 65 | 65 | Non |
| 15:00 | 650 | 45 | 45 | Non |
| 16:00 | 400 | 28 | 28 | Non |
| 17:00 | 200 | 12 | 12 | Non |
Le Solar Clipping est-il un problème ou une stratégie de conception intelligente ?
Contrairement aux idées reçues, l'écrêtage solaire n'est pas mauvais en soi. En fait, il est largement utilisé dans les projets solaires commerciaux et à grande échelle afin de réduire les coûts du système et d'améliorer le rendement énergétique à long terme.
Quand l'écrêtage se justifie
- Coût inférieur de l'onduleur par watt
- Taux de charge plus élevé de l'onduleur
- Amélioration de la production annuelle de kWh
- Une meilleure rentabilité sur les marchés de temps d'utilisation (TOU)
La clé est l'équilibre. Un écrêtage modéré augmente la rentabilité, tandis qu'un écrêtage excessif entraîne des pertes d'énergie évitables.
Quelle quantité d'écrêtage est trop importante ?
Il n'existe pas de règle universelle, mais les références du secteur fournissent des orientations :
- Systèmes résidentiels : Rapport DC/AC de 1,1-1,25
- Commercial et industriel (C&I) : 1.2-1.35
- Projets à l'échelle de l'entreprise : Jusqu'à 1,4 dans certaines régions
L'écrêtage acceptable dépend de
- Profil d'irradiation solaire
- Structure des prix de l'électricité
- Attentes en matière de durée de vie du système
- Présence de stockage d'énergie
Graphique 2 : Rendement énergétique annuel en fonction du rapport DC/AC
| Rapport DC/AC | Utilisation de l'onduleur | Rendement énergétique annuel (kWh/kWac) | Perte d'écrêtage (%) |
| 1.00 | Faible | 1,450 | 0.0% |
| 1.10 | Modéré | 1,520 | 0.5% |
| 1.20 | Haut | 1,580 | 1.5% |
| 1.30 | Très élevé | 1,610 | 3.0% |
| 1.40 | Proche de la saturation | 1,600 | 6.5% |
| 1.50 | Surchargée | 1,560 | 10.0% |
L'impact réel de l'écrêtage sur le retour sur investissement des projets solaires
Se concentrer uniquement sur la puissance de crête peut être trompeur. L'économie de l'énergie solaire repose sur la production annuelle totale d'énergie, et non sur les pics momentanés.
Principales incidences financières
- Délai de récupération : Souvent plus courte avec un écrêtage optimisé
- LCOE (Levelized Cost of Energy) : Plus faible avec une meilleure utilisation de l'onduleur
- Stabilité des recettes : Amélioration sur les marchés à irradiation variable
Dans de nombreux cas, un système avec un écrêtage mineur sera plus performant qu'un système de taille conservatrice pendant toute sa durée de vie.
Écrêtage ou réduction : Une distinction essentielle
Bien qu'ils soient souvent confondus, l'écrêtage et la réduction ne sont pas identiques.
| Aspect | Découpage | Réduction |
| Cause | Capacité de l'onduleur | Contrôle du réseau ou des services publics |
| Localisation | Côté système | Côté grille |
| En rapport avec la conception | Oui | Non |
| Prévisible | Oui | Souvent non |
Il est essentiel de comprendre cette différence pour analyser les données de performance solaire et diagnostiquer les pertes de production.
Comment réduire ou optimiser l'effet d'écrêtage ?
1. Optimiser le rapport DC/AC
La modélisation avancée du système garantit que l'onduleur n'est ni sous-utilisé ni excessivement contraint.
2. Choisir le bon type d'onduleur
- Onduleurs de branche pour des implantations flexibles
- Onduleurs centraux pour l'efficacité à l'échelle de l'entreprise
- Onduleurs hybrides pour l'intégration du stockage
3. Intégrer des systèmes de stockage d'énergie par batterie (BESS)
Le stockage de l'énergie permet de capter la production excédentaire de courant continu, ce qui réduit l'écrêtage et augmente l'autoconsommation.
4. Utiliser des outils de simulation des performances
Les modèles de simulation horaire permettent de prévoir les pertes par écrêtage avant l'installation.
Graphique 3 : Réduction de la perte d'écrêtage grâce au stockage d'énergie
| Configuration du système | Énergie annuelle totale en courant continu (kWh) | Énergie écrêtée (kWh) | Énergie récupérée (kWh) | Énergie nette utilisable (kWh) |
| Système photovoltaïque uniquement | 100,000 | 7,000 | 0 | 93,000 |
| PV + batterie (BESS 2 heures) | 100,000 | 7,000 | 4,800 | 97,800 |
| PV + batterie (BESS 4 heures) | 100,000 | 7,000 | 6,200 | 99,200 |
Pourquoi la conception du système est plus importante que la puissance du panneau
Les modules solaires de grande puissance ne garantissent pas à eux seuls une énergie utilisable plus élevée. Les performances réelles dépendent de :
- Adaptation de l'onduleur
- Configuration de la chaîne
- Coefficients de température
- Contraintes de la grille
- Profils de charge
Une approche au niveau du système donne systématiquement de meilleurs résultats qu'une optimisation basée sur les composants.
Sunpal'L'approche de la Commission européenne : Concevoir pour l'énergie, pas seulement pour l'électricité
Chez Sunpal, les systèmes solaires photovoltaïques sont conçues en mettant l'accent sur le rendement énergétique à long terme, la compatibilité avec le réseau et la performance financière.
Sunpal s'intègre :
- Ratios optimisés entre l'onduleur et le réseau
- Architectures de systèmes prêts pour le stockage
- Stratégies de conception spécifiques au marché pour les projets résidentiels, C&I et à grande échelle
En modélisant les conditions réelles de fonctionnement plutôt que les pics de production théoriques, Sunpal aide ses clients à éviter le surinvestissement tout en maximisant la valeur de la durée de vie.
Conclusion : Les plateaux de production sont normaux - la mauvaise conception ne l'est pas
L'effet d'écrêtage solaire explique pourquoi la production photovoltaïque cesse parfois d'augmenter, même en cas d'ensoleillement parfait. Lorsqu'il est correctement planifié, l'écrêtage est un outil puissant pour améliorer l'économie du système, et non un défaut à éliminer à tout prix.
Pour les investisseurs, les EPC et les développeurs solaires, l'objectif est clair : maximiser la production annuelle d'énergie, minimiser les coûts inutiles et concevoir des systèmes qui fonctionnent dans le monde réel, et pas seulement sur le papier.
Grâce à une conception éclairée et à l'intégration de systèmes experts, l'écrêtage solaire devient un avantage stratégique plutôt qu'une limitation.