Les connecteurs solaires, un maillon silencieux dans l'installation photovoltaïque

Comment les connecteurs affectent les risques d'incendie liés aux panneaux solaires

"Nous supposons que c'est un défaut technique sur l'un des panneaux solaires qui a provoqué l'incendie", ont expliqué les pompiers de Hal au début du mois d'avril, après que le toit d'une école ait pris feu. Il arrive plus souvent qu'on ne le pense que les panneaux solaires, et par extension l'ensemble de l'installation, soient à l'origine d'un incendie. Or, les composants tels que les connecteurs sont essentiels à la sécurité, à la durabilité et à l'efficacité d'une installation photovoltaïque.

Un composant essentiel

Les connecteurs solaires sont souvent considérés comme un élément essentiel d'un système de panneaux solaires. Ils assurent une connexion électrique sûre, fiable et efficace entre les différentes parties du système, telles que les panneaux solaires entre eux, les panneaux solaires et l'onduleur ou l'onduleur et d'autres boîtes de commutation ou systèmes.

Lien important

Les connecteurs constituent un lien important car ils assurent une connexion électrique fiable. Ils garantissent que le courant continu du module solaire est transféré à l'onduleur sans perte et minimisent le risque de chutes de tension et de pertes.

En outre, lorsqu'ils sont correctement connectés, les connecteurs résistent à toutes les conditions météorologiques. Ils évitent les étincelles, les courts-circuits et les connexions lâches, ce qui est essentiel pour éviter les pannes électriques. Le connecteur solaire le plus couramment utilisé est le connecteur MC4, qui assure une compatibilité universelle entre les panneaux solaires de différents fabricants. Cela garantit la normalisation.

Leur rôle dans le système électrique d'une installation photovoltaïque

Les connecteurs solaires ont plusieurs fonctions dans une installation. Par exemple, ils sont responsables du transport de l'énergie: ils conduisent le courant continu d'un panneau à l'autre, puis à l'onduleur. En outre, ils assurent la modularité. Les connecteurs permettent de connecter et de déconnecter rapidement les panneaux solaires, ce qui est pratique lors de l'installation ou de la maintenance. Enfin, ils assurent également la détection et la mesure des défauts. Certains connecteurs avancés peuvent même collecter des données sur le courant, la tension ou les défauts.

Les 5 problèmes les plus courants avec les panneaux solaires

Outre les connecteurs, de nombreuses autres causes peuvent être à l'origine d'un problème dans une installation photovoltaïque. Nous énumérons les cinq problèmes les plus courants:

Problèmes de mise à la terre

Près de la moitié des cas analysés font état de problèmes liés à une mise à la terre défectueuse. Cela est souvent dû à une mauvaise conception, au non-respect du plan d'installation ou à une négligence lors du contrôle de la qualité. Une mise à la terre incomplète ou défectueuse peut résulter d'une infiltration d'humidité, avec toutes ses conséquences. Il en résulte un risque accru de fuite de puissance, entraînant une défaillance de l'onduleur, une augmentation des coûts de maintenance et même des risques pour la sécurité du personnel. La complexité des différents systèmes de mise à la terre - entre les modules, les cadres et les onduleurs - rend ce problème difficile à détecter et à résoudre.

Modules endommagés

L'endommagement des modules est un problème courant qui a plusieurs causes. De mauvaises méthodes d'installation ou de nettoyage, des conditions météorologiques extrêmes telles que la grêle ou des vents violents, ainsi que des défauts électriques internes, peuvent entraîner des dommages physiques ou thermiques. La contamination et l'accumulation de graisse sur les modules nuisent aux performances et provoquent des microfissures difficiles à voir, mais qui finissent par entraîner des pertes de puissance, des pannes électriques et même des risques d'incendie.

Connecteurs mal connectés

L'installation incorrecte ou médiocre des connecteurs est une source majeure de défaillances. Lorsque les techniciens ne sont pas formés ou négligents, il y a un risque de mauvaises connexions. Des techniques de coupe ou de sertissage incorrectes, l'utilisation d'un presse-étoupe de taille incorrecte ou un connecteur mal serré compromettent l'étanchéité et la fiabilité électrique. Souvent, ces défauts ne sont pas visibles à l'œil nu et un équipement spécialisé, tel qu'une caméra thermique, est nécessaire pour identifier les problèmes. Dans les cas les plus graves, cela peut entraîner la fonte des composants et des incidents thermiques dangereux.

Points chauds sur le module

Les points chauds sur les panneaux solaires sont souvent causés par de l'ombre sur un module (ou des parties de module), ce qui peut entraîner des diodes défectueuses. La contamination à long terme des panneaux joue également un rôle, car elle favorise la surchauffe locale. En outre, des défauts de fabrication ou des dommages survenus pendant le transport ou l'installation peuvent contribuer à l'apparition de ces points chauds. L'impact d'un point chaud ne doit pas être sous-estimé: il provoque des différences de tension entre les modules, ce qui réduit les performances de l'ensemble de la chaîne. Dans les cas les plus graves, les points chauds peuvent devenir si chauds qu'ils enflamment les matières organiques avoisinantes, voire font fondre la feuille de fond, ce qui augmente le risque d'arc électrique.

Câbles sur des arêtes vives

Les câbles reposant sur des arêtes vives présentent un risque sérieux pour la sécurité. Ce problème survient souvent lorsque des techniciens inexpérimentés ou mal formés installent les câbles de manière incorrecte, les mettant en contact avec des arêtes métalliques tranchantes. En raison de la dilatation et de la contraction thermiques causées par les changements de température et de saison, les câbles bougent légèrement, ce qui fait que les arêtes tranchantes coupent progressivement l'isolation du câble. Une fois que le conducteur intérieur est exposé, il y a un risque de court-circuit. Dans de nombreux cas, cela peut entraîner un incendie électrique. En fonction de différents facteurs, le court-circuit n'est pas toujours interrompu immédiatement, ce qui permet au feu de se propager à d'autres parties de l'installation.

Souvent, les connecteurs de différentes marques semblent s'adapter les uns aux autres mais présentent de grandes différences internes

Risque d'incendie

L'incendie du toit à Hal est dû à un dysfonctionnement des panneaux solaires. On ne sait pas exactement où le problème s'est produit, mais la principale cause d'incendie dans les systèmes photovoltaïques se trouve au niveau des connecteurs. Ces rares incidents présentent des risques sérieux pour les personnes, les biens et même l'image de l'énergie solaire.

Crossmating

Bien que le raccordement de connecteurs de marques différentes, également connu sous le nom de crossmating, ne figure pas dans le top 5 des causes les plus fréquentes, il faut tout de même considérer qu'il s'agit d'une cause fréquente. Même si les connecteurs semblent s'emboîter physiquement, ils diffèrent en termes de résistance à la transition et d'étanchéité. La structure interne étant brevetée, les écarts peuvent entraîner des fuites, des dommages thermiques ou des défaillances de l'isolation.

L'analyse des défauts montre souvent que les installateurs, par ignorance ou par paresse, mélangent les connecteurs, ce qui entraîne des défauts. En cas de dommages dus à des connecteurs mal montés ou mélangés, l'assurance n'est généralement pas applicable. C'est pourquoi les installateurs sont encouragés à ne combiner que des connecteurs de la même marque

Les normes CEI spécifient des exigences minimales (telles que la résistance aux chocs et l'étanchéité), mais ne donnent pas de spécifications de taille fixes. Par conséquent, les marques peuvent différer les unes des autres malgré une apparente compatibilité.

Tout commence par l'assemblage

L'assemblage correct des connecteurs est tout aussi important que le choix des connecteurs eux-mêmes. En effet, cela commence déjà lors de la découpe du câble: les câbles solaires contiennent plusieurs brins de cuivre et ne doivent pas être coupés avec des cutters plats, car cela affecte la forme (et donc les performances électriques) du câble. Un coupe-câble est nécessaire, suivi d'un dénudage correct de l'isolation.

Le sertissage, qui relie le câble aux ailettes du connecteur, doit être effectué à l'aide d'une pince à sertir de qualité. Cette connexion doit être étanche au gaz pour garantir une faible résistance de transition. Une autre erreur fréquente lors de l'assemblage consiste à choisir les connecteurs en fonction du diamètre du conducteur en cuivre, plutôt que du diamètre extérieur du câble. En effet, c'est le presse-étoupe du connecteur qui assure l'étanchéité. L'infiltration d'eau entraîne la corrosion, qui à son tour provoque la résistance de transition.

L'importance de la thermographie

L'inspection visuelle de l'extérieur d'un connecteur peut révéler certains défauts, mais ne permet pas de confirmer si la connexion interne est bien réalisée. Les connecteurs qui ne sont pas correctement réalisés ont une résistance plus élevée que ceux qui sont correctement installés. Cette résistance entraîne une diminution de l'efficacité et de la production de chaleur. C'est pourquoi une température élevée est considérée comme le signal le plus important d'un défaut.

L'inspection thermique au sol est une méthode efficace pour détecter les problèmes cachés dans les connecteurs avant qu'ils ne deviennent catastrophiques. Il n'existe pas de normes spécifiques pour l'inspection thermographique des connecteurs photovoltaïques. Néanmoins, deux critères sont souvent observés pour effectuer les inspections:

1. Limite de température absolue

• Définie selon les spécifications du fabricant
• Généralement entre 85°C et 95°C
• Tout connecteur présentant une température supérieure est considéré comme défectueux.

2. Différence de température (différentiel)

• Elle est déterminée en fonction du projet
• Certains connecteurs peuvent rester en dessous de la limite absolue, mais sont sensiblement plus chauds que d'autres au même endroit.
  ⇒ Ces connecteurs sont considérés comme étant à risque

En collaboration avec Staubli