Un outil pour mesurer des facteurs d’inadéquation au niveau des cellules PV

Des chercheurs de l’Instituto Superior Técnico du Portugal ont mis au point un outil permettant de simuler l’utilisation de panneaux photovoltaïques dans des conditions d’inadéquation. Ce dispositif tient compte de différents facteurs de conditions non uniformes, en plus des variations d’irradiation et de température.

L’outil a été validé dans des conditions de test standard, avec des températures de cellules de 25 degrés et un rayonnement de 1 000 W/m2 sur un module PV de 72 cellules fabriqué par la société chinoise Suntech. Les scientifiques ont examiné 15 scénarios différents d’inadéquation, y compris l’ombrage partiel et, surtout, les défaillances de court-circuit des cellules PV.

Les universitaires affirment qu’il s’agit de la première tentative de comparaison de courbes expérimentales similaires avec des simulations basées sur le modèle de circuit équivalent à une seule diode, en utilisant des paramètres de base de données prédéfinis. Ces paramètres — qui concernent des centaines de modules solaires disponibles dans le commerce — sont à consulter sur le site web de la PV Performance Modeling Collaborative, géré par Sandia National Laboratories et PVSyst.

« Outre la consultation des bases de données, un ensemble de paramètres de référence pour chaque modèle a été estimé sur la base des courbes I-V mesurées dans des conditions uniformes », souitiennent les scientifiques qui affirment avoir obtenu des courbes I-V expérimentales dans des conditions d’inadéquation

« Pour chaque courbe, l’erreur concernant la position du point de puissance maximale et la divergence de la forme de la courbe ont été observées », expliquent-ils. « Pour obtenir des courbes I-V lisses avec toutes les nuances pertinentes, nous les avons tracées avec une centaine de pas de tension égaux, entre 0 et la tension de circuit ouvert. Pour les réseaux avec une tension de circuit ouvert plus importante, le nombre de pas doit être augmenté pour conserver le pas de tension en dessous de 2 V ».

Les tests ont montré l’efficacité de l’outil pour simuler des systèmes photovoltaïques de petite taille avec peu de chaînes de modules : ce qui correspond généralement au type de réseau relié à des onduleurs en chaîne ou à des boîtiers combinés. « Pour les grands réseaux, une résolution plus faible devrait être utilisée afin de maintenir un temps de traitement raisonnable », précisent les chercheurs.

D’après les scientifiques, l’outil peut être mis en oeuvre, il est reproductible et utile pour comprendre les impacts des pannes sur les chaînes PV. Il pourrait également être utilisé pour développer, de plus en plus efficacement, des algorithmes de suivi du point de puissance maximale. Les chercheurs ont décrit leur travail dans l’article A complete framework for the simulation of photovoltaic arrays under mismatch conditions, récemment publié dans la revueSolar Energy.