Banc d’essai : centrale photovoltaïque flottante vs panneaux solaires terrestres

Des scientifiques de l’université SMBA au Maroc ont développé un nouveau modèle pour analyser et comparer les performances électriques et thermiques des systèmes photovoltaïques flottants et des centrales solaires terrestres.

Ils ont présenté leur méthodologie de test dans le rapport “Design and construction of a test bench to investigate the potential of floating PV systems“, qui a été récemment publié dans le Journal of Cleaner Production. Ils ont déclaré que leur approche vise aussi à évaluer différents angles d’inclinaison, afin de déterminer l’angle optimal pour les installations flottantes.

“La structure de support, qui sert à fixer les panneaux PV sur l’unité flottante, est conçue de manière à avoir la possibilité de faire varier l’angle d’inclinaison de 0° à plus de 50°”, a expliqué le groupe de recherche. Le système flottant a été installé sur un bassin, et le système PV terrestre de référence a été installé à proximité.

Les deux installations avaient chacune une puissance de 87,5 W, les panneaux étant disposés en deux chaînes parallèles, chacune formée de deux modules. Les panneaux des deux systèmes ont les mêmes caractéristiques électriques et sont de la même taille, soit 55 cm x 28 cm.

“Les modules (PV flottants et PV terrestres) sont initialement inclinés de 30°, ce qui correspond à l’angle d’inclinaison optimal conduisant à la production annuelle d’électricité la plus élevée à Fès”, ont-ils déclaré. “En outre, l’orientation azimutale des modules PV est fixée à 180 degrés au sud.”

Le test a duré cinq jours à raison de neuf heures par jour, avec un pas de mesure de 10 minutes. Le rayonnement solaire maximal a atteint 989 W/m², tandis que le plus faible était de 192 W/m². Les températures ambiantes minimales et maximales quotidiennes étaient de 23 °C et 37,94 °C.
Les universitaires ont utilisé des capteurs à thermocouple pour mesurer la température à l’arrière du module, tandis que la température avant a été mesurée à l’aide d’une caméra infrarouge. Ils ont constaté que la température des modules dans le générateur flottant était généralement inférieure à celle des systèmes montés au sol, ce qu’ils ont attribué à l’effet de refroidissement de l’eau.

“L’effet de refroidissement de l’eau crée une différence de température de fonctionnement de 2,08 °C entre les deux systèmes”, ont expliqué les scientifiques. “Dans certains cas, cette différence peut dépasser 5°C.”

En termes de rendement énergétique, le système flottant a toujours été plus performant que le système terrestre de référence. Et l’efficacité du système flottant pourrait être encore plus importante s’il était placé dans une grande masse d’eau où le débit d’air est élevé, ce qui se traduirait par des températures de modules plus basses, ont déclaré les chercheurs. En moyenne, la technologie flottante a enregistré un gain de production d’énergie de 2,33 % par jour par rapport au système terrestre.

“Ces résultats montrent que la chaleur de la surface des panneaux photovoltaïques est transférée au bassin d’eau qui agit comme un système de refroidissement”, ont déclaré les scientifiques.

Le groupe de recherche a conclu que le PV flottant pourrait être une solution intéressante pour le Maroc, où l’eau est rare, car l’ombrage des modules PV permet d’en réduire les pertes par évaporation. Les surfaces d’eau du Maroc sont également souvent situées dans des zones agricoles, et la production d’électricité PV pourrait aider les agriculteurs locaux à obtenir de l’énergie bon marché pour leur usage domestique ou à des fins agricoles.