Dans l’industrie de l’énergie solaire, il est important que les professionnels maîtrisent parfaitement les principes fondamentaux de l’électricité, en particulier la différence entre le courant alternatif (courant AC) et le courant continu (courant DC).  

Dans l’article d’aujourd’hui, nous abordons l’un des sujets essentiels que tout installateur doit comprendre en matière d’électricité : la différence entre ces deux types de courant électrique, le courant alternatif et le courant continu. Ils sont tous deux impliqués dans les systèmes photovoltaïques. 

Alors, si votre familiarité avec AC/DC commence et se termine avec le célèbre groupe de musique, cet article est fait pour vous !

Cet article fait le tour des questions sur la différence entre le courant alternatif et le courant continu :

La différence entre le courant alternatif (AC) et le courant continu (DC)

AC signifie courant alternatif et DC pour courant continu. Les puissances AC et DC font référence au flux actuel d’une charge électrique. Chacun représente un type de « flux », ou forme, que le courant électrique peut prendre. 

Même si cela peut paraître un peu technique, la différence entre le courant alternatif et le courant continu est assez basique :

  • Le courant continu (DC) circule toujours dans le même sens. 
  • Le courant alternatif (AC), comme son nom l’indique, change fréquemment de direction, 60 fois par seconde en moyenne (bien que le mouvement de va-et-vient des électrons transmette toujours de l’énergie à l’appareil final).

« Une façon simple de visualiser la différence est que, lorsqu’il est représenté graphiquement, un courant continu ressemble à une ligne plate, alors que le flux alternatif sur un graphique forme un motif sinusoïdal ou ondulatoire », explique Karl K. Berggren, professeur d’électricité. ingénierie au MIT.

 

Courant alternatif AC - Courant alternatif DC

 

La guerre des courants : le combat entre AC et DC

Lorsque l’énergie électrique a été développée et utilisée pour la première fois à la fin des années 1880, il n’était pas clair si le courant alternatif ou continu deviendrait le mode dominant de fourniture d’électricité. Deux célèbres pionniers de l’électricité – Thomas Edison et Nikola Tesla – ont chacun avancé l’une de ces options.

Edison avait d’abord développé le courant continu, de sorte que l’électricité fonctionnant en continu dans une direction était la norme aux États-Unis au cours des premières années de l’électricité. Cependant, le problème du courant continu est qu’il n’est pas facilement converti en tensions supérieures ou inférieures, ce qui est évidemment utile pour différentes applications. 

Tesla pensait avoir la solution à ce problème et a breveté le courant alternatif, qui peut être converti en différentes tensions à l’aide de transformateurs. Et il est également plus facile de transmettre le courant alternatif sur de longues distances. 

Bien sûr, Edison ne voulait pas perdre ses redevances, alors il a lancé une campagne de désinformation pour discréditer AC comme dangereux (au cours de laquelle il est allé jusqu’à électrocuter publiquement des animaux !).

L’exposition universelle de Chicago de 1893 fut le point culminant de cette « guerre des courants ». General Electric fit une offre pour fournir de l’électricité à la foire en utilisant le courant continu d’Edison. Mais General Electric perdit face à George Westinghouse, qui déclara qu’il pourrait alimenter la foire pour 155 000 $ de moins en utilisant le courant alternatif de Tesla.

Lentement mais sûrement, les compagnies d’électricité ont commencé à prendre conscience des avantages de l’utilisation du courant alternatif et, à la fin des années 1890, celui-ci était devenu la source d’énergie dominante, et le reste encore aujourd’hui. Cependant, le courant continu est toujours utilisé pour des appareils tels que les ordinateurs, les cellules solaires et les véhicules électriques.

Les appareils électroménagers fonctionnent-ils en courant continu ou en courant alternatif ?

La réponse courte est « les deux ». Le réseau électrique et l’électricité qui arrive dans votre maison sont en courant alternatif. En conséquence, la plupart des appareils électroménagers (réfrigérateurs, fours électriques, micro-ondes, etc.) fonctionnent sur secteur.

Cependant, les batteries utilisent du courant continu : elles ont une borne positive et négative. Et le courant circule toujours dans la même direction entre ces points – des bornes positives aux bornes négatives – lorsqu’elles sont déchargées. Étant donné que les batteries fonctionnent en courant continu, la plupart des appareils électroniques que vous utilisez, comme votre ordinateur portable et votre téléphone portable, fonctionnent également en courant continu.

L’énergie solaire est-elle AC ou DC ?

Les panneaux solaires produisent du courant continu : Le soleil qui brille sur les panneaux stimule le flux d’électrons dans une seule direction, créant ainsi un courant continu.

Un onduleur dans une maison, convertissant le courant continu en courant alternatif

La nécessité de l’onduleur

Étant donné que les panneaux solaires génèrent du courant continu, les systèmes solaires photovoltaïques doivent utiliser des onduleurs. L’onduleur convertit l’énergie DC en énergie AC afin que l’électricité puisse être utilisée dans la maison.

Qu’en est-il de ces appareils alimentés en courant continu ? Eh bien, l’adaptateur secteur qui fait partie du chargeur de ces appareils est en fait une forme d’onduleur. Ils convertissent l’alimentation du réseau AC en puissance DC pouvant être utilisée par l’appareil. Ainsi, lorsque vous branchez votre ordinateur portable dans votre maison alimentée à l’énergie solaire, l’alimentation DC des panneaux solaires est convertie en AC par votre onduleur, elle est ensuite reconvertie en DC par l’onduleur de votre ordinateur portable, afin que votre ordinateur portable puisse l’utiliser pour charger. 

Qu’en est-il des panneaux solaires AC ?

Comme nous l’avons mentionné ci-dessus, techniquement, tous les panneaux solaires produisent de l’énergie DC. Cette énergie est ensuite convertie en courant alternatif par l’onduleur. C’est le cas, que votre système photovoltaïque comprenne un onduleur à chaîne (qui convertit l’énergie d’une ou plusieurs chaînes de panneaux solaires) ou des micro-onduleurs (qui la convertissent en panneaux solaires individuels ou, dans certains cas, en plusieurs).

Cependant, vous avez peut-être aussi entendu parler des panneaux solaires AC. Mais si les panneaux solaires produisent intrinsèquement du courant continu, comment est-ce possible ?

Que sont les panneaux solaires AC ?

Les panneaux AC sont simplement des panneaux solaires auxquels sont intégrés des micro onduleurs. La conception d’un système utilisant des panneaux solaires AC est similaire à la conception d’un système avec des micro-onduleurs. Sauf que l’installateur n’a pas besoin d’acheter et de connecter les micro-onduleurs séparément.

Avantages et inconvénients des panneaux solaires DC

Encore une fois, techniquement, tous les panneaux solaires sont des panneaux à courant continu, car c’est ainsi que fonctionnent les panneaux : ils produisent tous un flux d’électrons dans une direction. Ainsi, de nombreux panneaux solaires sur le marché sont des panneaux DC. Il y a des avantages et des inconvénients à acheter des panneaux solaires à courant continu.

Avantages du DC dans le solaire

  • Sécurité : Edison a peut-être poussé un peu trop loin sa campagne de diffamation contre AC, mais il avait raison. La tension continue DC est considérée comme plus sûre que la tension alternative AC, parce qu’elle ne présente pas autant de risque d’électrocution ou de choc électrique.
  • Accessibilité : Il existe une gamme plus large de panneaux solaires à courant continu DC sur le marché, ce qui signifie également que les panneaux solaires à courant continu ont tendance à être moins chers que les panneaux solaires à courant alternatif.
  • Efficacité du stockage par batterie : les systèmes de stockage par batterie couplés au courant continu sont plus efficaces que le courant alternatif, car l’électricité qu’une seule fois n’est convertie du courant continu en courant alternatif.

Inconvénients du DC dans le solaire

  • Conversion supplémentaire : étant donné que votre maison et vos appareils fonctionnent sur courant alternatif, un onduleur séparé est nécessaire pour convertir l’énergie du courant continu en courant alternatif à utiliser.
  • Distance limitée : comme cela a été révélé durant la guerre AC vs DC, l’électricité DC a une distance considérablement limitée avant de subir une chute de tension par rapport à l’électricité AC.
  • Installation de stockage solaire plus compliquée : les systèmes de batteries couplées au courant continu peuvent être plus compliqués à installer. Ce qui peut augmenter les coûts d’installation.

Avantages et inconvénients des panneaux solaires AC

Comme expliqué plus haut, les panneaux solaires AC ne sont pas vraiment des panneaux solaires AC, mais plutôt des panneaux solaires DC dotés de micro-onduleurs intégrés afin de pouvoir produire de l’électricité AC. Il existe également des avantages et des inconvénients à acheter des panneaux solaires AC.

Avantages des panneaux solaires AC

  • Facilité d’installation : les panneaux solaires AC n’ont pas besoin de câblage DC ni de passage par un onduleur séparé et autonome. Ce qui réduit les besoins en matériel et le temps d’installation.
  • Facilité d’installation du stockage solaire : Si vous disposez déjà d’un système de panneau solaire, l’installation d’une solution de stockage par batterie couplée au courant alternatif peut être très simple. Ce qui signifie une installation de batterie moins chère et moins longue.
  • Facilité d’extension : si vous souhaitez étendre un système de panneau solaire traditionnel (DC), vous aurez également besoin d’un nouvel onduleur capable de gérer la charge supplémentaire (en supposant que l’onduleur ait été correctement dimensionné au départ). Les panneaux solaires AC n’ont pas d’onduleur central, vous pouvez donc simplement les ajouter.

Inconvénients des panneaux solaires AC

  • Plus cher : En raison du micro onduleur intégré, les panneaux solaires AC ont tendance à être plus chers que les panneaux solaires DC.
  • Onduleurs exposés : avec les panneaux solaires DC traditionnels, vos panneaux seront à l’extérieur sur le toit, tandis que votre onduleur sera probablement dans une zone plus protégée. Mais avec les panneaux solaires AC, les onduleurs sont intégrés à l’arrière du panneau, ce qui signifie qu’ils sont plus exposés aux éléments. Les panneaux AC courent donc un risque de dommages plus élevé.
  • Maintenance : S’il y a un problème de conversion avec un système solaire photovoltaïque DC, un technicien peut identifier le problème au niveau de l’onduleur. Mais avec les panneaux solaires AC, chaque panneau est équipé de son propre onduleur, ce qui rend potentiellement plus difficile l’identification du panneau potentiellement défectueux.

Avantages et inconvénients de la climatisation solaire

Le climatiseur solaire à courant continu se distingue par son fonctionnement directement alimenté en courant continu (DC). Les panneaux solaires sont directement connectés aux climatiseurs, assurant ainsi un approvisionnement en énergie directement issu des panneaux solaires.

Avantages du climatiseur solaire DC

Le climatiseur solaire à courant continu présente de nombreux avantages tels que :

  • Vous n’aurez besoin d’aucun équipement supplémentaire comme des onduleurs, etc. Ce qui réduira le coût total du système.
  • Les économies que vous réaliserez en termes de factures d’électricité sont tout simplement hors du commun.
  • Vous pouvez devenir complètement autonome en utilisant des climatiseurs solaires fonctionnant en courant continu.
  • L’installation et l’entretien de ces climatiseurs sont simples.

Inconvénients du climatiseur solaire DC

Comme on le sait, chaque système a ses avantages et ses inconvénients. Et il en va de même pour ce le climatiseur solaire DC. Parmi les inconvénients, on peut citer : 

  • En zone hors réseau, si vos batteries ne sont pas chargées, le climatiseur solaire ne fonctionnera pas hors réseau et la nuit.
  • Opter pour une unité de climatisation solaire à courant continu DC entraîne un investissement initial plus élevé par rapport à une unité de climatisation à courant alternatif AC traditionnel.

L’option du climatiseur solaire hybride AC/DC

Le principal avantage d’un climatiseur solaire hybride ACDC réside dans son indépendance vis-à-vis des batteries, car il fonctionne avec une connexion au réseau électrique standard de 220/240 volts. Il se synchronise automatiquement avec le système électrique domestique en soirée, lorsque l’énergie solaire n’est plus disponible. Pour fonctionner à pleine capacité de refroidissement, il requiert environ 885 watts, ce qui permet d’utiliser des panneaux photovoltaïques de puissance relativement réduite.

Adapter la puissance des panneaux solaires pour fournir exactement la quantité d’électricité nécessaire à l’alimentation d’un climatiseur solaire à courant continu est ce qui rend ces unités attrayantes pour le grand public. Ainsi, un usager désirant se lancer dans l’énergie solaire peut installer trois panneaux pour son climatiseur DC et commencer immédiatement à économiser beaucoup d’électricité.

Le climatiseur solaire hybride AC/DC présente certains avantages tels que :

  • Basculez facilement de l’énergie solaire à celle du réseau électrique.
  • Sa grande flexibilité permet un fonctionnement optimal tout au long de la journée et lors de différentes saisons.
  • Ces climatiseurs peuvent être utilisés comme des appareils standard ordinaires ; il suffit de les connecter au réseau électrique et le tour est joué !
  • Aucun équipement supplémentaire n’est requis.

Qu’en est-il du stockage sur batterie ?

Les batteries de stockage domestiques connectées au solaire utilisent le même modèle général. Les batteries DC alimentent un onduleur pour le convertir en courant alternatif. Les « batteries AC » sur le marché ont simplement un onduleur intégré qui leur permet de convertir directement le DC en AC.

Comprendre les différences entre le courant alternatif et le courant continu est important dans l’industrie solaire. Pour l’usager, elles sont essentielles pour comprendre le fonctionnement d’un panneau solaire et comment il est conçu. Ces connaissances peuvent vous aider à mieux appréhender l’efficacité et la performance de votre système de panneau solaire. En comprenant ces différences, vous serez en mesure de prendre des décisions éclairées concernant l’installation, la maintenance et l’optimisation de votre installation photovoltaïque. Ce qui peut vous permettre de maximiser les économies d’énergie et de minimiser les coûts à long terme.