Comment un EPC solaire commercial a réduit de 40 % le temps d'installation d'arrêt rapide

Contexte du client

Basée à Austin, au Texas, cette entreprise d'ingénierie, d'approvisionnement et de construction (EPC) solaire est spécialisée dans les systèmes photovoltaïques sur toit pour les centres de distribution et les entrepôts logistiques. L'entreprise installe 20 à 30 systèmes chaque année, allant de 300 kW à 800 kW. La plupart de ces toits se trouvent dans des juridictions qui ont adopté la révision 2020 du Code national de l'électricité, ce qui signifie que chaque système doit disposer d'une solution d'arrêt rapide répertoriée qui réduit la tension au sein du générateur à ≤ 80 V dans les 30 secondes suivant le démarrage.

Avec une équipe de terrain de 14 personnes à temps plein et un cycle de projet moyen de deux mois, l'équipe avait besoin d'une approche d'arrêt rapide, à la fois conforme au code et suffisamment simple pour poursuivre l'installation sur plusieurs sites de travail. La solution précédente fonctionnait, mais elle entraînait des coûts cachés qui n'apparaissaient dans la nomenclature que tard dans le calendrier.

Défis liés à la précédente configuration d'arrêt rapide

L'entreprise a spécifié un système d'optimisation de puissance au niveau du module pour un arrêt rapide. Chaque boîtier nécessitait une liaison de communication propriétaire vers une passerelle centrale, et la passerelle nécessitait un câble Ethernet séparé et une ligne de commande 24 V CC vers la zone de l'onduleur. Sur un toit de 400 kW comportant plus de 900 modules, cela signifiait tirer un câblage basse tension supplémentaire le long de chaque rangée de modules et le terminer à trois emplacements de passerelle distincts.

Les techniciens sur le terrain ont passé plus de temps à installer et à dépanner ces liaisons de communication qu'au câblage des chaînes CC. De longs câbles font parfois tomber des signaux, ce qui amène le contrôleur d'arrêt de l'onduleur à signaler un défaut. Même lorsque la baie était sûre, des échecs de communication intermittents déclenchaient de fausses alarmes et des inspections ratées. Un projet a nécessité quatre visites sur site avant que l'AHJ locale n'accepte le test de timing d'arrêt. Les délais supplémentaires de main d'œuvre, de retouche et d'inspection ont ajouté 0,045 $ par watt au coût d'installation de l'entreprise.

Pourquoi le dispositif d'arrêt rapide de contrôle de ligne électrique Soutya 24 V CC ?

Lors de l’évaluation des alternatives, l’équipe EPC a comparé trois options :

• Le passage à des micro-onduleurs avec arrêt rapide intégré a nécessité le remplacement de l'ensemble de la plate-forme d'onduleur et a considérablement augmenté le coût des composants.
• Le maintien des optimiseurs de puissance mais l'embauche d'une équipe électrique plus nombreuse n'ont pas résolu le problème fondamental de fiabilité des câbles de communication.
• L'utilisation du dispositif d'arrêt rapide de contrôle de ligne électrique Soutya 24 V CC a complètement éliminé le bus de communication séparé.

Le dispositif Soutya envoie la commande d'arrêt via le câble d'alimentation CC existant, en utilisant un signal de ligne électrique 24 V CC pour communiquer avec les émetteurs au niveau du module. Il n'y a pas de connexion Ethernet supplémentaire ni de ligne de capteur basse tension séparée. Le boîtier se monte à chaque point de regroupement de chaînes et se connecte à un onduleur de chaîne standard. Un seul contrôleur peut gérer plusieurs chaînes, ce qui réduit le nombre de boîtiers de commande nécessaires par toit.

Un autre facteur décisif était la compatibilité. L'EPC était déjà standardisé sur une marque d'onduleurs string, et l'appareil Soutya fonctionne avec des onduleurs qui n'ont pas d'arrêt rapide intégré. Cela a permis à l'entreprise de conserver son stock d'onduleurs et la conception de ses transformateurs existants, évitant ainsi un recâblage coûteux de chaque projet.

Implémentation et déploiement

Le premier déploiement a eu lieu sur un toit commercial plat de 410 kW à Dallas. Le déploiement s'est déroulé en deux phases sur trois semaines :

• Première phase : remplacement des trois systèmes de passerelle de type optimiseur par deux boîtiers de commande Soutya au niveau des principaux panneaux de combinaison CC.
• Phase deux : installation des émetteurs au niveau du module Soutya correspondants et terminaison sur les cosses du câble CC existantes sans tirer une nouvelle ligne de communication.
• Ensuite, l'équipe a câblé le dispositif de verrouillage de déconnexion CA, qui déclenche l'arrêt chaque fois que le côté CA de l'onduleur est hors tension.

Un obstacle est apparu lors du test d’arrêt initial. Une connexion à la terre faible a fait perdre de la force au signal de commande de la ligne électrique CC près de l’extrémité d’une longue chaîne. L'ingénieur d'application de Soutya a conseillé d'installer un filtre de signal intégré de 10 m à l'extrémité de cette chaîne. Cela a résolu le problème en moins d'une heure. Après le réglage, le test d'arrêt a mesuré 8 V au niveau du connecteur principal du module en 22 secondes, confortablement en dessous de la limite de 80 V.

Résultats quantifiés

L'entreprise a suivi 18 systèmes de toiture terminés après la première année d'utilisation du dispositif d'arrêt rapide Soutya. Résultats mesurés par rapport à l’approche précédente :

• Temps d'installation en baisse de 43 %- la durée moyenne de travail pour une installation à arrêt rapide est passée de 21 heures par projet de 400 kW à 12 heures, réduisant ainsi une journée complète du planning.
• Échecs de reprise et d’inspection jusqu’à zéro- les 1,4 échecs d'inspection précédents par système imputables à des erreurs de communication sont tombés à zéro dans l'ensemble des 18 systèmes.
• Coût d'installation en baisse de 35 %- le total des pièces et de la main d'œuvre pour la conformité à un arrêt rapide est passé de 0,048 $ par watt à 0,031 $ par watt. Sur un projet de 400 kW qui s'est traduit par 6 800 $ d'économies importantes.

Ces gains ont permis à l'EPC d'absorber une augmentation ultérieure du prix des matériaux sans modifier son prix d'offre, et le calendrier de construction raccourci a amélioré la livraison à temps pour les locataires de l'entrepôt qui avaient besoin que leurs toits soient opérationnels.

Témoignage client

"Auparavant, l'arrêt rapide au niveau des modules constituait notre plus gros travail sale", a déclaré le vice-président des opérations de l'entreprise. "Le dispositif de contrôle de ligne électrique Soutya 24 V CC a éliminé une couche de complexité de l'ensemble du système. Nous ne tirons plus de fils de données supplémentaires et nous n'avons pas eu une seule panne de communication d'arrêt depuis notre changement."

Leçons et recommandations

Trois leçons de ce projet ressortent pour les autres installateurs :

• Recherchez une solution qui réutilise le câblage existant.Le contrôle des lignes électriques évite le câble de communication dédié, ce qui est précieux pour les projets de rénovation et les longues portées de toit.
• Confirmez rapidement la compatibilité avec la marque spécifique de votre onduleur.Le premier test pilote avant de s'engager dans un achat complet a épargné à l'équipe des mois de dépannage plus tard.
• Mesurez le coût total de la conformité, et non le prix des pièces.L’économie de 6 800 $ sur la main-d’œuvre et les retouches par projet représentait plus que la différence totale dans le coût des composants.

Si l’équipe pouvait relancer le projet, elle placerait le filtre d’intensité du signal sur le dessin de conception dès le début pour toute chaîne de plus de 300 m. Néanmoins, l’ajustement mineur était le seul problème rencontré sur les 18 installations.

Références

• NEC 690.12 (NFPA 70), Arrêt rapide des systèmes photovoltaïques dans les bâtiments, édition 2020.https://www.nfpa.org/70
• CEI 60947-1, Appareillage basse tension - Partie 1 : Règles générales.https://webstore.iec.ch/publication/6123