Harmoniques électriques : le coût caché des onduleurs solaires selon ABB

Les harmoniques électriques générées par les onduleurs photovoltaïques peuvent réduire la production annuelle d’une centrale solaire jusqu’à 0,35 %, soit plusieurs centaines de milliers d’euros de revenus perdus sur la durée de vie d’une grande installation, selon une étude indépendante réalisée par le cabinet ATA pour le groupe ABB. Un coût largement invisible tant qu’il n’est pas mesuré, alors que la qualité de l’énergie devient un critère de compétitivité à part entière pour les nouveaux projets.

En bref :

• Plus de 1,67 million d’onduleurs destinés à la production décentralisée d’énergie renouvelable devraient être raccordés aux réseaux électriques mondiaux d’ici 2030.
• Les pertes liées aux harmoniques peuvent représenter jusqu’à 0,35 % de la production annuelle d’une centrale photovoltaïque équipée d’onduleurs standards.
• Sur une centrale de 210 MW, ce gain peut représenter jusqu’à 348 000 euros de revenus supplémentaires par an avec un onduleur à faible taux de distorsion harmonique.
• Les simulations ont été réalisées sur des centrales photovoltaïques en Espagne et en Australie, avec les onduleurs ABB Proteus.
• Selon ABB, les normes internationales actuelles sur les harmoniques ne prennent pas en compte les fréquences de commutation des onduleurs les plus récents.

Des pertes énergétiques souvent invisibles

Le développement massif des énergies renouvelables transforme profondément les réseaux électriques : d’ici 2030, plus de 1,67 million d’onduleurs destinés à la production décentralisée d’énergie renouvelable devraient être raccordés aux réseaux électriques dans le monde. Ces équipements convertissent le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques en courant alternatif injecté sur le réseau — mais cette conversion génère des harmoniques électriques susceptibles de dégrader les performances des installations et d’affecter la stabilité du réseau. Les harmoniques augmentent les pertes électriques au niveau des câbles, des transformateurs et des composants de puissance, et peuvent provoquer des phénomènes de surchauffe, de vibration mécanique et d’usure prématurée des équipements.

Jusqu’à 0,35 % de production annuelle en jeu

Selon l’étude indépendante réalisée par le cabinet ATA pour ABB, spécialiste de l’électrification et de l’automatisation, les pertes liées aux harmoniques peuvent représenter jusqu’à 0,35 % de la production annuelle d’énergie d’une centrale photovoltaïque lorsque des onduleurs standards sont utilisés. À l’échelle d’une centrale de plusieurs centaines de mégawatts, cela représente plusieurs centaines de milliers d’euros de revenus potentiels sur la durée de vie de l’installation. Les simulations réalisées sur des centrales photovoltaïques en Espagne et en Australie montrent que les onduleurs ABB Proteus peuvent générer jusqu’à 0,35 % d’énergie supplémentaire par rapport à certains équipements standards du marché — sur une centrale de 210 MW, ce gain peut représenter jusqu’à 348 000 euros de revenus supplémentaires par an, selon le prix de l’électricité.

La qualité de l’énergie, nouveau critère de compétitivité

Les résultats de l’étude montrent qu’un onduleur à très faible taux de distorsion harmonique permet non seulement d’améliorer le rendement énergétique, mais aussi de renforcer la fiabilité des infrastructures électriques. Pour les développeurs et exploitants de centrales solaires, cela signifie que la performance d’un projet ne se mesure plus seulement à la puissance installée ou au rendement nominal des panneaux : la qualité électrique du signal injecté au réseau devient un facteur économique à part entière, au même titre que le rendement des modules ou la disponibilité de l’installation.

Des normes qui ne reflètent plus la réalité technologique

ABB souligne que les principales normes internationales relatives aux harmoniques ont été conçues à une époque où les fréquences de commutation des onduleurs étaient beaucoup plus faibles. Aujourd’hui, certains équipements respectent les exigences réglementaires tout en générant des perturbations à des fréquences qui ne sont pas prises en compte dans les référentiels actuels. Pour ABB, l’évolution des infrastructures énergétiques nécessite désormais une approche plus exigeante, intégrant la performance harmonique réelle des équipements tout au long de leur cycle de vie plutôt que la seule conformité réglementaire de départ. « Dans les projets photovoltaïques et de stockage, la performance ne se résume plus à la puissance installée ou au rendement nominal des équipements. La qualité de l’énergie devient un critère stratégique. Réduire les pertes harmoniques permet non seulement d’augmenter la production d’énergie, mais aussi de préserver les infrastructures critiques et d’améliorer la stabilité des réseaux électriques », précise Alexandre Ruinart, chez ABB France.

Questions fréquentes

Que sont les harmoniques électriques dans un système photovoltaïque ?

Ce sont des perturbations du courant alternatif générées lors de la conversion du courant continu produit par les panneaux solaires, réalisée par l’onduleur. Elles augmentent les pertes dans les câbles, transformateurs et composants de puissance, et peuvent réduire la production réelle d’une centrale.

Quel est l’impact financier réel des harmoniques sur une centrale solaire ?

Selon l’étude ABB/ATA, les pertes peuvent atteindre 0,35 % de la production annuelle avec des onduleurs standards ; sur une centrale de 210 MW, éviter cette perte représenterait jusqu’à 348 000 euros de revenus supplémentaires par an.

Pourquoi les normes actuelles ne suffisent-elles pas à garantir une faible pollution harmonique ?

Les normes internationales existantes ont été conçues quand les fréquences de commutation des onduleurs étaient plus basses ; certains équipements récents respectent ces normes tout en générant des perturbations à des fréquences non couvertes par les référentiels actuels, selon ABB.

En résumé : à mesure que le parc mondial d’onduleurs photovoltaïques grossit, un facteur technique jusque-là secondaire — la qualité harmonique du signal électrique — devient un enjeu économique direct pour les développeurs et exploitants de centrales solaires. Choisir un onduleur à faible distorsion harmonique peut représenter des centaines de milliers d’euros de revenus supplémentaires sur la durée de vie d’un grand projet, au-delà des seuls critères classiques de puissance et de rendement nominal. Plus d’informations sur les solutions d’électrification solaire auprès d’ABB.