Les panneaux solaires qui transforment la lumière du soleil en courant continu ne sont qu'un début. Dans les installations réelles, la fiabilité à long terme d'un système photovoltaïque dépend souvent de ce qui se passe après la sortie du module : comment les chaînes sont combinées, comment les câbles sont acheminés, comment les dispositifs de protection sont logés et comment l'équipement est protégé des intempéries, de la poussière et de la corrosion.
Ce guide se concentre sur la couche d'enveloppe électrique solaire qui protège les principaux nœuds électriques photovoltaïques des conditions extérieures difficiles. Vous apprendrez ce que fait chaque boîtier, où il est installé et comment sélectionner des enveloppes et des boîtiers métalliques durables qui favorisent un fonctionnement sûr, durable et facile à entretenir du système photovoltaïque.
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Les bons termes : Boîte de jonction ≠ Boîte combinée PV
De nombreuses erreurs d'achat commencent par la terminologie. Le mot “boîte de jonction” peut avoir différentes significations selon le contexte, mais dans les systèmes photovoltaïques, deux concepts sont souvent confondus :
Boîte de jonction du panneau (au niveau du module)
Un panel boîte de jonction est généralement monté à l'arrière d'un module solaire. Il sert de point de connexion protégé du module, abritant les terminaisons électriques internes et permettant des connexions externes sûres et normalisées par le biais de connecteurs.
Boîte de combinaison PV (au niveau du système)
A Boîte de raccordement PV est installé au niveau du système. Son objectif principal est de combiner plusieurs chaînes de PV Il est généralement monté sur un mur, une structure de rayonnage, un poteau ou à proximité de la zone de l'onduleur - souvent dans des environnements extérieurs ou semi-extérieurs. Il est généralement monté sur un mur, une structure de rayonnage, un poteau ou à proximité de la zone de l'onduleur, souvent dans des environnements extérieurs ou semi-extérieurs.
Règle empirique rapide
- S'il est attaché au module, il s'agit probablement d'un panneau boîte de jonction.
- S'il combine plusieurs chaînes et est installé à l'écart du module, il s'agit d'une Boîte de raccordement PV.
Un flux de système typique se présente comme suit :
Modules PV → strings → combiner box → onduleur → distribution CA → réseau/charge
Lorsque le nombre de chaînes augmente, le câblage peut devenir complexe et la maintenance difficile. Une boîte de raccordement crée un nœud électrique propre et utilisable en consolidant les entrées des chaînes et en organisant les sorties.
Mais le facteur le plus sous-estimé est le l'enceinte elle-même. Les boîtes de combinaisons sont fréquemment exposées à :
- la pluie, les éclaboussures et l'eau poussée par le vent
- la poussière et le sable
- cycles UV et thermiques élevés
- le brouillard salin côtier et la corrosion
- insectes et petits animaux
- les vibrations et les impacts mécaniques (installation et entretien)
Un mode de défaillance dans l'enceinte - mauvaise étanchéité, faible résistance à la corrosion ou résistance mécanique insuffisante - peut entraîner des infiltrations d'eau, des problèmes de mise à la terre, un vieillissement prématuré des composants ou une maintenance fréquente.
Critères clés de sélection des boîtiers pour les combinateurs photovoltaïques
1) Protection contre les infiltrations et étanchéité
- Choisissez le concept de protection adapté à votre environnement (approche IP/NEMA en fonction de votre marché).
- Concentrez-vous non seulement sur les notes, mais aussi sur l'étanchéité pratique : qualité du joint de la porte, compression de la serrure, étanchéité des entrées de câbles et fiabilité des charnières et des serrures.
2) Matériau et résistance à la corrosion
- Les options en acier inoxydable sont courantes pour les environnements difficiles (zones côtières, forte humidité, zones industrielles).
- L'acier galvanisé avec une finition de surface appropriée est souvent utilisé dans des scénarios sensibles aux coûts avec une exposition modérée.
- Le bon choix dépend du niveau d'exposition, de la durée de vie attendue et de la stratégie d'entretien.
3) Entrées et sorties de câbles
- Prévoir à l'avance les presse-étoupes, la direction d'entrée et l'espacement.
- Une mauvaise conception des entrées de câbles peut nuire à l'étanchéité et créer des difficultés d'acheminement des câbles, en particulier lorsque les chaînes s'agrandissent ou que leur disposition change.
4) Méthode de montage
- Le montage mural, le montage sur poteau ou le montage en rack influencent la conception de la plaque arrière, les trous de fixation et la rigidité mécanique.
5) Facilité d'entretien
- Espace de routage interne suffisant
- des zones d'étiquetage claires
- des portes faciles à ouvrir et des systèmes de verrouillage fiables
- de solides dispositions de mise à la terre
Boîtes de distribution dans les systèmes PV : Rôles du courant continu et du courant alternatif (et priorités en matière de boîtiers)
“La ”boîte de distribution" peut couvrir plusieurs nœuds du système, en fonction de la conception. Dans les projets photovoltaïques, la fonction de distribution apparaît généralement dans la consolidation du côté CC et/ou la distribution et la protection du côté CA.
Distribution de courant continu (à proximité de la production photovoltaïque)
Selon la conception, l'équipement de distribution de courant continu peut fournir une isolation, une segmentation, une surveillance ou une protection supplémentaire. L'armoire doit gérer :
- complexité de la gestion des câbles
- espace libre et espace de travail sûrs
- l'étiquetage et l'identification des circuits pour la mise en service et l'entretien
Distribution CA (après l'onduleur)
Du côté du courant alternatif, la distribution est souvent plus proche de la connexion au réseau ou du réseau de distribution du bâtiment. Les priorités dans le choix de l'armoire sont généralement les suivantes
- protection de l'environnement adapté au lieu d'installation (intérieur / semi-extérieur / extérieur)
- un accès dégagé pour les services
- espace suffisant pour le rayon de courbure du câble et les bornes
- porte/verrouillage robuste pour une utilisation fréquente
L'importance d'un boîtier électrique solaire pour les systèmes photovoltaïques extérieurs
Une armoire électrique solaire ne se contente pas de “loger des pièces”. Elle protège l'intégrité de l'isolation, empêche la pénétration de l'humidité, améliore la gestion des câbles et réduit les temps d'arrêt. Dans les installations photovoltaïques extérieures, l'étanchéité de l'armoire, le choix des matériaux et l'accès aux services déterminent souvent la stabilité du système pendant des années de cycles thermiques et d'exposition à des conditions difficiles.
Lors de l'évaluation d'un boîtier, il convient de donner la priorité aux caractéristiques de construction pratiques - joints, verrouillage, conception de l'entrée de câble et stratégie de lutte contre la corrosion - plutôt qu'à une quelconque valeur nominale.
Même lorsque la conception électrique interne est correcte, la fiabilité sur le terrain peut être compromise par les faiblesses du boîtier. Dans le domaine du photovoltaïque, les boîtiers et les armoires font plus que “contenir l'équipement” : ils protègent l'ensemble de l'interface électrique contre les menaces environnementales et mécaniques.
Pourquoi le boîtier est un multiplicateur de fiabilité
Une enceinte bien conçue peut :
- réduire les défaillances et la corrosion liées à l'humidité
- améliorer l'organisation des câbles et la vitesse de mise en service
- minimiser le temps d'intervention lors du dépannage
- fournir une interface prévisible pour les mises à niveau et l'expansion
Protection et durabilité
- Niveau d'exposition extérieure (pluie, poussière, UV, brouillard salin)
- conception des joints et accès au remplacement
- durée de vie des charnières et des serrures
Mise en page et conception mécanique
- taille et rigidité de la plaque arrière
- canaux de routage internes et compatibilité avec le rail DIN (le cas échéant)
- angle d'ouverture de la porte et ergonomie d'accès
Stratégie matérielle
- adapter le matériau et la finition de la surface à l'exposition et à la durée de vie du projet
- confirmer les dispositions relatives à la mise à la terre et la qualité du matériel
Ventilation et chaleur : pourquoi les couvercles d'aération et les persiennes ne sont pas facultatifs
Les nœuds électriques photovoltaïques fonctionnent souvent à des températures ambiantes élevées et sous l'effet direct du soleil. L'accumulation de chaleur dans le boîtier peut réduire la durée de vie des composants et augmenter les défaillances. La ventilation doit être conçue avec soin car elle peut également introduire des risques de pénétration si elle n'est pas exécutée correctement.
Une approche équilibrée
- Utiliser des structures de ventilation appropriées qui réduisent l'entrée directe de l'eau
- Envisager des mesures d'atténuation des poussières et des insectes (grillage, filtres le cas échéant).
- Garder à l'esprit la maintenabilité - les solutions d'événements doivent pouvoir être entretenues.
Si vos boîtiers sont déployés à l'extérieur, la ventilation doit être considérée comme faisant partie intégrante de la conception de la fiabilité, et non comme une réflexion après coup.
Liste de contrôle d'une page pour la sélection des boîtiers PV (à conserver pour la passation des marchés)
Utilisez cette liste de contrôle pour spécifier une armoire électrique solaire adaptée à votre environnement, à votre configuration et à vos besoins de maintenance :
Environnement et installation
- Lieu d'installation : intérieur / semi-extérieur / extérieur
- Exposition : éclaboussures de pluie, poussière/sable, soleil direct, brouillard salin côtier, corrosion industrielle
- Durée de vie prévue et cycle de maintenance
Taille et disposition
- Plan d'implantation de l'appareil et plan d'acheminement des câbles
- Réserver un espace intérieur supplémentaire pour le câblage et les changements futurs
- Dégagement de l'ouverture de la porte et accès aux services
Concept de protection
- Niveau de protection requis, adapté aux normes et à l'environnement locaux
- Qualité du joint de la porte et compression de la serrure
- Étanchéité des entrées de câbles (presse-étoupes, passe-fils, conception de la plaque d'entrée)
Finition des matériaux et des surfaces
- Choix des matériaux en fonction du risque de corrosion
- Système de revêtement/finition adapté à l'exposition
- Qualité de la quincaillerie (charnières, serrures, fixations)
Installation et personnalisation
- Méthode de montage et schéma de perçage
- Découpes nécessaires et directions d'entrée
- Exigences en matière d'étiquetage/de marquage pour la mise en service et l'entretien
Les erreurs courantes à éviter
- Confusion entre les boîtes de jonction des modules et les boîtes combinées du système
Cela conduit souvent à des hypothèses de taille incorrectes et à des caractéristiques de service manquantes. - Choisir une enceinte en se basant uniquement sur l'étiquette d'évaluation
Au-delà de l'étiquette : le joint, la compression du loquet, l'étanchéité de l'entrée du câble et la qualité de la construction sont importants sur le terrain. - Sous-estimation de la planification des entrées de câbles
Des découpes ou une direction d'entrée inadéquates peuvent entraîner un câblage désordonné, des problèmes d'étanchéité et une mauvaise facilité d'entretien. - Stratégie d'ignorance de la corrosion pour les sites côtiers/à forte humidité
Les décisions relatives aux matériaux et à la finition sont cruciales pour les projets dans les environnements de brouillard salin. - Omettre la planification de la ventilation
La gestion de la chaleur a un impact sur la fiabilité. Les solutions d'aération doivent équilibrer le flux d'air et le contrôle des entrées.
Conclusion
Dans les systèmes photovoltaïques, la fiabilité ne concerne pas seulement les panneaux et l'onduleur. Les “boîtes” électriques entre le réseau et le réseau - nœuds de raccordement, points de distribution et boîtiers de protection - sont les lieux où se déroulent les conditions réelles d'exposition et de maintenance.
Si votre projet nécessite une armoire électrique solaire dotée d'une étanchéité extérieure, d'une résistance à la corrosion et d'une conception facile à entretenir, commencez par une approche de sélection axée sur l'environnement.
FAQ
Quelle est la différence entre une boîte de jonction et une boîte de raccordement PV ?
Une boîte de jonction de panneau se situe généralement au niveau du module et est fixée à l'arrière du panneau solaire. Un boîtier de couplage PV se situe au niveau du système et combine plusieurs chaînes en un nombre réduit de sorties avant que le courant ne soit envoyé à l'onduleur.
Comment choisir une armoire électrique solaire extérieure ?
Commencez par l'exposition (pluie, poussière, soleil, brouillard salin), puis validez la conception de l'étanchéité, le matériau/la résistance à la corrosion, le plan d'entrée des câbles, la méthode de montage et l'accès au service.
Une ventilation est-elle nécessaire pour les boîtiers PV extérieurs ?
Cela dépend de la température, des dispositifs internes et de l'exposition du boîtier, mais de nombreuses installations photovoltaïques bénéficient d'une ventilation, en particulier lorsque le soleil direct ou des températures ambiantes élevées provoquent une accumulation de chaleur.
Que dois-je préparer avant de demander une coque métallique sur mesure ?
Indiquer le nombre de fils et les entrées de câbles nécessaires, le lieu d'installation/l'environnement, les dimensions du boîtier cible, la méthode de montage et toutes les découpes ou étiquettes nécessaires.
