D’après pv magazine International
Un groupe de recherche composé de scientifiques d’Arabie Saoudite et du Royaume-Uni a mené une expérience d’un an pour analyser l’impact de la poussière et de l’angle de tilt sur la performance des modules photovoltaïques (PV) dans un environnement désertique. Les chercheurs ont découvert que l’intensité des pluies, la poussière, les tempêtes de sable et la couverture nuageuse jouent un rôle clé dans la performance des modules solaires. Les résultats ont été publiés dans l’article “Impact of dust and tilt angle on the photovoltaic performance in a desert environment“, dans Solar Energy.
« La nouveauté de cette recherche réside dans son focus sur l’impact combiné de l’accumulation de poussière et des angles de tilt sur la performance des modules photovoltaïques dans un environnement désertique, spécifiquement dans la ville de Jeddah », a déclaré le Dr Mansour Alzahrani, auteur correspondant, à pv magazine. Le chercheur a participé à l’étude aux côtés de scientifiques issus de l’Université de Taïf, de l’Université King Abdulaziz en Arabie Saoudite et de l’Université de Southampton au Royaume-Uni.
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« Jeddah est l’une des zones d’accumulation de salissures les plus extrêmes au monde, à savoir la région Moyen-Orient et Afrique du Nord (MENA) et l’Asie centrale, a expliqué le groupe. La ville se caractérise par un environnement désertique avec des températures élevées, peu de précipitations, des conditions de sécheresse et des vents qui provoquent des tempêtes de poussière et de sable ».
Configuration de l’expérience
L’installation expérimentale comprenait sept paires de modules photovoltaïques installés dans la ville de Jeddah à des angles de 0°, 15°, 25°, 45°, 60°, 75° et 90°. Un panneau de chaque paire était nettoyé tous les jours, tandis que l’autre accumulait la poussière tout au long de l’année.
Au cours de la période de test de 12 mois, la performance des modules photovoltaïques a été surveillée et enregistrée sur une base minute. De plus, un système de surveillance de la qualité de l’air mesurait les particules en suspension dans l’air (PM), permettant de corréler les événements de poussière avec les variations de performance. Pour une analyse plus approfondie, l’équipe a également marqué les périodes de pluie légère, de tempêtes de poussière, de fortes pluies, d’accumulation de poussière à long terme et de journées nuageuses.
Les panneaux photovoltaïques étaient basés sur des cellules polycristallines et avaient une puissance nominale de 10 W chacun. Tous les panneaux étaient orientés vers le sud sur des poteaux de 150 cm. Les panneaux nettoyés étaient installés à une hauteur de 80 cm, tandis que ceux accumulant la poussière étaient installés au-dessus. Un écart de 120 cm était maintenu entre chaque paire de panneaux inclinés. Les modules à angle de 90° ont rencontré des problèmes techniques, ce qui a entraîné leur élimination partielle de l’analyse.
Image : Taif University, Solar Energy, CC BY 4.0
« Les résultats ont révélé que l’accumulation de poussière réduisait considérablement la production d’énergie, avec une réduction allant jusqu’à 80,4 % observée après 183 jours sans pluie pour un module à un angle de 0°, a indiqué l’équipe. La pluie a beaucoup aidé à nettoyer les modules photovoltaïques en éliminant naturellement l’accumulation de salissures, en particulier sur ceux ayant des angles plus inclinés. Cependant, des pluies de faible intensité (<1 mm/jour) ont augmenté l’accumulation et l’adhérence de la poussière, provoquant une cimentation sur le module à un angle de 0° ».
Image : Taif University, Solar Energy, CC BY 4.0
Selon les résultats, tout au long de l’année, l’angle de 25° a maintenu les meilleurs résultats en termes de poussière, avec une production médiane de 4,76 W. Cela représente une production d’énergie normalisée de 0,73 sur la période de 12 mois. Les angles de 0°, 15°, 45°, 60°, 75° et 90° ont produit respectivement 0,5, 0,61, 0,65, 0,48, 0,37 et 0,23. L’angle de 25° a également gardé la tête dans la période sèche, avec une production médiane de 4,28 W. En revanche, pendant la période pluvieuse, les panneaux à 45° ont montré les meilleures performances, avec une production médiane de 6,05 W.
« Cette étude a mis en évidence le rôle crucial des facteurs environnementaux, tels que l’intensité des pluies, la poussière, les tempêtes de sable et la couverture nuageuse, sur la performance des modules photovoltaïques, ont conclu les chercheurs. En identifiant l’angle de tilt optimal et en comprenant les schémas environnementaux, cette recherche a fourni des lignes directrices précieuses pour améliorer l’efficacité et la longévité des installations de panneaux solaires dans les environnements désertiques ».
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