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Connecteurs MC4 - comment reconnaitre l'original ?

L'énergie solaire récoltée par les modules photovoltaïques (PV), passe par une variété de composants, qui sont reliés par un ensemble de fils et de matériel associés. Les composants additionnels comprennent le câblage, les régulateurs, les dispositifs de stockage d'énergie, les suiveurs, le matériel de montage, les onduleurs, et peuvent varier selon la taille et l'application.

Pour avoir une installation solaire fiable et optimale, chacun des composants doit être choisi avec précaution. Mêmes les composants les plus petits peuvent avoir un rôle important. Dans cet article nous parlons des connecteurs qui sont souvent négligés.

Nous discutons en particulier du connecteur MC4 et de l’importance qu’il joue dans nos systèmes PV.

« Qu’est-ce que le connecteur MC4 ? »
Un connecteur MC4 est un connecteur électrique à contact unique couramment utilisés pour connecter des panneaux solaires photovoltaïques. Il est surtout utilisé lorsque l’on cherche à augmenter la capacité de production d’un générateur PV par connexion de modules adjacents en série pour donner des strings.
Il est très répandu dans l’industrie du solaire au point d’être considéré aujourd’hui comme un standard pour tout type de modules.
Le connecteur MC4 dispose d’un bout mâle/femelle (voir image ci-après) permettant un verrouillage à encoche qui, dans certaines situations, nécessite un outil spécial pour les déconnecter. Le verrouillage empêche les câbles d'être séparés par inadvertance. Ils sont également résistants aux intempéries, aux UV et conçus pour une utilisation continue en extérieur.
« Quelle est l’origine de ce connecteur ? »
L’entreprise Stäubli a inventé le premier connecteur photovoltaïque en 1996. MC signifie Multi Contact et 4 signifie 4 millimètres car la section du conducteur de ce contact est de 4 millimètres.
De bout en bout, Stäubli est entièrement propriétaire de tous ses équipements de production. Au contraire, la plupart de ses concurrents sous-traitent à d'autres usines pour l'injection, le moulage de pièces, l'emboutissage de pièces métalliques ou d'autres composants. La sous-traitance entraîne souvent des compromis sur la qualité. Ainsi Stäubli s’affirme fournisseur de connecteurs à la qualité jamais égalée. L’entreprise est devenue une quasi-norme avec près de 50% de la part du marché mondial.
« Pourquoi choisir le meilleur connecteur ? »
Malheureusement, les gens accordent généralement beaucoup d'attention aux modules solaires et aux onduleurs, mais pas assez aux câbles et aux connecteurs. Si vous ne savez pas quels connecteurs sont intégrés dans le module ou l'onduleur, il y a de fortes chances que vous connectiez 2 types de connecteurs différents. La connexion de marques ou de types de connecteurs différents peut entraîner des problèmes. Cette défaillance électrique de l’équilibre du système (eBoS) est le coût à payer à la fin de la journée. La question est donc de savoir comment équilibrer les dépenses d’investissement (CAPEX) au début du développement du projet avec les potentielles dépenses d’exploitation (OPEX) que l’on pourrait avoir par la suite. Le choix des bons composants aura un impact considérable sur la rentabilité et le coût actualisé de l’énergie (LCOE).
Pour illustrer cette question, nous utilisons généralement l'exemple de l'importance des pneus sur une voiture. Accepteriez-vous une marque de pneus inconnue pour votre voiture ? Des pneus de marques différentes sur une voiture ? Ce n'est certainement pas une bonne idée. Un pneu est un élément de sécurité et les connecteurs jouent un rôle similaire. Donc, même si vous pouvez passer beaucoup de temps à choisir le bon modèle et la dernière technologie, vous risquez de vous retrouver avec de nombreux problèmes si vous n'accordez pas la même attention aux câbles et aux connecteurs. Toute l'énergie produite passe par des connecteurs. Un connecteur est un petit morceau de plastique avec une âme conductrice - et nous espérons qu'il fonctionnera pendant plus de 25 ans.
Un exemple d’un projet de 12 MW : "connecteurs compatibles MC4" avec des problèmes de connexion croisée.
Récemment, il y a eu plusieurs cas où les connecteurs ont eu un impact significatif sur les performances des installations photovoltaïques. L'un d'entre eux était un projet de 12 mégawatts en Europe occidentale. Les modules ont été fournis par une usine chinoise Tier 1 et les modules solaires se trouvaient dans un entrepôt aux Pays-Bas. Ils devaient être expédiés sur le site de construction dans la semaine. Soudain, l'usine Tier 1 a envoyé un mail au promoteur pour lui expliquer que les modules qu'elle avait envoyés étaient équipés de deux types de connecteurs différents. Ces connecteurs "compatibles MC4" ne pouvaient pas être utilisés ensemble (!). En d'autres termes, ces modules étaient exactement de la même marque et du même modèle, mais ne pouvaient pas être connectés. Une connexion croisée entre les deux marques de connecteurs était considérée comme dangereuse et pouvait entraîner des problèmes de performance à l'avenir.
Une marque de modules de l’usine Tier 1 utilisant plusieurs marques de connecteurs.
Où les choses ont-elles dérapé ? La moitié de la commande de 12 MW avait été produite par l’usine Tier 1 elle-même, tandis que les 6 MW restants provenaient d'une autre usine. Il s'agit d'une pratique très courante car toutes les grandes usines travaillent avec plusieurs usines. Dans ce cas, l'usine en question utilisait des boîtes de jonction et des connecteurs différents de ceux de l'usine principale.
Bien sûr, le développeur n'était pas à blâmer. Cependant, si le développeur avait connecté ces modules, l'usine aurait annulé la garantie du produit et des performances. Après tout, ils avaient donné un avertissement que ces connecteurs ne pouvaient pas être utilisés ensemble.
Ce problème a entraîné un défi logistique pour assurer une installation réussie de ces modules. Au final, il a été installé 6 mégawatts de modules d'un côté du champ avec un type de connecteur. De l'autre côté du champ, il y avait 6 autres mégawatts de modules, avec un autre type de connecteur. C'est beaucoup de travail pour réduire le risque de connexion croisée !
Autre exemple : Pour illustrer un cas extrême auquel un problème de « connecteurs compatibles » peut conduire, on a le cas de l’affaire Walmart-Tesla qui date de quelques années. Un incendie s’est déclenché seulement à partir des mauvais connecteurs utilisés sur les modules.
« Comment reconnaître l’original ? »
De nombreux développeurs d'installations photovoltaïques rencontrent des problèmes avec les "connecteurs compatibles MC4". Et les connecteurs semblent être un sujet auquel peu d'entreprises pensent vraiment. Mais il est important de savoir distinguer les distinguer.
Pour reconnaitre un connecteur MC4 original, il faut bien observer son aspect. Voici une image de connecteurs de chez Stäubli dont l’un n’existe plus.
Source : [3] Le bout du connecteur fait son authenticité : Ils sont conçus de manière à éviter tout contact accidentel avec les contacts. Ainsi, le type MC-3 a entre-temps été remplacé en grande partie par le type MC-4, plus léger, car il possède un verrouillage contre la déconnexion accidentelle.
Autre élément très distinctif : l’écriture sur le « coté femelle » du connecteur. Le symbole qui y figure est une mise en garde de « Ne pas connecter, sous tension ». On le voit bien sur l’image ci-après :
Connaissant cela, il est aisé de distinguer un connecteur MC4 authentique, d’un connecteur quelconque. En voici quelques-uns qu’on retrouve en Asie :
« Existe-t-il des alternatives compatibles approuvées, ou une liste de connecteurs certifiés ? »
Il est important que l'industrie comprenne que le mot "compatible" n'est pas approprié, car même si les connecteurs fonctionnent ensemble, et nous supposons qu'ils sont compatibles, à long terme, les connexions croisées causent des dommages à l'usine et, par conséquent, les organismes de certification ne les approuveront pas. Les connexions croisées présentent divers risques, comme une résistance plus élevée, un risque accru d'incendie et des performances insuffisantes. En outre, les connecteurs utilisés dans des conditions climatiques différentes ont des exigences différentes, par exemple près de la mer avec de l'air humide et salé, ou dans une zone désertique sèche, ou encore dans des conditions de vent fort.
Il n'existe pas de "liste certifiée" de connecteurs qui fonctionnent correctement ensemble. Pour réduire tout risque, il est recommandé de toujours s'en tenir à un seul type de connecteur, de ne jamais mélanger différents types de connecteurs, même s'ils portent la mention " compatible MC4 ", et de choisir de préférence le seul et unique produit original sur le marché : le connecteur Stäubli MC4.
Références
[1] https://sinovoltaics.com/technology/original-mc4-connectors-staubli/
[2] https://www.pv-magazine.com/2019/08/21/us-walmart-accuses-tesla-of-gross-negligence-in-fire-lawsuit/
[3] Konrad Mertens, “Photovoltaics: Fundamentals, Technology and Practice”, ©2014 John Wiley & Sons Ltd