Protection externe contre la foudre
Si une installation photovoltaïque et un système de protection interne contre la foudre se croisent, il se font souvent tort : les deux doivent se répartir la surface du toit. L'installation simultanée de l'installation photovoltaïque et du système de protection contre la foudre se déroule sans problème. Si une installation photovoltaïque est mise en place ultérieurement sur une surface de toit, sur laquelle un système de protection contre la foudre est déjà installé, il faudra prendre en compte plusieurs aspects. La garantie de la fonctionnalité de la protection externe contre la foudre ainsi que la protection efficace de l'installation photovoltaïque grâce à la protection contre la foudre sont essentielles.
Distances de sécurité
Si le courant circule dans un conducteur, une tension chute le long du conducteur. Le niveau de cette chute de tension dépend de facteurs tels que la section, la forme et le matériau du conducteur, du type de pose du conducteur ou de l'amplitude et de la forme du courant.
Si la foudre s'abat sur le système de protection contre la foudre, le courant de foudre circulera dans la terre via le paratonnerre. Une tension chute alors le long du parafoudre. Il existe plusieurs méthodes pour calculer ce niveau de chute. Par simplicité, il est possible de prendre une valeur de 1 000 V par mètre. Sur une hauteur de 10 m, une tension de 10 000 V est présente entre le paratonnerre et les autres pièces mises à la terre, p. ex. le cadre mis à la terre de l'installation photovoltaïque. Il existe ainsi un risque que la foudre saute du paratonnerre vers l'installation photovoltaïque. Pour éviter cela, les paratonnerres et l'installation photovoltaïque doivent être suffisamment éloignés les uns de l'autre. Pour que la foudre ne se retourne pas, la distance de sécurité « s » est la distance minimale entre le paratonnerre et l'installation photovoltaïque.
La distance de sécurité n'est pas facile à déterminer en raison de plusieurs facteurs. Un expert en systèmes de protection contre la foudre peut alors apporter son aide et devrait donc participer à la planification.
Si la distance de sécurité est connue ou a été déterminée, tous les composants d'une installation photovoltaïque devront respecter à chaque emplacement cette distance de sécurité par rapport au système de protection contre la foudre. S'il est impossible de respecter correctement la distance, l'installation photovoltaïque complète sera reliée à la protection externe contre la foudre.
Avec cette installation, les courants de foudre ne passeront plus le long du bâtiment mais à travers. Le bâtiment a donc également besoin d'une protection élevée contre les surtensions avec des parafoudres de type 1.
Distances de sécurité pour installations photovoltaïques
Représentation de l'affaissement
Affaissement
Outre la distance de sécurité, tenez compte également de l'affaissement, en particulier en cas de rééquipements des installations photovoltaïques. Pensez à une ligne droite entre les pointes des pointes de capture.
La zone en dessous de cette ligne devrait être protégée. D'un point de vue physique, la foudre peut cependant plonger légèrement en dessous de cette ligne. Cette zone est l'affaissement.
Les panneaux photovoltaïques doivent donc se trouver en dessous de l'affaissement, afin d'être protégés de la foudre. La taille de l'affaissement peut être déterminée par l'installateur du système de protection contre la foudre.
Représentation de l'affaissement avec une installation sur toiture
Au cas où les panneaux photovoltaïques se trouvent au-dessus de l'affaissement, il existe deux possibilités :
- Installation du panneau photovoltaïque, de sorte qu'il prenne moins de place.
- Adaptation du système de protection contre la foudre par son installateur.
Ombrage
Pour le bon fonctionnement du système de protection contre la foudre externe, un matériel projetant de l'ombre lorsque le soleil brille est requis sur le toit, p. ex. les pointes de capture. L'ombre sur les panneaux photovoltaïques s'appelle l'ombrage.
L'ombrage a un impact négatif sur le rendement de l'installation photovoltaïque. Selon la taille de la surface ombragée, le nombre et le câblage des panneaux concernés, des réductions de puissance dans le string ou dans toute l'installation se produisent. Cela signifie qu'une quantité d'électricité inférieure à celle sans ombrage est produite. Sur le long terme, cela peut entraîner des pertes de rendement considérables.
Un autre phénomène, en particulier pour les ombrages réduits, par exemple par les barres de captage, s'appelle « hot spots ». Ces hot spots surviennent par un réchauffement plus fort des zones d'ombre par rapport aux parties avoisinantes du panneau qui sont directement exposées au soleil. Il existe deux raisons à cela :
La zone ombragée ne produit plus d'électricité. Elle passe d'une source à une résistance qui ne traverse plus que le courant des cellules avoisinantes. L'énergie requise à cet effet est en grande partie évacuée sous forme de chaleur.
La barre de captage agit sur les rayons du soleil comme une lentille. Cela permet de garantir que les rayons du soleil en bordure de l'ombre se focalisent sur les panneaux, permettant ainsi d'augmenter l'intensité du rayonnement solaire précisément dans cette zone.
La surchauffe est un facteur qui contribue à la dégradation des panneaux photovoltaïques. Les cellules exposées de façon répétée à cette surchauffe se détruisent, réduisant ainsi le rendement du panneau photovoltaïque. L'impact final sur la fonctionnalité des panneaux photovoltaïques et la vitesse à laquelle un tel effet se produit font encore l'objet de débats chez les experts.
L'objectif est d'éviter tout ombrage de l'installation photovoltaïque par les éléments de la protection externe contre la foudre.
Pose des câbles
Les panneaux photovoltaïques sont reliés à l'onduleur et montés à cet effet en série. Cette installation prévoit un anneau de l'onduleur vers les différents panneaux et un retour vers l'onduleur. Chacun de ces anneaux de câble est également une antenne et est par conséquent sensible aux couplages. Car finalement, des énergies pouvant être suffisamment importantes pour causer de graves dommages sur l'onduleur et aussi sur l'installation photovoltaïque sont couplées dans l'installation photovoltaïque par l'anneau de câble.
Lors de la pose des câbles, veillez donc à ce que le moins d'énergie possible puisse être couplée dans l'installation photovoltaïque. L'énergie couplée dépend de la surface qui couvre l'anneau de câble : plus la surface est grande, plus l'énergie est couplée
L'acheminement des câbles est esthétique, mais prévoit une surface largement étendue. La foudre dans le bâtiment ou à proximité entraîne de fortes perturbations dans l'installation photovoltaïque.
Pose des câbles d'une installation photovoltaïque à surface couverte réduite
La surface couverte doit être maintenue aussi petite que possible. Le couplage par la foudre est considérablement réduit.
Comment l'énergie arrive-t-elle dans les antennes ? Pour cela, un émetteur est nécessaire. Un émetteur très puissant est la foudre. Pour simplifier, la foudre est un courant qui circule à travers un conducteur (dans ce cas pas en métal mais du plasma) d'un nuage vers un autre ou vers la terre.
Si l'on observe la foudre moyenne en Europe, il s'agit de courants entre 10 000 A et 30 000 A. Bien que rares, des courants de plusieurs 100 000 A peuvent se produire. Si la foudre frappe à proximité de l'installation photovoltaïque ou dans le système de protection contre la foudre, l'émetteur se trouve à proximité immédiate. Une surface si possible peu étendue est donc importante pour une utilisation sans dégât de l'installation photovoltaïque.
Le saviez-vous ?
Vous pouvez vous protéger contre tout risque de responsabilité inutile !
Pour les installations ultérieures sur des bâtiments avec systèmes de protection contre la foudre, assurez-vous que l'installation se trouve dans la zone de protection. Ceci s'applique également aux antennes et installations SAT.
Pour toutes questions sur la zone de protection et les distances de séparation, il est conseillé d'impliquer l'installateur du système de protection contre la foudre. Ce n'est qu'ainsi que le système de protection contre la foudre continuera à fonctionner correctement.
Parafoudre basse tension pour les installations photovoltaïques
Outre la dimension environnementale, l'indépendance du fournisseur d'énergie est souvent l'objectif fixé lors de la mise en place d'une installation photovoltaïque. Au lieu de payer chaque mois les coûts d'électricité au fournisseur d'énergie, on investit une seule fois dans une installation photovoltaïque. De futures hausses de prix de l'électricité ne jouent alors qu'un rôle mineur. Indépendance et vie en autonomie sont ici les grands mots-clés.
Un investissement dans une installation photovoltaïque est prévu pour au moins 20 ans. Une longue période pendant laquelle il peut se passer beaucoup de choses. Comme tous les appareils électriques, les installations photovoltaïques sont également sensibles aux surtensions : onduleurs, panneaux photovoltaïques, batteries et câbles sont autant de composants risquant d'être endommagés.
Une protection efficace contre les surtensions augmente ainsi la sécurité de fonctionnement de l'installation et garantit une sécurité aux propriétaires. Dans les différents chapitres, nous vous montrerons que cette protection est simple et peu contraignante.