Comment le comportement sous faible irradiation impacte le productible des modules
L’importance accrue accordée à la notion de productible a suscité l’utilisation dans les présentations et fiches technique des fabricants de modules photovoltaïques d’un terme généralement confiné aux papiers de recherche – comportement sous faible irradiation (en anglais “low light behavior”). Dans ce post, nous aimerions donner une meilleure compréhension du phénomène et en comprendre l’importance pour les développeurs et propriétaires de centrales.

Les limites des valeurs STC pour évaluer le comportement d’un module
Comme chacun le sait, la puissance des modules photovoltaïques est obtenue en testant le module sous des Conditions Standard de Test (STC) qui sont les suivantes :
– 1000W/m² d’irradiation
– Air Mass : 1.5G
– Température : 25°C

 

Comme tous les tests, il est nécessaire d’établir des critères afin de pouvoir établir un standard et réaliser des comparaisons. Mais il est également important de comprendre les limites de ces tests, notamment lorsqu’on les compare à des conditions d’utilisation qui sont différentes. Le cas récent lié au scandale des émissions de CO2 dans le secteur automobile en donne un bon exemple.

 

La principale limite associée aux conditions STC est évidemment le niveau d’irradiation. En effet, les modules sont testés sous une irradiation de 1000W/m² alors qu’ils vont en réalité fonctionner dans une large gamme d’irradiation tout au long de l’année comme illustré pour la ville de Paris ci-dessous.

Des différences de productible annuel jusqu’à 10% ont pu être observées

Le comportement sous faible irradiation en pratique
La notion de comportement sous faible irradiation apporte plus de réponses concernant le comportement attendu d’un module sous différentes irradiations ce qui au final va influencer le productible énergétique et donc la viabilité financière du système PV.
Nous savons que le courant d’un panneau solaire baisse quasiment linéairement avec la baisse de l’irradiation et que le voltage suit une baisse logarithmique. Pourtant, tous les modules ne se comportent pas de la même manière.

 

Le graphique ci-dessous est issu d’un rapport commandé par Sunpower et réalisé par une société d’ingénierie. Il fournit une bonne illustration visuelle des différences qui apparaissent aux différents niveaux d’irradiation.

Le mérite de ce genre d’étude est également de visualiser que la tentation de penser que tous les modules se valent est probalement confortable mais de manière certaine simpliste.

 

Quel origine?
Le comportement sous faible irradiation d’un module photovoltaïque est principalement expliqué par le niveau des résistances shunt et série de la cellule, cette dernière étant causée par le courant circulant entre l’émetteur et la base, la résistance causée par les contacts métalliques et le silicium et la résistance liée aux contacts à l’avant et à l’arrière de la cellule.

 

Pas un seul comportement sous faible irradiation
Le comportement sous faible irradiation varie entre les types de cellules et d’un fabricant à l’autre, même sur un même type de cellule [2]. Des différences de productible annuel jusqu’à 10% ont pu être observées, ce qui a un impact significatif sur la rentabilité financière du projet.

 

Implication pour les développeurs de projet – attention aux fiches techniques
La première implication pour quiconque choisit et installe des modules est que deux produits avec des fiches techniques similaires ne fourniront pas des productibles similaires.

Ce qui amène à la seconde implication qui est elle un challenge. Il est lié à la simulation de la production. On compte nombre d’outils de simulation sur le marché. Alors qu’il y a des tolérances et qu’il n’est évidemment pas conseillé de prendre les résultats à la lettre au kWh près, la thématique du comportement sous faible irradiation vient s’ajouter à cela. Les outils de simulation reposent principalement sur des modèles de résistance shunt et série standard ce qui ne rend pas possible la prise en compte des différences entre modules.

Pour ceux qui dimensionnent des projets, il est donc prudent de collecter un maximum d’informations et de construire sa propre expérience avec des données réelles et des comparaisons afin de développer un maximum de connaissance et de compréhension.

 

 

 

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Sources

[1]: Roberto S. Faranda, Hossein Hafezi, Sonia Leva, Marco Mussetta and Emanuele Ogliari, The Optimum PV Plant for a Given Solar DC/AC Converter, 2015, Energies

 

[2]: ]: P. Grunow, S. Lust, D. Sauter, V. Hoffmann, C.Beneking, B.Litzenburger, L. Podlowski, Weak light performance and annual yields of PV modules and systems as a result of the basic parameter set of industrial solar cells, 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, 7-11 June 2004, Paris, France