Le coffret DC photovoltaïque joue un rôle essentiel dans la sécurité et la performance d’une installation solaire. Situé entre les panneaux et l’onduleur, il assure la protection, la coupure et la distribution du courant continu. Un coffret mal adapté ou mal dimensionné peut provoquer des surchauffes, des pertes de rendement, voire des incidents graves comme des arcs électriques ou des départs de feu.
Dans cet article, je vous explique comment dimensionner un coffret DC de façon rigoureuse et professionnelle. Vous verrez quels sont les critères techniques à prendre en compte, les normes à respecter, les composants à sélectionner, et comment adapter votre coffret à chaque configuration photovoltaïque.
1. Comprendre les spécificités du courant continu en photovoltaïque
a. Tension, intensité et régime de fonctionnement
Dans un champ solaire, le courant continu est la forme native d’énergie produite par les modules photovoltaïques. Il s’agit d’un courant unidirectionnel, souvent à forte tension (de 600 à 1 500 V DC) et à intensité variable selon le nombre de strings raccordés en parallèle. Le bon dimensionnement du coffret DC repose donc sur une connaissance précise des paramètres électriques de l’installation : tension à vide (Voc), tension en charge (Vmp), courant de court-circuit (Isc), courant de fonctionnement (Imp), et éventuellement le courant inverse admissible des modules.
b. Comportement en cas de défaut : arc électrique, surchauffe, retour de courant
Contrairement au courant alternatif, le courant continu ne s’annule pas périodiquement. Cela rend son interruption plus complexe et plus dangereuse. En cas de défaut (retour de courant, court-circuit, surtension), le risque d’arc électrique est très élevé. Ce type d’incident peut entraîner des échauffements localisés, la dégradation des isolants, voire un départ de feu. Il est donc impératif de s’appuyer sur des composants spécifiquement conçus pour le courant continu et d’assurer des distances d’isolement internes conformes aux normes.
2. Choix des composants internes : protections et accessoires
a. Disjoncteurs ou fusibles DC
Les dispositifs de protection contre les surintensités doivent être dimensionnés en fonction du courant de court-circuit prévisible, du type de modules, du nombre de strings, et de la structure du champ. Le calibre des disjoncteurs ou des fusibles doit être compris entre 1,25 et 1,5 fois le courant Isc. Les disjoncteurs DC doivent présenter une courbe de déclenchement adaptée, et être homologués pour une utilisation en courant continu à la tension nominale.
b. Parafoudres DC
Les parafoudres protègent l’installation contre les surtensions transitoires liées aux orages ou aux manœuvres sur le réseau. Dans une installation photovoltaïque, le parafoudre doit être positionné au plus près de l’onduleur ou du point d’injection. Il doit être dimensionné en fonction de la tension crête Ucpv (tension à vide des modules en conditions extrêmes) et respecter les normes CEI/EN 61643. On choisira généralement un modèle de type 2, voire de type 1+2 pour les sites très exposés.
c. Sectionneurs et interrupteurs-sectionneurs
La maintenance en sécurité exige la mise hors tension du circuit DC. Les sectionneurs doivent être capables d’assurer une coupure en charge sous tension continue, ce qui implique un dispositif à coupure rapide et à chambre d’extinction d’arc. Ils doivent être conformes à la norme NF EN 60947-3. Leur pouvoir de coupure doit être évalué à partir du courant de court-circuit et du nombre de strings raccordés.
d. Borniers, connectiques, barres cuivre
Ces composants doivent être sélectionnés pour résister aux échauffements internes et offrir un bon comportement dans la durée. Les bornes doivent être compatibles avec les sections de câble utilisées (souvent 4 mm², 6 mm² ou 10 mm²), avec un serrage efficace et une résistance électrique faible. Les barres cuivre doivent être surdimensionnées pour éviter toute montée en température supérieure à 45°C.
3. Dimensionnement thermique et protection mécanique
a. Enveloppe : matériau, indice de protection, tenue aux UV
Le coffret doit présenter un degré d’étanchéité IP65 minimum pour une installation en extérieur, ainsi qu’une bonne résistance aux chocs (IK08 ou IK10). Le choix du matériau (polycarbonate, polyester renforcé, métal peint, inox) dépend de l’environnement d’installation : bord de mer, zone industrielle, toiture en plein soleil…
b. Dissipation thermique et gestion des échauffements
Il est recommandé de calculer la dissipation thermique totale du coffret en fonction des pertes Joule des composants (fusibles, disjoncteurs, connecteurs). Si l’installation est en plein soleil, ou en ambiance chaude, une ventilation naturelle (grilles d’aération) ou active (ventilateurs) peut être nécessaire. Des dissipateurs passifs ou des écrans thermiques peuvent aussi être prévus.
c. Volume utile, ergonomie de câblage et accessibilité
Un bon coffret DC doit offrir suffisamment de place pour le câblage, les entrées de presse-étoupes, les accessoires de repérage et les éventuelles extensions. Une surdensité de composants entraîne une mauvaise aération et complique les opérations de maintenance. L’accessibilité des bornes et le dégagement des conducteurs doivent être optimisés.
4. Normes et obligations réglementaires à respecter
a. NF C 15-712-1
Cette norme réglemente les installations photovoltaïques raccordées au réseau public de distribution. Elle impose :
- une séparation physique et fonctionnelle entre les circuits AC et DC,
- l’utilisation de composants certifiés DC,
- l’intégration de parafoudres et de dispositifs de coupure,
- le repérage clair des conducteurs et des coffrets.
Pour approfondir ce sujet, voir notre article « NF C 15-712-1 : Ce que la norme impose pour vos shelters photovoltaïques »
b. Autres normes : CEI 61439-2, UTE C15-712-2
La CEI 61439 impose des tests de tenue diélectrique, d’échauffement, de tenue mécanique et de continuité de masse pour les ensembles d’appareillage basse tension. Elle concerne les armoires et coffrets industriels assemblés. L’UTE C15-712-2 précise les prescriptions d’installation et de sécurité en complément de la NF C 15-712-1.
5. Adapter le coffret DC à chaque projet photovoltaïque
a. Nombre de strings, courant maximal, architecture du champ
Le nombre d’entrées, leur intensité, les regroupements de strings et la présence de diodes de protection influencent directement la conception du coffret DC. Plus il y a de circuits à raccorder, plus le coffret doit être modulable, avec des bornes accessibles et une logique de repérage claire. Il faut également prévoir la possibilité de mesures ou de monitoring individuel.
b. Environnement d’installation : local technique, extérieur, shelter
Dans un local ventilé ou climatisé, les contraintes thermiques sont réduites. Sur une toiture ou en extérieur, il faut tenir compte des UV, de l’humidité, de la poussière et des variations de température. Dans un shelter préfabriqué, on optimise l’encombrement, la ventilation interne et la maintenance centralisée. Voir aussi notre dossier : Critères techniques pour le dimensionnement d’un shelter photovoltaïque
c. Coffret pré-câblé ou sur mesure ?
Les coffrets pré-équipés conviennent pour les petites installations répétitives, avec un cahier des charges standard. En revanche, les installations industrielles, agricoles ou tertiaires nécessitent très souvent un coffret sur mesure : adapté au site, aux contraintes du client, au matériel en place.
6. Un coffret à la hauteur de l’installation
Le coffret DC n’est pas un simple boîtier de protection. Il joue un rôle clé dans la performance globale de l’installation photovoltaïque. Son bon dimensionnement, tant électrique que thermique et mécanique, conditionne la sécurité, la durabilité et la facilité de maintenance de votre système. En cas de doute, n’hésitez pas à faire appel à un expert ou à prévoir une version personnalisée, parfaitement adaptée à votre configuration.
Chez Technideal, nous concevons et assemblons des coffrets DC photovoltaïques sur mesure adaptée à vos projets. Contactez nos équipes techniques pour étudier ensemble votre cahier des charges et trouver la solution la plus sûre et efficace pour vos installations solaires.
