Comportement à long terme des connecteurs photovoltaïques

Les installations photovoltaïques ont une longue durée de vie. En dehors d’une surveillance – automatique en général –, de l’exploitation, elles ne nécessitent pratiquement aucun entretien. Le câblage du champ de modules est souvent laissé en l’état pendant plusieurs décennies. Pour garantir son efficacité, la qualité des connecteurs utilisés et la manipulation correcte lors de l'installation jouent un rôle central. Le connecteur le plus répandu est le connecteur MC4 d'origine, produit par le leader mondial du marché, Stäubli Electrical Connectors SA (anciennement Multi-Contact), qui a établi le critère mondial.

Mandant
 

Dans le cadre de ce projet de recherche, les caractéristiques de vieillissement des connecteurs PV seront déterminées sur le terrain. De nombreux connecteurs sur diverses installations photovoltaïques doivent être examinés par le laboratoire des systèmes photovoltaïques de la BFH. Les facteurs suivants seront pris en compte:

• Âge des connecteurs
• Conditions de montage des connecteurs (protection contre la pluie / le soleil / les températures extrêmes)
• Type de connecteurs (connecteurs d’origine, connecteurs croisés)
• Type de sertissage (sertissage par le fabricant ou créé sur le terrain)

Grâce aux résultats, le fabricant espère obtenir des inputs supplémentaires pour améliorer la qualité de ses produits. Quant au secteur photovoltaïque, il aura une meilleure idée du vieillissement d’un composant critique des installations photovoltaïques.

Pour commencer, une procédure de test est définie pour vérifier les connecteurs. Elle combine les exigences de trois normes CEI, d’une norme UL et de trois normes EN. Sont en particulier prises en compte les exigences de test selon la norme CEI 62852 «Connecteurs pour applications en courant continu pour systèmes photovoltaïques – Exigences de sécurité et essais». Outre la mesure précise de la résistance des connecteurs sous différentes intensités de courant, des tests d’humidité et de haute tension notamment sont effectués.

Il est nécessaire de tester les connecteurs d’un éventail d’installations photovoltaïques aussi large que possible. La procédure de vérification des connecteurs se déroule comme suit:

1. Les exploitant-e-s et les sociétés d’installation intéressées s’adressent au chef de projet, Matthias Burri. Les instructions détaillées pour la livraison des échantillons de connecteurs sont remises.
2. Pour chaque installation photovoltaïque, au moins trois échantillons de connecteurs entre deux panneaux photovoltaïques doivent être découpés, de même que trois échantillons de connecteurs entre le module photovoltaïque et le câblage. Lors du découpage et du transport des connecteurs, les connecteurs et les câbles doivent être tant que possible maintenus en place. Ils ne doivent en aucun cas être séparés les uns des autres. Les exigences détaillées concernant la découpe et le transport des connecteurs sont communiquées par le laboratoire photovoltaïque.
3. Les connecteurs sont testés dans le laboratoire de la BFH à Berthoud.
4. Les fournisseurs de connecteurs obtiennent un retour sur l’état de leurs connecteurs.

La société Stäubli met gratuitement à disposition des connecteurs de rechange et, si nécessaire, des rallonges électriques. Les frais de remplacement des connecteurs sont à la charge des parties qui les font tester. En compensation, elles obtiennent des informations sur l’état de leurs connecteurs.

Voici les résultats observés:

• Les connecteurs MC3 présentent les résistances de contact les plus faibles parmi l’échantillon analysé. Les tests ont porté sur des connecteurs de différents fabricants et de différents types ainsi que sur les connexions dites croisées.
• Les connecteurs MC4 affichent également des valeurs faibles, avec un nombre limité de valeurs aberrantes (situées au-delà d’une fois et demie l’écart interquartile).
• Les connexions croisées présentent des résistances de contact plus élevées.
• Seules les connexions croisées ont permis de mesurer des résistances de contact supérieures à 5 mΩ (valeur limite définie pour les nouveaux connecteurs par la norme CEI 62852).
• Une connexion croisée a présenté des résistances extrêmement élevées, situées dans la plage >45 mΩ, et était déformée à tel point qu’il n’était plus possible de la déconnecter.

Les différentes installations photovoltaïques ont donné lieu aux observations suivantes:

• De grandes différences ont été mises en évidence selon le site d’installation.
• Une installation a présenté de fortes dispersions et d’importantes valeurs aberrantes. Cette installation a été transformée, et les connecteurs ont été entreposés à l’air libre, sans protection, sur le chantier pendant une durée prolongée.
• Une autre installation présente également des valeurs élevées, notamment une valeur aberrante très marquée. Elle se trouve à proximité d’une station d’épuration, et les connexions n’ont pas non plus réussi le test de résistance d’isolation. En présence d’une charge de courant nominal, les connexions ont permis d’établir un lien manifeste entre la résistance de contact et l’échauffement.

Les tests haute tension et les tests de courant de fuite ont livré les résultats suivants:

• Tous les objets en essai ont passé avec succès le premier test haute tension au début de la prise de mesure.
• Après avoir soumis les connexions, en complément, au test d’échauffement, au test de résistance d’isolation et au test d’étanchéité IP, divers exemplaires ont échoué au deuxième test haute tension.
• Sur la base des examens menés, il n’est toutefois pas possible d’établir de lien formel entre les observations effectuées (p. ex. humidité dans le connecteur) et l’échec au test d’isolation, au test haute tension et au test IP.

Les investigations n’ont pu être menées que sur un échantillon de taille réduite, et certaines variables prises en compte à des fins d’interprétation entretiennent un rapport d’interdépendance. Une installation a ainsi présenté des résistances de contact élevées, installation dont on sait que les connecteurs étaient restés à découvert, sans capuchons de protection, sur le chantier, alors qu’elle faisait l’objet de transformations.

Malgré ces contraintes, les recherches ont permis d’établir que l’entreposage à découvert de connecteurs peut avoir des répercussions négatives. L’avertissement des fabricants, selon lequel toute connexion croisée de connecteurs de différents fabricants est à proscrire, a également pu être corroboré.

À ce stade, il n’est pas encore possible de se prononcer davantage sur les causes à l’origine des résistances de contact élevées, les connecteurs n’ayant pas été ouverts ou analysés avec d’autres techniques d’imagerie.

• Le laboratoire photovoltaïque poursuit sa campagne de mesure et recherche une nouvelle fois des connecteurs dans le cadre de sa démarche. Toute personne disposant d’une installation photovoltaïque, notamment si celle-ci doit faire l’objet de transformations ou de réparations à la suite de dégâts de grêle ou de foudre, est invitée à prendre contact avec le responsable de projet Matthias Burri: matthias.burri@bfh.ch.