AFRICASOLAR Ouagadougou, Burkina Faso, Juin 2015 QUALITÉ ET SÉCURITÉ DES INSTALLATIONS PHOTOVOLTAÏQUES : QUELLES NORMES APPLICABLES?

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1 Ouagadougou, Burkina Faso, Juin 2015 QUALITÉ ET SÉCURITÉ DES INSTALLATIONS PHOTOVOLTAÏQUES : QUELLES NORMES APPLICABLES? GM consultant Expertise systèmes photovoltaïques-formation

2 SOMMAIRE Introduction Les différents types d installations photovoltaïques Spécificités des installations PV Risques potentiels des installations PV Dispositions normatives Conclusions 2

3 CONSTATS Développement exponentiel du photovoltaïque dans le monde depuis quelques années, essentiellement raccordé au réseau (177GW installé fin 2014) Baisse considérable du prix des modules PV Une opportunité pour les pays du Sud disposant d un fort ensoleillement et des besoins en électricité répartis sur le territoire 3

4 LES INSTALLATIONS PV RACCORDÉES AU RÉSEAU Eclairage Audiovisuel Informatique Réseau public de distribution Réfrigérateur/ conservateur Courant continu Courant alternatif 4 4

5 LES INSTALLATIONS PV RACCORDÉES AU RÉSEAU Eclairage Onduleur d injection Audiovisuel Panneau photovoltaïque Informatique Réseau public de distribution Réfrigérateur/ conservateur Courant continu Courant alternatif 5 5

6 LES INSTALLATIONS PV AUTONOMES Eclairage Audiovisuel Régulateur Panneau photovoltaïque Onduleur autonome Informatique Réfrigérateur/ conservateur Batterie Courant continu Courant alternatif 6 6

7 LES INSTALLATIONS HYBRIDES (PV + GROUPES) Groupes électrogènes Mini-réseau électrique Onduleur d injection Onduleur/ chargeur Panneaux photovoltaïques Batterie Habitations Courant continu Courant alternatif 7

8 CONSTATS ET RISQUES La mise en œuvre de systèmes photovoltaïques semble accessible à tous y compris par des non spécialistes Parmi les sociétés qui se créent, certaines s improvisent dans le PV Certaines sociétés vendent avant tout des composants sans se soucier de leur qualité Très souvent, peu d ingénierie et d accompagnement pour la mise en œuvre L installation est réalisée par des installateurs plus ou moins compétents! Des risques existent vis-à-vis de la sécurité des personnes et des biens De nombreuses contre-références et des sinistres commencent à apparaître! 8

9 SPÉCIFICITÉS DU PHOTOVOLTAÏQUE Câblage courant continu plusieurs centaines de volts : non familier aux électriciens arc électrique sur circuit PV plus difficile à interrompre Les modules photovoltaïques délivrent une tension en journée qu on ne peut pas interrompre Les modules photovoltaïques sont des générateurs de courant : les protections conventionnelles ne sont pas opérationnelles en cas de défaut 9

10 RISQUE DE CHOC ÉLECTRIQUE 40 V 80 V 120 V 160 V 200 V 240 V 280 V Uco = 560Vdc 560V 520 V 480 V 440 V 400 V 360V Exemple : 14 modules (Uco=40V) en série ont une tension de circuit ouvert Uco = 560Vdc!! (>>120V domaine tension BT) 320 V Risque de choc électrique si Uoc > 60 Vdc 10

11 RISQUES DE CHOCS ÉLECTRIQUES Exemple : Accessibilité de conducteurs actifs sous tension en journée

12 RISQUE D ARC ÉLECTRIQUE DU CIRCUIT PV Arc série par mauvaise connexion ou rupture du câblage Arc parallèle : défaut entre chaque polarité (+) et (-) : dommage mécanique, rongeurs, vieillissement Arc électrique PV : risque d incendie et de brûlure 12

13 RISQUES DE BRÛLURES Risque de brûlures par arc électrique: En cas d ouverture du circuit après mise en court circuit En cas d ouverture du circuit DC en charge (quand l onduleur fonctionne) En cas de mauvaise connexion: au niveau d un connecteur ou mauvais serrage sur un bornier. 13

14 RISQUES DE DYSFONCTIONNEMENT Risque de dysfonctionnement des installations photovoltaïques Causes potentielles : Défauts de conception Défauts de mise en œuvre Défaillances de composants de l installation Défauts de maintenance Conséquences : Production d électricité plus faible que le prévisionnel : Risque financier pour l investisseur si installation PV raccordée au réseau Coupure ou insuffisance d électricité si installation PV autonome 14

15 RISQUES DE DYSFONCTIONNEMENT Défauts de conception au niveau de: Estimation des besoins (sites autonomes) Dimensionnement des composants Prise en compte des conditions d environnement : température, Prise en compte des ombrages Calepinage électrique des modules Implantation (orientation ou inclinaison) 15

16 RISQUES DE DYSFONCTIONNEMENT Défauts de conception : Mauvais choix des composants Modules PV, batteries, câbles, régulateurs, Onduleurs Matériels non certifiés et contre-façons 16

17 RISQUES DE DYSFONCTIONNEMENT Défauts de conception : Mauvais choix des composants Composants certifiés mais mal adaptés aux spécificités du PV : interrupteurs sectionneurs parafoudres connecteurs câbles. Exemple : sectionneur accessible aux personnes averties arc électrique à l ouverture Exemple : Parafoudre défaillant car non adapté au photovoltaïque 17

18 RISQUES DE DYSFONCTIONNEMENT Défauts de mise en œuvre sur le plan électrique : Mauvaise installation électrique Mauvaises connexions Mauvais passages de câbles (boucles inductives) Parafoudres mal câblés Absence de protections contre les surintensités Conséquence : Risque de défaillance prématurée et risque incendie provoqué par l installation PV 18

19 RISQUES DE DYSFONCTIONNEMENT Défaillance de composants de l installation modules PV onduleurs câblage et connectique. 19

20 RISQUES DE DYSFONCTIONNEMENT Défauts de maintenance : Encrassement des modules PV Mauvais entretien de la batterie Remplacement d un élément par un autre de capacité différente 20

21 RISQUES DE DYSFONCTIONNEMENT Exemples de défauts de maintenance : Parafoudre défectueux Manque d entretien de la végétation Mauvais serrage des connexions 21

22 RISQUES FOUDRE Effets de la foudre : Impact direct : détérioration de l installation PV Impact indirect : détérioration de certains composants de l installation PV (modules, onduleurs,.. 22

23 RISQUES D INCENDIE 23

24 RISQUES D INCENDIE Avant Après 24

25 RISQUES POUR INTERVENANTS DE SECOURS En cas d intervention, le fait de couper le réseau alternatif n empêche pas le champ solaire de rester sous tension! En cas d intervention d incendie sur bâtiment équipé de photovoltaïque : Quel comportement au feu des modules PV? Quels risques pour les intervenants de secours? risques d électrocution? difficulté d intervention en toiture? 25

26 RISQUES POTENTIELS EN PHOTOVOLTAIQUE Que faire pour assurer la qualité et la sécurité des installations PV? 26

27 Dispositions mises en œuvre dans la filière photovoltaïque en France à partir de 2008 Elaboration de guides normatifs spécifiques au photovoltaïque (C15-712) Formation des professionnels (bureaux d études et installateurs) Qualification des entreprises (OPQIBI, QualiPV, Qualibat, ) Audits d installations PV Contrôle réglementaire des installations PV avant raccordement (attestation Consuel) Mise en place d un label Qualité pour les différents intervenants dans la réalisation d un projet photovoltaïque 27

28 ASPECTS NORMATIFS SUR LE PLAN ELECTRIQUE 28

29 NORMES DES COMPOSANTS PHOTOVOLTAIQUES Les composants PV doivent être conformes à des normes internationales ou européennes Modules photovoltaïques : CEI : modules au silicium cristallin CEI : modules couches minces (asi, CdTe, CIS, ) CEI : Sureté des modules photovoltaïques Régulateurs : Norme NF EN Batterie d accumulateurs : Norme NF EN

30 NORMES DES COMPOSANTS PHOTOVOLTAIQUES Les composants PV doivent être conformes à des normes ou guides internationaux ou français Onduleurs : Conformité CE Protection de découplage : VDE Compatibilité électromagnétique : EN55014 Harmoniques : CEI x Sécurité : EN CEI Matériel électrique Interrupteur-sectionneurs : NF EN Parafoudres PV : norme NF EN Connecteurs PV : norme NF EN Câbles DC : guide UTE Fusibles PV : NF EN Ensembles d appareillages : NF EN

31 GUIDE C : MISE EN ŒUVRE PV RACCORDÉ En France, le guide AFNOR/UTE C définit des règles essentielles de mise en œuvre des installations PV raccordées au réseau, sur le plan de la protection des personnes et des biens 1 Introduction 2 Domaine d application 3 Références normatives 4 Définitions 5 Description des installations PV 6 Mise à la terre 7 Protection contre les chocs électriques 8 Protection contre les surintensités 9 Règles de couplage 10 Prévention contre la dégradation 11 Chute de tension 12 Sectionnement, commande et coupure 13 Protection contre les surtensions transitoires 14 Choix et mise en œuvre des matériels 15 Signalisation 16 Dossier Technique 17 Maintenance Annexes 31

32 SCHEMA UNIFILAIRE : PV RACCORDE RESEAU Partie DC Câbles de chaînes PV Connecteurs Protection contre les surintensités Structure PV Modules PV Interrupteur- sectionneur DC Parafoudre DC Sectionneurs Liaison équipotentielle Interrupteur- sectionneur DC Partie DC : classe II Boite de jonction de groupe Câbles de groupes PV Boite de raccordement Onduleurs avec protection de découplage intégrée Puissance limitée Coffret AC Parafoudre AC Réseau de distribution AGCP Compteurs d énergie Puissance surveillée NFC NFC AGCP Partie AC Interrupteur Sectionneur général AC Interrupteur- sectionneur général DC Câble principal PV Disjoncteur sortie onduleur (différentiel 30 ma si locaux d habitation) Parafoudre DC Coffret DC Prise de tableau injection 32 terre du bâtiment Vers terre du (si existant)

33 GUIDE C : MISE EN ŒUVRE PV AUTONOME En France, le guide AFNOR/UTE C définit des règles essentielles de mise en œuvre des installations PV autonomes, sur le plan de la protection des personnes et des biens 1 Introduction 2 Domaine d application 3 Références normatives 4 Définitions 5 Description des installations PV 6 Mise à la terre 7 Protection contre les chocs électriques 8 Protection contre les surintensités 9 Règles de couplage 10 Prévention contre la dégradation 11 Chute de tension 12 Sectionnement, commande et coupure 13 Protection contre les surtensions transitoires 14 Choix et mise en œuvre des matériels 15 Signalisation 16 Dossier Technique 17 Maintenance Annexes 33

34 SCHEMA UNIFILAIRE : PV AUTONOME Partie générateur PV Modules photovoltaïques Groupe électrogène Boite de jonction Batterie Partie distribution Partie utilisations AC Régulateur Onduleur multifonctionnel 34

35 NORMES PHOTOVOLTAIQUES Les normes internationales photovoltaïques sont elles applicables en Afrique? Les risques identifiés sont valables en tout lieu y compris pour l Afrique! La protection des personnes et les biens doit être assurée correctement si on veut éviter des accidents ou défaillances! 35

36 NORMES PHOTOVOLTAIQUES Suggestion de dispositions à mettre en œuvre pour le développement de la filière photovoltaïque en Afrique Utilisation des normes et référentiels techniques existants (exemple : guides AFNOR C applicables pour l Afrique ) Formation des professionnels (bureaux d études et installateurs) à la conception et à l installation de systèmes PV raccordés au réseau ou non Qualification des entreprises d ingénierie et d installation (mise en place d un label de Qualité) Exigence de conformité aux normes pour un raccordement des installations PV au réseau public de distribution Audits et contrôle de conformité des installations PV Mise en place de dispositions réglementaires au niveau national favorisant la qualité et la sécurité des installations photovoltaïques 36

37 CONCLUSIONS L énergie photovoltaïque est une opportunité pour contribuer à l électrification des villes et les villages africains même les plus reculés! Ne pas attendre que le photovoltaïque ait une mauvaise image en Afrique à cause d installations défaillantes pour mettre en oeuvre des dispositions privilégiant la qualité et la sécurité! Les guides et normes ne doivent pas être considérés comme des contraintes au développement du photovoltaïque mais plutôt comme des dispositions indispensables pour assurer des installations pérennes et économiquement viables. 3 37

38 INSTALLATIONS PHOTOVOLTAIQUES MERCI POUR VOTRE ATTENTION GM consultant Expertise systèmes photovoltaïques - Formation gm.consultant.pv@free.fr 38