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L'autoconsommation en triphasé pour les nuls
Ou comment s'y retrouver entre raccordement triphasé au réseau de distribution, installation PV mono/bi/triphasée, consommateur(s) mono(s)/triphasé(s), choix du routeur…
Votre habitation est raccordée en triphasé au réseau de distribution et vous souhaitez optimiser votre autoconsommation. Voici tout ce que vous devez savoir pour avoir les idées claires.
La plupart des installations électriques en France sont en configuration "monophasée". Le courant est acheminé par un seul conducteur, la phase, le neutre servant pour le retour.
Dans certains cas, il est nécessaire d'être raccordé en triphasé, voici quelques exemples :
- pompe à chaleur eau-eau qui existe uniquement en triphasé
- utilisation de machines puissantes (raboteuse, …)
- abonnement au-delà de 18 kVA
Lorsque l'on installe un système de production électrique (panneaux photovoltaïques, éolienne …), selon la puissance, il peut être nécessaire également d'être raccordé en triphasé. Ainsi, les installations inférieures à 6 kWc peuvent être raccordées indifféremment en mono ou tri, mais les installations au-delà doivent être en triphasé, car la puissance d'injection maximale est de 6 kVA.
Tout l'art de l'autoconsommation est de consommer sa propre production électrique, et rien que sa production électrique, ni plus, ni moins.
ATTENTION : ceci est valable pour la France et de nombreux autres pays mais pas partout. Dans certains pays, le surplus est évalué PAR PHASE.
INUTILE de se tordre les neurones, … inutile de se poser des questions métaphysiques style
oui, mais je n'ai pas de contrat de revente, …, cet article traduit pour le commun des mortels ce que la loi définit !
Un compteur triphasé se comporte comme 3 sous-compteurs monophasés. Chaque sous-compteur calcule la puissance algébrique (positive pour consommation, négative pour injection) sur chaque phase, puis on fait la somme totale.
Exemple :
- phase L1 => consommation de 2000 W => +2000
- phase L2 => injection de 3000 W => -3000
- phase L3 => consommation de 500 W => + 500
- Puissance calculée par le compteur tri => - 500 => on a 500 W de surplus
Je disais plus haut que les installations de production électrique supérieures à 6 kWc nécessitent un raccordement en triphasé, sachant qu'il est interdit d'injecter plus de 6 kVA sur une même phase.
L'exemple l'illustre parfaitement. Sur la phase L2, si j'avais une installation de 7 kWc, qui plus est sans aucune consommation (cela est courant, selon la répartition des appareils sur chacune des phases), alors on aurait potentiellement une injection de 7 kW… interdit !
D'où la nécessité dans ce cas d'un raccordement triphasé ET du branchement du système de production sur au moins 2 phases.
En restant focaliser sur le fonctionnement d'un compteur triphasé, on en conclut donc que le type de raccordement au réseau est une caractéristique principale qui va déterminer ce que l'on peut installer/utiliser derrière en matière de consommateurs ainsi que producteurs.
Pour faire une image, si je fais des fondations pour une maison, je ne pourrai pas construire un immeuble dessus, par contre si je fais des fondations pour un immeuble, je pourrai construire un immeuble ou une maison dessus.
Un raccordement monophasé n'autorise QUE du monophasé (avec les limitations légales/techniques qui vont avec), un raccordement triphasé permettra "tout" (consommateurs/producteurs mono, bi ou triphasés).
Comme on dit, qui peut le plus, peut le moins !
Prenons un exemple concret :
- j'ai une production de 2 kW sur une seule phase, L3 par exemple.
- je consomme 500 W sur L1.
- je consomme 500 W sur L2.
- je consomme 300 W sur L3.
Nous avons donc un bilan au niveau compteur de :
$$P_{totale} = \sum_{k=1}^3 P_k = 500 + 500 + (300 - 2000) = \textcolor{green}{\text{-700 W}}$$
Si j'utilise un routeur monophasé dont la pince est sur L3, il verra alors :
Mon chauffe-eau de 3000 W est branché sur la phase L3, le routeur injecte donc 1700 W dans le chauffe-eau.
Au niveau du compteur, je me retrouve avec le bilan :
Un routeur triphasé injecterait exactement 700 W dans le chauffe-eau, le bilan sera alors nul (ni conso, ni injection).
Techniquement, un onduleur permet de transformer du courant continu (ce qui sort de chaque panneau par exemple) en courant alternatif. Pour une installation PV, on peut installer 2 types d'onduleur :
- onduleur central : tous les panneaux sont branchés dessus, il convertit le courant produit en courant alternatif mono ou triphasé
- micro-onduleur : chaque panneau dispose de son propre micro-onduleur, qui convertit le courant produit en monophasé.
Note : sur le marché, certains fabricants proposent des systèmes à mi-chemin entre onduleur central et "vrai" micro-onduleur. Sur ces "mini-onduleurs", on peut brancher entre 2 et 4 panneaux, et certains produisent du courant triphasé.
Lorsque l'on a choisi des micro-onduleurs, on obtient alors une installation mono, bi ou triphasé en répartissant les micro-onduleurs sur les phases. Cette répartition peut se faire "à la main" ou en utilisant un câble triphasé comme celui d'Enphase. Sur ce câble triphasé, les connecteurs sont alternativement branchés sur chacune des phases. Ainsi, si j'ai un Q-câble triphasé Enphase, les connecteurs C1, C4, C7, … seront sur une phase, les connecteurs C2, C5, C8, … seront sur une autre phase, et les connecteurs C3, C6, C9, .. seront sur la 3ème phase. Bien sûr, selon la configuration des champs PV, on peut aussi utiliser 3 câbles monophasés, qu'il faudra alors raccorder dans une boite de dérivation chacun sur une phase différente.
L'objectif du routeur est de surveiller le point de connexion au réseau d'un local équipé d'un ou plusieurs systèmes de production électrique et de détourner tout excédent d'énergie à des fins appropriées sur site. En l'absence d'un tel système, l'énergie excédentaire s'écoule vers le réseau et ne profite pas au propriétaire.
Il est composé de 2 parties :
- la carte-mère : c'est le cœur du système,
- les sorties permettent d'y raccorder les consommateurs purement résistifs. Chaque sortie est monophasée.
La carte-mère elle-même se décompose en 3 parties :
- le microcontrôleur (équivalent du processeur dans un ordinateur ou un smartphone),
- la partie mesures qui va fournir au microcontrôleur la situation électrique à l'instant t,
- la partie sorties, ou plutôt contrôle des sorties, qui va piloter la ou les sorties.
La partie mesure se comporte exactement comme un compteur électrique. C'est la raison pour laquelle le choix du routeur dépend du raccordement :
- raccordement monophasé => routeur monophasé
- raccordement triphasé => routeur triphasé.
A l'aide de 3 pinces ampèremétriques, on va mesurer sur chaque phase ce qui rentre (consommation) et ce qui sort (injection).
Le microcontrôleur va compiler ces valeurs mesurées et en fonction de la situation globale (consommation ou injection), il va activer ou désactiver une ou plusieurs sorties.
Pour avoir un ordre d'idée, le routeur triphasé de Robin Emley, après optimisation du programme, effectue 9600 mesures par seconde (soit 3200 mesures par phase par seconde).
La puissance moyenne de l'appareil branché sur une sortie du routeur va varier en temps réel en fonction du surplus. Sans rentrer dans les détails (https://learn.openenergymonitor.org/pv-diversion/mk2/switchdev), on va hacher le courant qui va alimenter la résistance. C'est la raison pour laquelle SEULS les appareils purement résistifs, c'est-à-dire sans aucune électronique, peuvent être branchés sur un routeur. Un circuit électronique ne supporterait pas longtemps du courant haché !
De la même façon, un relais ne supporterait pas ce traitement, on utilise donc des triacs ou SSR pour hacher le courant. Ces composants fonctionnent comme des interrupteurs qui pourraient changer d'état jusqu'à 50 fois par seconde !
A RETENIR : le choix du routeur, monophasé ou triphasé, se fait UNIQUEMENT en fonction du raccordement au réseau électrique.
Un appareil purement résistif triphasé n'est rien d'autre que 3 appareils purement résistifs "agglomérés", chacun ayant une puissance d'un tiers du total. En observant les chauffe-eaux indiqués "compatibles" triphasé, on constatera que leur résistance est constituée de 3 éléments chauffants (ou un multiple de 3). Si je prends comme exemple mes 2 chauffe-eaux :
- sur celui de 6600 W, j'ai 3 résistances stéatites individuelles, chacune avec 2 éléments chauffants,
- sur l'autre de 1800 W, j'ai une résistance stéatite avec 3 éléments chauffants.
Pour alimenter un tel appareil, on utilisera alors 2 ou 3 sorties sur le routeur, selon que l'on a, au niveau de l'appareil lui-même, du triphasé avec neutre ou sans neutre. Pour plus de détails, et notamment comment passer un chauffe-eau compatible de monophasé à triphasé, sans rien débourser (tout au plus quelques euros), c'est ici.
Pour ceux qui ont des chauffe-eaux avec carte ACI, il y a aussi des explications.
J'entends tout et n'importe quoi à ce sujet, surtout n'importe quoi, tout ce que j'explique est avéré ET vérifié. L'erreur étant humaine, si jamais il y a des erreurs ou des choses peu/pas claires, merci de le signaler via l'onglet "Issues" sur github.
Par ailleurs, je déconseille TRÈS FORTEMENT à quiconque de modifier directement la carte ACI comme certains inconscients (limite incompétents) le préconisent.
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