D’après pv magazine Allemagne
Sur le toit de l’Institut de recherche pour l’énergie solaire (ISFH) à Hameln en Allemagne, on peut voir des modules solaires dotés de composants de communication qui, après installation, se sont connectés en maillage, formant un réseau global constitué de différents sous-réseaux. D’après une déclaration de l’ISFH, cette solution mise au point dans le cadre du projet Voyager-PV par différents partenaires scientifiques et industriels et testée à présent en conditions réelles, est essentiellement destinée à des applications de photovoltaïque intégré au bâtiment.
Il s’agit d’un domaine où l’on rencontre souvent des petites surfaces, aux orientations différentes ou ombragées, et où des composants électroniques, intégrés ou non au module, sont particulièrement utiles. De cette façon, chaque module peut être piloté et contrôlé de manière individuelle en fonction de l’évolution des conditions de luminosité. Parallèlement, comme pour toute installation, le système dans son ensemble doit être accessible de l’extérieur, par exemple par le gestionnaire du réseau.
Améliorer la fiabilité, augmenter le rendement, baisser les coûts
Démarré en mars 2020, le projet commandé par le ministère fédéral allemand de l’Économie et de la Protection du climat s’inscrit dans le cadre du développement de nouvelles solutions de photovoltaïque intelligent. D’après Jens Friebe, coordinateur du projet travaillant à l’Université Leibniz de Hanovre, l’idée est à l’origine « d’intégrer directement les onduleurs et les technologies numériques dans le module solaire afin d’améliorer la fiabilité et d’augmenter le rendement tout en baissant les coûts ». Pour ce qui est du temps d’installation, il est considérablement réduit lorsque les composants d’une telle installation communiquent entre eux sans fil et que le réseau nécessaire pour ce faire est facilement accessible et peut être étendu de manière flexible. Quant à la question de la réduction des coûts, une fabrication en série peut tout à fait la régler.
Le module solaire entièrement intégré mis au point pour le projet Voyager-PV est équipé d’un micro-onduleur intégré ainsi que d’une technologie de radiocommunication fonctionnant sur la fréquence 2,4 GHz utilisable sans licence. Cette dernière permet au module et aux autres composants (par exemple depuis les passerelles de communication) de se connecter entre eux, et ainsi à la topologie du maillage de se structurer de manière autonome. Les mises à jour des logiciels s’effectuent elles aussi sans fil au sein du maillage.
Les antennes à fentes nécessaires à la communication sont alimentées de manière capacitive par le biais d’un circuit imprimé au dos du module. Différents partenaires du projet ont travaillé à l’élaboration des divers composants en fonction de leur spécialité. Ainsi, l’entreprise d’ingénierie WHO Ingenieurgesellschaft était responsable de la technologie radio, tandis que la solution comportant une antenne à fentes au lieu d’une antenne supplémentaire sur chaque onduleur a été mise au point par l’Institut pour la technique des hautes fréquences et des systèmes de radiocommunication de l’Université Leibniz de Hanover. L’entreprise Optimel s’est chargée de la partie encapsulage des composants électroniques.
Les diodes de dérivation supprimées
Dans la pratique, l’électronique de puissance a été aussi connectée directement dans le module à chaque string de cellules solaires, ce qui, d’après Henning Schulte-Huxel de l’ISFH, a aussi permis de supprimer les diodes de dérivation (courantes dans les modules solaires) ainsi que les éventuelles défaillances qui y sont liées ; le tout pour un rendement énergétique plus élevé.
Les travaux dans le domaine de l’électronique de puissance ont été menés à l’Institut pour les systèmes de transmission et l’électronique de puissance de l’Université Leibniz de Hanovre, et l’onduleur utilisé est équipé d’un semi-conducteur au nitrure de gallium (GaN). SMA Solar Technology a aussi apporté son expertise dans le domaine des onduleurs et de l’ingénierie des systèmes, tandis que l’Université de Stuttgart a participé à la partie « fiabilité » du projet. Enfin, l’ISFH était responsable de la recherche en matière de technologie des modules.
D’après les informations fournies par l’ISFH, l’installation de démonstration de Hameln émet depuis mai et le système permet de contrôler l’électronique de puissance et de lire certaines données opérationnelles comme le courant et la tension dans le module, ou encore la température. « Dans le réseau en maillage réalisé par l’ISFH, la stabilité et l’auto-optimisation par communication entre plusieurs modules photovolaïques ont pu être démontrées », précise le bilan intermédiaire.
Traduction assurée par Christelle Taureau
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