Parafoudre panneaux solaires : ferme et entreprise

Protégez chaque endroit où un long câble entre dans un bâtiment ou un appareil. Côté DC, un parafoudre se place près de l'onduleur, et un second près des panneaux si le câble est long. Côté AC, un type 2 va dans le tableau principal, ou un type 1 si le bâtiment a un paratonnerre. Les câbles de données vers la batterie et le monitoring doivent aussi être protégés. Sur un système hors réseau, votre propre prise de terre est la seule référence. La mise à la terre fait donc partie du projet dès le départ. Sur un site raccordé, les mêmes règles valent pour un système de batterie pour entreprise.

Un orage passe sur la ferme pendant la nuit. Le matin, l'écran de l'onduleur reste noir et le monitoring n'affiche plus rien depuis 2 heures. « Un parafoudre, est-ce vraiment efficace, ou est-ce juste un accessoire que les installateurs vendent ? » Cette question revient sur tous les forums après une telle nuit.

L'onduleur lui-même est rarement le vrai coût. Le vrai coût, ce sont les semaines sans production ni secours en attendant les pièces, plus la discussion avec l'assureur. Un propriétaire a écrit qu'après un impact, revenir sur le réseau avait été « une bénédiction pendant les semaines d'attente des pièces ». Sur une ferme, le même tableau alimente souvent aussi le robot de traite, l'ordinateur de ventilation et l'alarme.

À St-Georges-sur-Meuse, une ferme sans raccordement tournait entièrement sur un groupe électrogène. Depuis l'arrivée des panneaux solaires et de la batterie (30 kVA, 46,2 kWh), le groupe ne sert plus que de secours. Sur un tel site, la prise de terre de l'installation est la seule référence. À Londerzeel et à Lokeren, des panneaux solaires, une éolienne et une batterie ont remplacé un raccordement moyenne tension coûteux sur des fermes laitières. Ces sites ont un mât, des toitures sur plusieurs bâtiments et des câbles entre eux. C'est pour cela que la protection contre la foudre est une question de conception, pas un accessoire.

Que fait la foudre à des panneaux solaires, un onduleur et une batterie ?

Un impact direct sur votre toiture est rare. Un impact à proximité est bien plus probable, et il peut suffire à détruire un onduleur. Le courant de foudre élève le potentiel du sol autour de l'impact. Son champ magnétique induit une surtension dans chaque boucle de câbles à proximité.

Selon le fabricant DEHN, les surtensions dues à un impact direct ou proche sont « de loin la plus lourde » contrainte pour une installation. Celles des impacts éloignés et des manœuvres sont bien plus faibles. Mais sur une ferme avec des moteurs et du soudage, les surtensions de manœuvre arrivent chaque jour.

Selon Bruxelles Environnement (Energuide), quelque 250 000 coups de foudre se produisent chaque année au-dessus de notre pays. Une ferme en terrain ouvert, avec de hauts bâtiments, un mât et de longs câbles, est plus exposée qu'un atelier dans un zoning.

Un parafoudre est-il obligatoire pour des panneaux solaires en Belgique ?

Le RGIE (Règlement général sur les installations électriques) exige une protection contre les surtensions de foudre et de manœuvre, « d'après les règles de l'art ». Il n'impose pas un appareil unique pour chaque installation.

La logique tient en deux articles. L'article 4.5.1 dit que les personnes et les biens sont protégés contre les surtensions dues à des phénomènes atmosphériques ou à des manœuvres. L'article 1.4.1.2 dit que les normes enregistrées par le NBN valent comme règles de l'art. Ce sont donc les normes européennes d'installation qui fixent ce qu'il faut en pratique.

La principale est la HD 60364-4-443. Selon le résumé du distributeur belge Stago, la protection est obligatoire là où une surtension peut toucher des vies humaines, des services publics ou une activité économique. Les exploitations agricoles figurent dans cette liste, à côté des hôtels, des banques et des usines. Pour les autres bâtiments, une analyse de risque simplifiée décide. Elle tient compte de la densité de foudroiement, d'une alimentation aérienne ou souterraine, et d'un environnement rural ou urbain.

Pour les installations photovoltaïques domestiques jusqu'à 10 kVA, le RGIE ajoute une règle concrète. Les cadres métalliques des modules et leurs structures sont mis à la terre, sauf si le fabricant l'interdit. Le conducteur de protection fait au moins 2,5 mm² avec protection mécanique, ou 4 mm² sans.

Quel type de parafoudre choisir pour une installation photovoltaïque : type 1, type 2 ou type 3 ?

Le type indique quelle énergie l'appareil peut écouler. La norme européenne de produit EN 61643-11 définit les trois classes.

Les types travaillent en équipe. DEHN explique qu'ils doivent être « coordonnés énergétiquement » : le parafoudre en amont limite l'énergie pour que celui en aval ne soit pas surchargé. Achetez-les comme un ensemble conçu, pas comme des pièces séparées.

Parafoudre ou paratonnerre ? Le paratonnerre capte la foudre à l'extérieur et la conduit vers la terre. Le parafoudre protège l'installation électrique à l'intérieur. Un bâtiment peut avoir besoin des deux, ou seulement du second.

Certains onduleurs ont déjà une place prévue pour la protection. SMA propose par exemple une protection DC de type 1+2 ou de type 2 en accessoire pour une de ses gammes Sunny Tripower. Consultez la fiche technique de votre onduleur avant d'ajouter quoi que ce soit.

Où placer les parafoudres sur une ferme avec des panneaux solaires sur l'étable ?

Partout où un câble peut amener une surtension dans un bâtiment ou un appareil. Soit le câble DC venant du toit, l'alimentation réseau, les câbles entre bâtiments et les lignes de données.

DEHN donne une règle simple pour les installations photovoltaïques. Les parafoudres se placent au plus près de l'onduleur. Si le câble entre un parafoudre et l'appareil dépasse 10 mètres, il faut un second parafoudre. Dans les exemples de DEHN, une batterie à moins de 10 mètres d'un parafoudre est couverte par celui-ci. Une batterie plus loin a besoin du sien.

En Belgique, le parafoudre est raccordé en aval du disjoncteur différentiel général, selon le guide de sélection DEHN diffusé par Stago. Le câble vers la barre de terre doit être court. DEHN recommande 0,5 m au total et jamais plus d'1 m, car chaque mètre de câble ajoute de la tension pendant une surtension.

N'oubliez pas les câbles fins. Le système de gestion de la batterie (BMS), la passerelle du monitoring et un câble réseau vers le bureau relient tous des appareils. DEHN conseille aussi de protéger les câbles de données qui arrivent de l'extérieur.

Pourquoi les longs câbles vers les étables et les hangars augmentent-ils le risque ?

Parce qu'une surtension est induite dans une boucle, et plus la boucle est grande, plus la surtension l'est. Sur une ferme, les panneaux sont souvent sur une étable, l'onduleur dans la maison et la batterie dans un hangar.

Le fabricant d'onduleurs Solis conseille de garder petite la surface enfermée par le câblage photovoltaïque, pour affaiblir les surtensions induites. Sur une étable avec un long câble vers l'onduleur, ce tracé ne coûte rien de plus s'il est bien fait dès le départ.

Une petite éolienne amène son propre câble du mât au régulateur. Notre article sur l'éolienne agricole traite de l'éolienne elle-même.

Faut-il un paratonnerre sur une étable avec des panneaux solaires ?

Le RGIE ne l'impose pas, mais une analyse de risque selon la NBN EN 62305-2 peut montrer qu'il en faut un. Cette analyse met en balance la probabilité d'un impact et ce que coûteraient un incendie ou un arrêt.

Les panneaux solaires n'attirent pas plus la foudre que le reste du toit. Un conseiller en prévention incendie a expliqué à la VRT que la foudre frappe le plus souvent le point le plus haut. Les panneaux le sont rarement. Sur une ferme, le point le plus haut est souvent un silo, un mât ou le faîte d'une grande étable.

Quand un bâtiment a un paratonnerre, l'installation solaire doit s'y adapter. DEHN décrit deux cas :

• Distance de séparation suffisante : les panneaux restent dans la zone protégée et ne touchent pas le paratonnerre. Des parafoudres de type 2 suffisent alors côté DC.
• Distance de séparation insuffisante, par exemple sur un toit métallique : les parties métalliques sont reliées au paratonnerre. Il faut alors des parafoudres de type 1 côtés AC, DC et données.

Pour une installation au sol dans un champ, DEHN recommande un réseau de terre maillé sous les panneaux. Des mailles de 20 x 20 à 40 x 40 mètres ont fait leurs preuves.

Pourquoi la mise à la terre compte-t-elle autant, surtout hors réseau ?

Un parafoudre envoie la surtension vers la terre, il ne fonctionne donc qu'aussi bien que la prise de terre derrière lui. Le RGIE demande une résistance de dispersion « aussi faible que possible ».

Pour les habitations, le RGIE fixe des limites concrètes : moins de 100 ohms, et des différentiels supplémentaires au-dessus de 30 ohms. Pour les installations non domestiques, la limite découle des différentiels utilisés. L'organisme agréé mesure la résistance de dispersion lors de chaque contrôle de conformité.

Sur un site raccordé, le réseau donne un point de référence. Sur un [système hors réseau](https://www.youpower.be/fr/produits/hors-reseau), votre propre prise de terre est la seule référence de toute l'installation. Elle doit aussi rester efficace en mode îlotage, quand l'onduleur forme le réseau. Un propriétaire wallon a raconté que le contrôleur avait vérifié exactement cela, et mesuré sa prise de terre à 20 ohms.

Notre article sur les composants d'un système hors réseau montre comment l'onduleur, la batterie et le groupe électrogène s'articulent.

Que regarde votre assureur après un coup de foudre sur vos panneaux solaires ?

D'abord si votre contrat couvre les dégâts dus aux surtensions, ensuite si les pièces peuvent être réparées ou doivent être remplacées.

Selon Assuralia, l'union professionnelle des assureurs belges, les panneaux solaires sont compris dans une assurance incendie classique. Si vous les ajoutez plus tard, signalez-les à votre assureur. Après un sinistre, un expert décide si les panneaux ou l'onduleur peuvent être réparés, ou si des pièces entières doivent être remplacées. Cette décision fixe l'indemnisation.

Bruxelles Environnement (Energuide) donne un conseil clair : prenez une assurance incendie qui couvre aussi les dégâts provoqués par les surtensions. Un impact direct et une surtension due à un impact proche ne sont pas toujours traités de la même façon dans un contrat.

Le suivi à distance aide ici. Dans notre logiciel de monitoring, vous voyez après un orage si chaque onduleur et chargeur tourne encore, et quand l'un d'eux s'est arrêté. Notre article sur l'entretien et la garantie d'une batterie d'entreprise explique ce qu'il faut convenir avec votre installateur.

La sécurité d'une batterie va plus loin que les surtensions : incendie, emplacement et permis. Notre article sur la sécurité incendie d'une batterie d'entreprise les traite.

Quand une protection supplémentaire contre la foudre ne vaut-elle pas la peine ?

Quand l'installation est compacte et que les câbles sont courts.

Que demander à votre installateur sur la protection contre la foudre ?

Cinq questions montrent vite si la protection fait partie du projet ou si elle est une réflexion après coup.

• Quel type de parafoudre côté DC, côté AC et sur les câbles de données, et où exactement ?
• Quelle est la longueur du câble DC des panneaux à l'onduleur, et y a-t-il un parafoudre aux deux extrémités ?
• Le bâtiment a-t-il un paratonnerre, et la distance de séparation avec les panneaux est-elle respectée ?
• Quelle est la résistance de terre mesurée, et comment la mise à la terre reste-t-elle efficace en îlotage ?
• Quels parafoudres pouvez-vous contrôler vous-même après un orage ?

Beaucoup de parafoudres ont une petite fenêtre qui change de couleur quand la cartouche est usée. Demandez où ils se trouvent et ce que signifient les couleurs.

Que se passe-t-il quand vous nous confiez la conception d'un système solaire avec batterie ?

Nous partons de votre site : les bâtiments, les consommateurs et ce qui doit continuer à tourner.

1. Étape 1 : Analyse. Nous listons la consommation, les pointes et les charges critiques. S'il manque des données, nous pouvons d'abord mesurer.
2. Étape 2 : Conception technique. Notre bureau d'études calcule le type, le nombre et la position des panneaux, les onduleurs, les batteries et, si utile, un groupe électrogène.
3. Étape 3 : Installation et mise en service.
4. Étape 4 : Suivi et assistance. Vous suivez la production, la consommation et l'état de charge en temps réel.

Pour les exploitations agricoles, lisez aussi notre article sur l'énergie d'une exploitation agricole. Nos batteries pour entreprises vont des petites installations aux systèmes modulaires jusqu'à 1 MW.