Câbles solaires et connecteurs MC4 : section, connectique, sertissage

Un courant continu circule entre les panneaux solaires et l’onduleur ; dans les installations domestiques, il atteint souvent plusieurs centaines de volts. Les câbles et connecteurs utilisés à cet effet constituent des composants à part entière, régis par leurs propres règles. Cette page explique quel câble convient, comment la section influence les pertes et ce qu’il faut savoir concernant les connecteurs MC4.

Les câbles solaires destinés au circuit en courant continu portent, depuis la norme EN 50618, le marquage H1Z2Z2-K. Selon Helukabel, ils résistent aux intempéries, aux UV et à l’ozone, sont conçus pour des températures comprises entre −40 et +90 °C, sont sans halogène et ignifuges (livre blanc sur les câbles solaires, 2023). Selon Helukabel, la section devrait généralement être d’au moins 4 mm².

Les câbles solaires de la gamme Athilex sont, selon la fiche technique, conçus pour une tension continue de 1,5 kV, comportent un toron en cuivre étamé et sont coupés au mètre ; ils figurent dans la rubrique « Câbles solaires » :

Si le câble repose sur ou contre une surface, la fiche technique indique des valeurs inférieures : pour un câble de 6 mm², respectivement 67 et 57 A. Le rayon de courbure minimal en cas de pose fixe est égal à cinq fois le diamètre du câble.

Les courants d’une chaîne de modules sont bien inférieurs à la capacité de charge des deux sections. Ce sont les pertes qui sont déterminantes : un câble présente une résistance électrique, et de la puissance y est perdue sous forme de chaleur. Plus le câble est long et fin, plus ces pertes sont importantes.

Les calculs s’effectuent à l’aide de la résistance R = longueur / (58 × section) pour le cuivre et de la puissance dissipée P = R × courant². La longueur correspond ici à la somme des lignes aller et retour. Exemple : un câble se trouve à 20 m de l’onduleur, le courant qui le traverse est de 13 A.

Pour une chaîne de 4,5 kWc, cela représente environ 0,6 % ou 0,4 % de la puissance. Il s’agit d’une valeur approximative pour 20 °C ; la fiche technique des câbles indique des résistances de conducteur légèrement supérieures (4 mm² : 5,09 Ω/km, 6 mm² : 3,39 Ω/km), et en fonctionnement, les pertes augmentent avec la température. Pour les courtes distances, une section de 4 mm² suffit ; pour les longues distances, par exemple du toit à la cave, il est recommandé d’opter pour une section de 6 mm². Le dimensionnement est assuré par l’entreprise spécialisée en électricité.

Le MC4 est à l’origine un connecteur de la marque Stäubli. De nombreux autres fabricants proposent des connecteurs qualifiés de « compatibles MC4 ». À ce sujet, Stäubli précise dans ses notices de montage : ne connectez jamais la fiche ou la prise d’un connecteur Stäubli à la prise ou à la fiche d’un autre fabricant. Selon Stäubli, les connexions ainsi réalisées perdent leur certification CEI et UL. Les normes relatives à l’installation des systèmes photovoltaïques, CEI 62548 et CEI 60364-7-712, exigent également que les fiches et prises raccordées soient du même type et proviennent du même fabricant.

Concrètement, cela signifie que si le module est équipé d’un connecteur Stäubli MC4 ou MC4-Evo 2, le câble doit comporter le connecteur correspondant de Stäubli. Selon Stäubli, les connecteurs Stäubli MC4 et Stäubli MC4-Evo 2 sont compatibles entre eux. Avant l’achat, vérifiez quel type de connecteur est monté sur le module, soit directement sur celui-ci, soit dans sa fiche technique.

Les connecteurs Stäubli sont disponibles pour différentes sections et différents diamètres de câble. Pour le MC4-Evo 2, la notice de montage mentionne les inserts d'étanchéité suivants :

Le diamètre extérieur de votre câble est indiqué dans sa fiche technique. Pour le MC4 d’origine, d’autres plages s’appliquent ; elles figurent dans la notice de montage de Stäubli. Les fiches et les prises pour 4 et 6 mm² sont identiques, celles de 10 mm² sont spécifiques. La gamme comprend les inserts d'étanchéité I et II ; les câbles solaires de 4 et 6 mm² (5,4 et 6,2 mm respectivement) sont compatibles avec l'insert I.

• Qui : Selon Stäubli, seuls un électricien qualifié ou une personne ayant reçu une formation en électrotechnique sont autorisés à monter les connecteurs et à mettre l’installation en service.
• Outillage : Stäubli impose l’utilisation exclusive d’outils homologués par Stäubli. Il s’agit notamment de la pince à sertir équipée du locator adapté, contre lequel le toron vient buter lors de l’insertion, de la broche de contrôle permettant de vérifier la bonne mise en place du contact, ainsi que de l’outil de montage et de déverrouillage.
• Dénudage et serrage : pour le MC4-Evo 2, la notice indique une longueur de dénudage de 6,0 à 7,5 mm et un couple de serrage du presse-étoupe de 4,0 Nm pour 4 mm² et de 3,5 Nm pour 6 mm² ; le tableau figurant dans la notice pour le câble utilisé fait foi.
• Montage unique : selon Stäubli, un connecteur n’est monté qu’une seule fois et n’est pas modifié par la suite.
• Ne pas déconnecter sous tension : les connecteurs sont montés hors tension et ne doivent pas être déconnectés sous tension ; leur ouverture nécessite l’utilisation de l’outil de déverrouillage.

Les outils et accessoires se trouvent dans la rubrique « Outils pour l’installation photovoltaïque ».

Les connecteurs en Y permettent de raccorder deux chaînes de modules en parallèle à une entrée de l’onduleur. Selon Stäubli, ces répartiteurs ne doivent pas être branchés directement sur le raccordement de l’onduleur ; un câble muni de connecteurs doit être intercalé entre les deux.

Si plusieurs chaînes sont montées en parallèle, un courant inverse pouvant circuler dans une chaîne en cas de défaut peut dépasser la capacité admissible des modules. C’est pourquoi plusieurs fabricants de modules prescrivent l’installation d’un fusible de chaîne à partir de trois chaînes montées en parallèle. La capacité de courant inverse indiquée dans la fiche technique de votre module fait foi. Stäubli propose à cet effet des câbles avec fusible intégré, disponibles dans la gamme en 15 et 20 A.

Pour savoir comment les modules, les onduleurs et les systèmes de stockage s’associent, consultez la rubrique « Concevoir une installation photovoltaïque » ; pour savoir quel onduleur convient, consultez la rubrique « Onduleurs hybrides, onduleurs de chaîne ou micro-onduleurs : lequel choisir ? ».