Protection contre la foudre dans les installations photovoltaïques résidentielles

L’autoconsommation d’électricité au moyen de panneaux solaires présente un grand intérêt pour les consommateurs, tant en raison des économies réalisées sur la consommation d’énergie, puisqu’ils sont moins dépendants du réseau électrique extérieur, que de la réduction de l’impact environnemental. Le coût élevé de l’installation de panneaux solaires résidentielles, sachant qu’il faut plusieurs années pour les amortir, rend indispensable leur protection contre les effets destructeurs de la foudre

Un système d’autoconsommation solaire permet à toute personne ou groupe d’utilisateurs, comme les associations de propriétaires, de produire leur propre énergie afin de dépendre le moins possible de sources extérieures. En plus des économies à long terme sur la consommation d’électricité, en produisant de manière autonome une partie de l’électricité consommée dans une maison, l’installation de panneaux photovoltaïques dans les environnements résidentiels permet de générer des environnements plus propres en adoptant un système de production d’énergie renouvelable.

Un système photovoltaïque résidentiel peut être de deux types, en fonction de son installation et de son fonctionnement : les systèmes photovoltaïques connectés au réseau (On-Grid) et les systèmes photovoltaïques hors réseau (Off-Grid). En ce qui concerne la tendance à la croissance des panneaux solaires résidentiels, des études indiquent que le photovoltaïque intégré aux bâtiments pourrait atteindre 8 300 TWh par an d’ici 20501, soit 1,5 % de plus que la demande mondiale d’électricité résidentielle en 2015.

Pour les deux types de systèmes, les panneaux solaires résidentiels sont généralement situés sur le toit du bâtiment auquel ils fournissent de l’énergie. Les panneaux solaires situés en hauteur sont des surfaces présentant un risque élevé de décharges et nécessitent par conséquent une protection spécifique.

L’amortissement d’une telle installation peut prendre plusieurs années, il faut donc les protéger pour que leur durée de vie soit longue et sans encombre. Il s’agit d’un équipement coûteux qui, lorsqu’il est endommagé, provoque non seulement des dommages à l’approvisionnement en énergie, mais également des pertes économiques importantes, que ce soit pour le panneau lui-même ou pour les équipements connectés.

Le fonctionnement des panneaux solaires résidentielles dépend d’équipements électroniques sensibles qui peuvent être fortement affectés par des pics de tension provoquant la dégradation ou la détérioration de leurs composants. Ce sont donc des installations à haut risque du point de vue de la protection contre la foudre et qui doivent disposer d’un système de protection adéquat.

Protection externe

L’installation d’un système externe de protection contre la foudre a pour but d’éviter les impacts directs sur la structure, et par conséquent en l’occurrence sur les panneaux photovoltaïques installés sur le toit.

Un paratonnerre à dispositif d’amorçage (PDA) est un système avancé de protection contre la foudre qui répond à l’approche de la foudre, en anticipant sa capture sur d’autres éléments dans sa zone de protection, afin de la conduire en toute sécurité à la terre.

Un seul PDA peut protéger une surface de 20 000 mètres carrés, ce qui est considéré comme une protection de niveau 1, la plus exigeante, suffisante pour protéger une maison individuelle ou un bâtiment dans lequel des panneaux photovoltaïques ont été installés pour l’autoconsommation d’électricité.

Aplicaciones Tecnológicas a développé le paratonnerre intelligent DAT CONTROLER® REMOTE. Appartenant à la gamme Smart Earthing and Lightning Solutions, ce dispositif est doté d’un autodiagnostic de la tête captrice et d’une communication via IoT (Internet of Things) du résultat, pour superviser à distance le bon fonctionnement de l’équipement.

L’installation du paratonnerre DAT CONTROLER® REMOTE doit être réalisée conformément à la norme UNE 21186 : « Protection contre la foudre : Paratonnerres à dispositif d’amorçage ».  Par ailleurs, il faut veiller, lors de l’installation, à ce que le paratonnerre ne projette pas d’ombres qui pourraient nuire à l’efficacité des panneaux solaires.

Protection contre les surtensions

Le bon fonctionnement des panneaux solaires dépend d’équipements électroniques sensibles pouvant être gravement affectés par des surtensions résultant des impacts de la foudre ou même de coups de foudre à proximité de l’installation ou entre nuages.

La protection contre les surtensions dans les installations photovoltaïques résidentielles doit être conçue de manière à assurer une protection maximale des cellules photovoltaïques et de tous les éléments qui peuvent y être intégrés.

Il faut donc installer un dispositif de protection spécifique pour les panneaux, qui ne dépassent généralement pas 48V. Dans sa gamme de dispositifs de protection contre les surtensions transitoires pour les équipements spéciaux, Aplicaciones Tecnológicas propose l’ATVOLT P48, le dispositif de protection contre les surtensions pour les lignes avec une alimentation de 48V de tension continue.

Dans des conditions normales, l’ATVOLT P48 reste inactif, sans affecter le fonctionnement de la ligne ni provoquer de fuites. La décharge se produit dans les éléments internes encapsulés sans provoquer de contournements (flashover) et, grâce à la connexion des conducteurs par vis, il absorbe une plus grande surtension.

En plus de la possible dégradation des composants des panneaux solaires, une décharge atmosphérique dans un environnement résidentiel met en danger le reste des équipements électriques et électroniques du logement si celui-ci ne dispose pas d’un système de protection adéquat contre les surtensions, notamment la protection des lignes électriques (KIT ATCONTROL/B PT-T et ATSUB-D M 1DIN), la protection des lignes téléphoniques (AT9101 ATFONO), la protection des lignes d’antenne TV (ATFREQ SERIES) et la protection des lignes de données (AT2107 ATLAN UNI RJ-RJ).

Si vous souhaitez en savoir plus sur la manière de protéger toute structure contre les effets de la foudre, vous pouvez nous contacter en cliquant sur ce lien.

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Références

  1. David E.H.J.Gernaatab, Harmen-Sytzede Boerab, Louise C.Dammeierac. Detlef P.van Vuuren. The role of residential rooftop photovoltaic in long-term energy and climate scenarios (2020)