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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, consommateurs mono/triphasé, choix du routeur

Votre habitation est raccordée en triphasé au réseau de distribution et vous souhaitez optimiser votre autoconsommation. Voici tous ce que vous devez savoir pour avoir les idées claires.

Le triphasé, c'est quoi?

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 18kVA

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 6kWc 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 6kVA.

Tout l'art de l'autoconsommation est de consommer sa propre production électrique, et rien que sa production électrique, ni plus, ni moins.

Comment calculer le surplus en triphasé?

ATTENTION : ceci est valable pour la France et de nombreux autres pays mais pas partout. Dans certains pays, le surplus est évalué PAR PHASE.

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 2000W => +2000
• phase L2 => injection de 3000W => -3000
• phase L3 => consommation de 500W => + 500
• Puissance calculée par le compteur tri => - 500 => on a 500W de surplus

Je disais plus haut que les installations de production électrique supérieures à 6kWc nécessitent un raccordement en triphasé, sachant qu'il est interdit d'injecter plus de 6kVA sur une même phase. L'exemple l'illustre parfaitement. Sur la phase L2, si j'avais une installation de 7kWc, 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 7kW... 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 !

Quid des onduleurs, micro-onduleurs ?

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 bi ou triphasé en répartissant les micro-onduleurs sur les phases. Cette répartition peut se faire "à la main" ou en utilisant un cable triphasé comme celui d'Enphase. Sur ce cable triphasé, les connecteurs sont alternativement branchés sur chacune des phases. Ainsi, si j'ai un cable tri 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 cables monophasés, qu'il faudra alors raccorder dans une boite de dérivation chacun sur une phase différente.

Et le routeur dans tout ça ?

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. 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.

J'ai un chauffe-eau triphasé, je fais comment ?

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 6600W, j'ai 3 résistances stéatites individuelles, chacune avec 2 éléments chauffants,
sur l'autre de 1800W, 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 (https://github.com/FredM67/PVRouter-3-phase/tree/main/lang/fr-fr#applications--diagrammes-de-c%C3%A2blage)

Thermostat non mécanique type ACI

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.