Réduire le nombre de modules solaires par chaîne minimise le risque de points chauds

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D’après pv magazine International

Des chercheurs de l’Université de Surabaya en Indonésie ont mené une étude sur les défauts opérationnels précoces d’une centrale photovoltaïque de 24,9 MW située sur l’île de Sumatra, dans l’ouest de l’Indonésie. L’analyse a commencé en août 2022, lorsque la centrale est entrée en fonctionnement, et s’est terminée en août 2024. Leurs conclusions ont été présentées dans « Identification des défauts opérationnels précoces dans les modules photovoltaïques : une étude de cas d’un système photovoltaïque de 24,9 MWp à Sumatra, Indonésie », publié dans Unconventional Resources.

« La période opérationnelle relativement courte garantit que les défauts observés proviennent principalement de facteurs opérationnels précoces, et non de l’usure prolongée, explique l’auteur principal Elieser Tarigan. Cette recherche vise à catégoriser et quantifier les types de défauts observés, y compris les effets de points chauds, les fissures sur le verre, les défaillances des boîtiers de jonction et le verre embué ou décoloré, afin de comprendre leur impact sur la performance du système ».

Dans l’ensemble, le site de Sumatra comporte 64 140 panneaux photovoltaïques, chacun ayant une capacité de 390 W. Tous sont installés en configuration au sol, où les modules sont connectés en série pour former des chaînes. Chaque chaîne est composée de 30 modules connectés en série. « Lors des observations sur le terrain, la tension et le courant de fonctionnement ont été surveillés et comparés aux spécifications techniques des modules afin d’identifier d’éventuelles irrégularités, poursuit le chercheur. Les observations se sont concentrées sur l’identification des anomalies dans la production d’énergie des chaînes de modules spécifiques. Une chaîne était considérée comme anormale lorsque la production d’énergie affichée par l’onduleur était significativement inférieure aux valeurs théoriques calculées pour la chaîne dans les conditions environnementales données. Ces anomalies ont été ensuite étudiées pour déterminer la présence de défauts de module ».

Ensuite, l’enquête sur les modules spécifiques a inclus des inspections visuelles avec des mesures directes, et des analyses plus approfondies ont été effectuées avec des mesures détaillées et une imagerie thermique. Les données recueillies lors des inspections visuelles et des mesures ont été analysées pour déterminer la prévalence et l’impact de chaque type de défaut. « Les résultats des observations indiquent que, dans les deux premières années de fonctionnement, sur un total de 64 400 modules photovoltaïques installés, environ 678 modules ont présenté des anomalies opérationnelles causées par divers défauts mentionnés précédemment, expliquent les scientifiques. Le taux de défaillance observé, d’environ 1,05 %, souligne l’importance de la surveillance et de la maintenance précoces pour garantir la fiabilité et la longévité des systèmes photovoltaïques ».

Selon les résultats, la plupart des problèmes étaient liés à la formation de points chauds. Plus précisément, 350 défaillances de boîtiers de jonction ont été constatées, 282 cas de fissures sur le verre, 42 cas de gonflement des boîtiers de jonction et sept cas de verre embué ou décoloré. De plus, des cas d’ombrage provenant d’objets environnants tels que des arbres, des poteaux et des bâtiments, ainsi que des effets d’auto-ombrage entre les panneaux photovoltaïques, ont également été identifiés.

« Par l’analyse, il a été démontré que les modules à demi-cellules offrent de meilleures performances que les modules à cellules entières pour atténuer les effets des points chauds grâce à leur courant plus faible par cellule et leur configuration améliorée de diodes de dérivation, réduisant ainsi la dissipation thermique et les pertes d’énergie, conclut l’équipe. De plus, réduire le nombre de modules dans une chaîne diminue efficacement la tension et le courant de la chaîne, minimisant ainsi la gravité des points chauds ».

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