Suivi de la performance des panneaux solaires PV bifaciales : Défis et opportunités

Le gain bifacial dans les conditions de terrain est l'énergie supplémentaire qui devrait être produite. Cela dépend des conditions environnementales, telles que l'albédo, la température des modules PV et la gestion de la couverture du sol, ainsi que de la disposition et de la topographie du site de production, qui comprend la géométrie de montage et le contrôle du tracker à axe unique. La modélisation et les vérifications expérimentales effectuées au Laboratoire national des énergies renouvelables (NREL) montrent un gain énergétique annuel de 6% pour le PERC et de 9% pour le Si-HJT¹.

Quelques défis

Il est donc clair que les panneaux bifaces présentent des avantages distincts en termes de technologie photovoltaïque déployée sur le terrain en raison de leur gain supplémentaire. Toutefois, les panneaux bifaces présentent leurs propres défis en matière de contrôle des performances. Les performances dépendent de l'environnement du module, par l'albédo et l'ombrage. Elle dépend également du type d'irradiation à un moment donné, par exemple, directe ou diffuse. La surveillance des ressources solaires implique des variables supplémentaires. La mesure des pertes dues à l'encrassement devient compliquée en raison des variations quotidiennes de l'albédo ainsi que d'autres effets de l'ombrage. Ces variables dépendent de la conception de l'installation et des performances du tracker et doivent être surveillées de près. Quelque chose d'aussi élémentaire qu'une mesure de la température de la surface devient discutable en raison de l'ombrage de la surface arrière.

La possibilité d'amélioration

Compte tenu de ces nouvelles exigences, chez Campbell Scientific, nous développons de nouvelles solutions de surveillance spécifiquement pour le suivi des performances bifaciales. Dans cet article, nous partageons nos efforts sur les mesures de température de la surface et sur une nouvelle conception de notre capteur de température robuste et précis. Les nouvelles améliorations comprennent une nouvelle conception de la tête de sonde pour une installation plus facile et un encombrement plus faible par rapport aux modèles précédents.

Nous nous sommes associés à 3M pour choisir un adhésif beaucoup plus puissant afin de maintenir le capteur fixé au module. L'adhésif est si fort que, dans la plupart des cas, il élimine le besoin de ruban adhésif ou de colle supplémentaire, qui avait tendance à couvrir une partie importante de la cellule PV. Alors que cette couverture était acceptable pour les modules monofaciaux traditionnels, les modules bifaciaux ont besoin d'une vue dégagée des rayonnements de la remontée.

Nous avons également amélioré le câble du capteur en utilisant un mince câble en téflon. La section plus fine du câble minimise l'ombrage de la face arrière des cellules photovoltaïques du panneau et augmente la température maximale du capteur. Il est également plus facile de faire passer le câble dans l'espace entre les cellules.

La tête du capteur a été redessinée pour mesurer plus efficacement la température réelle de la feuille arrière. Le refroidissement de la surface est un problème commun observé avec d'autres types de capteurs de température de surface. Pour surmonter ce problème, nous avons utilisé une modélisation thermique minutieuse pour optimiser la conception de la sonde, en favorisant le transfert de chaleur entre la feuille arrière et la tête de la sonde et, en même temps, en empêchant le refroidissement localisé de la surface mesurée. La tête de sonde couvre environ 2 % de la surface de la face arrière d'une cellule de taille normale. Il en résulte un ombrage négligeable de la cellule individuelle.

Toutes ces améliorations du capteur ont été effectuées en conservant la même précision que son prédécesseur, le détecteur de température à résistance (RTD) de classe A. L'incertitude sur la température est de ±0,3°C à 0,4°C dans la gamme de mesure de -40° à +100°C lorsqu'il est mesuré à l'aide de la Centrale de mesure et de contrôle CR1000X. Le nouveau capteur a été mis sur le marché en tant que CS241. Pour répondre aux exigences croissantes de validation des performances, chaque capteur CS241 est livré avec un certificat d'étalonnage traçable par le NIST.

Nos capteurs BOM sont conçus pour vous aider à obtenir les données les plus fiables et les plus précises. Pour trouver le capteur qui serait le plus utile à votre projet, visitez notre page sur la solution Energie solaire ou pour en savoir plus sur le CS241 visitez la page sur le capteur CS241.

Descriptions des images

La première image de l'article montre un capteur CS241 installé sur le terrain, le fil du capteur étant soigneusement acheminé entre les cellules. Cette méthode peut être utilisée sur des panneaux photovoltaïques utilisant des cellules à moitié coupées ou pleines.

La deuxième image de l'article présente un capteur CS241 installé sur un panneau biface avec des cellules à demi coupées. Le capteur est livré avec les attaches spéciales afin d'acheminer proprement les câbles du capteur et les fixer au cadre du module.

Source

Matt Perry, chef de produit technique du groupe des énergies renouvelables chez Campbell Scientific, Inc. a contribué à cet article.

Référence

¹Deline, C., Peláez, S. A., Marion, B., et al., "Bifacial PV System Performance: Separating Fact from Fiction," (presentation at 46^th IEEE Photovoltaic Specialists Conference [PVSC 46], Chicago, Illinois, June 19, 2019). https://www.nrel.gov/docs/fy19osti/74090.pdf