Le cadre – un rôle mécanique
Le cadre des modules photovoltaïques n’a aucune incidence sur l’étanchéité du laminé et sa capacité à faire face aux conditions extérieures. Son rôle est lié à ses caractéristiques mécaniques qui apportent plusieurs bénéfices :
– Manutention
– Stockage
– Mise à la terre
– Fixation
– Résistance aux charges de vent, à la neige…
Mais comme toujours, il ne s’agit pas d’appliquer une recette miracle. Deux modules avec la même épaisseur de cadre peuvent se comporter différemment du fait des choix effectués lors de la conception.
La tendance est aux cadres plus fins
La majorité du coût d’un module solaire réside dans la cellule, et donc dans le silicium. De tous les composants restant (cadre, verre, boîte de jonction, tedlar…), le cadre tient une place significative. Ce n’est donc pas une surprise que de voir depuis plusieurs années l’épaisseur des cadres diminuer. Ils sont fabriqués en aluminium et leur prix est directement lié au poids du métal et au cours de la matière première. Par conséquent, la réduction de l’épaisseur du cadre a un impact direct sur les coûts puisque moins de matière est requise. Pour l’installateur, il y a également un avantage puisque le module sera un peu plus léger.
Ceci étant dit, au fil des années, nous n’avons pas observé de percée majeure dans la technique de cadrage, l’évolution étant lente et tendant vers un plateau. En effet, réduire les coûts consiste à trouver un compromis entre le design et le poids d’aluminium de manière à assurer la fiabilité des propriétés mécaniques des modules.
Mais comme toujours, il ne s’agit pas d’appliquer une recette miracle. Deux modules avec la même épaisseur de cadre peuvent se comporter différemment du fait des choix effectués lors de la conception.
Comparaison des résistances mécaniques
Nous allons partager un test que nous avons réalisé. Nous avons sélectionné un panel de marques dont les modules ont une épaisseur variant de 31 mm à 50 mm afin de les soumettre à des tests de résistance mécanique. Par contre, nous ne dévoilerons pas le nom des marques.
Le tableau ci-dessous résume les différentes étapes du test ainsi que l’écart mesuré, après chaque étape, entre la puissance effective et la puissance nominale.
Une charge de 2400 Pa équivaut à un poids de 400 kg appliqué uniformément sur la face avant du module (1,6 m²) ou à une vitesse de vent de 220 Km/h ou bien encore à ~1.5 m de neige fraîchement tombée sur le module.
Nous pouvons voir que la différence se fait sur les performances électriques. Quand un module doit résister à une forte charge, les propriétés du cadre influencent la capacité du produit à fonctionner correctement. En outre, lors d’événements extrêmes, dont la fréquence augmente à mesure que les conséquences du changement climatique se font sentir, les propriétés électriques des modules peuvent êtres sérieusement endommagés si la conception du cadre est mauvaise. Si cela doit se produire alors que l’installation vient d’être réalisée, alors les rendements seront impactés pour des années.
Conclusion
Tous les modules ne se comportent pas de la même manière lorsqu’on leur applique une charge mécanique et une partie de l’explication vient du design du cadre. Son évolution n’a rien de trivial et devrait toujours être faite rigoureusement pour assurer des performances optimales. Alors qu’on peut avoir tendance à oublier ce composant, il évite en réalité bien des écueils aux installateurs lorsqu’il assure pleinement son rôle :
– l’eau qui gèle à l’intérieur de la cavité pendant l’hiver provoquant la casse du module
– décomposition du cadre à cause d’une mauvaise finition
– perte de rendement (et de satisfaction client) si les charges mécaniques provoquent des dommages électriques
– moins de flexibilité lors de l’installation à cause de restrictions sur les modalités de fixation
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