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A partir des dimensions des toitures, il faut essayer d'y loger le maximum de panneaux. Il faut faire attention à garder suffisamment de place autour des panneaux pour la ventilation et l'étanchéité de la toiture. Les panneaux ont des dimensions très variables suivant les modèles, et ils peuvent être montés soit à l'horizontal (en paysage), soit en vertical (en portrait). Le calepinage est l'art de définir l'orientation, le nombre et le positionnement des panneaux. En plus, il faut faire attention à choisir un nombre de panneaux compatible des onduleurs pressentis pour l'installation. Chaque MPP (voir page sur les onduleurs) a une tension maximale de fonctionnement. Chaque panneau a aussi une tension maximale (à froid). On peut facilement en déduire le nombre maximal de panneaux que l'on peut mettre en série sur un MPP. Il faut se tenir le plus près de cette valeur pour obtenir le meilleur fonctionnement (rendement élevé, et nombre d'heures de fonctionnement par jour plus élevé). Il faut aussi ne pas dépasser la tension maximale de l'onduleur qui peut être atteinte en circuit ouvert par grand froid. Il y a une tension MPP mini, en dessous de laquelle l'onduleur s'arrête, 180V pour les Kostal. Lorsque les cellules sont chaudes, la tension est au plus bas, 32.25V pour les Sanyo HIT240. On détermine ainsi le nombre mini et maxi de panneaux qui peuvent être mis en série ; on appelle cela une string. Ensuite, si l'onduleur le permet, on peut mettre les string en parallèle sur chaque MPP. Il est interdit de mettre en parallèle des strings ayant un nombre différent de panneaux. L'ampérage en entrée de MPP est la somme des ampérages de toutes les strings en parallèle. Enfin, l'onduleur a une puissance instantanée CC nominale (somme de tous les MPP) qu'il ne faut pas trop dépasser pendant longtemps, ainsi qu'une puissance maxi. Suivant les onduleurs, si cette puissance maxi est atteinte, il peut soit s'arrêter jusqu'au lendemain, soit se réguler automatiquement. Ce chiffre est valable si tous les groupes de panneaux (1 par MPP) atteignent leur maxi à la même heure de la journée. Mais si chaque MPP a une orientation différente, on va avoir des maxi de chaque MPP à des heures différentes. Par exemple, une toiture orientée Est sera au maxi de puissance en fin de matinée, et une toiture Ouest sera elle au maxi en milieu d'après-midi. Une toiture Sud ou Nord aura elle son maximum à midi (heure solaire). Voici ci-dessous l'exemple du hangar à bois, avec 2 toitures orientées Est et Ouest, et une pente de 19°, raccordées à un Kostal bi-MPP :
On voit bien que chaque MPP a un pic de puissance à des heures différentes. La somme des 2 montre une perte de 19% par rapport au maxi que pourraient produire des panneaux idéalement orientés. On voit aussi que le pic global se produit un peu avant le midi solaire. Pour information, les résultats avec différentes pentes :
Bien évidemment, on voit que plus la pente est élevée, moins la puissance est forte ; De tous ces calculs, on trouve que pour cet exemple, on peut associer un Kostal Piko 8.3 à 2 champs PV (un Est, et un Ouest) de 20 panneaux chacun. Reste à savoir combien de panneaux on peut mettre sur ces 2 toitures. A partir des dimensions relevées sur le terrain, et avec les dimensions des panneaux, on peut rapidement chercher la solution idéale. Dans cet exemple, le travail est facilité par le fait qu'il y a une seule string par MPP, on peut donc utiliser entre 6 et 20 panneaux sans valeur interdite. Vu le système d'intégration utilisé, je compte 1cm de pas entre panneaux. En m'aidant d'un petit fichier Excel fait maison, j'ai testé plusieurs solutions. La plus intéressante est avec 2 lignes de 10 panneaux mis en portrait. On a pile les 20 panneaux recherchés, et on a de bonnes marges autour du champ PV pour assurer les étanchéités de toiture. En règle générale, plus un panneau est petit, plus facilement il pourra optimiser une petite toiture. Mais dans cet exemple, ce n'est pas le cas ; les grands HIT 240 utilisent au mieux ces toitures. Si l'on peut raccorder plusieurs strings à un MPP, le calepinage se complique, car le nombre de panneaux doit être un multiple du nombre string. Par exemple, si l'on a 3 strings, il faut impérativement utiliser 3, 6, 9, 12, 15, ... panneaux. C'est une contrainte supplémentaire qui complique encore les choses. On a donc pour ces 2 toitures utilisées en exemple un couple onduleur/panneau qui donne de très bons résultats. Mais pour en arriver là, j'ai essayé 2 ou 3 modèles d'onduleurs, ainsi que 4 ou 5 modèles de panneaux, et plusieurs calepinages. On se rend compte qu'il y a une multitude de solutions à tester ; avec un peu d'expérience, on arrive à éliminer immédiatement certaines solutions. Il reste néanmoins un gros travail pour rechercher la solution la plus rentable financièrement. Les installateurs n'ont pas le temps de rechercher cette solution optimale ; ils se cantonent à utiliser deux ou trois modèles d'onduleurs. Ils utilisent les logiciels fournis par les fabricants, en mettant un ou 2 modèles de panneaux, en privilégiant ceux qu'ils ont en stock et qu'ils ont bien l'habitude d'utiliser. L'objectif de l'installateur est de faire simple, vite, avec du matériel faisant partie de son panel. Très différent, l'objectif du futur producteur d'électricité est de tirer le bénéfice maximal de ses toitures, même si la solution n'est pas la plus standard ou la plus simple. Seule une simulation complète avec le logiciel PVSYST permettra de connaître de manière affinée la production électrique à espérer.
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