Différentes marques de modules PV sont testées dans des systèmes photovoltaïques-thermiques

D’après pv magazine international.

Des chercheurs de l’Université de Dschang, au Cameroun, ont testé les modules solaires de trois fabricants chinois – Trina Solar, Canadian Solar et Felicity Solar – dans des capteurs photovoltaïques-thermiques à eau.

Dans la configuration du système proposé, la chaleur produite par le panneau photovoltaïque est récupérée via un échangeur de chaleur hélicoïdal isolé thermiquement et utilisée pour chauffer l’eau. Le système est exposé au sud, avec un angle d’inclinaison de six degrés. Il est constitué de modules solaires monocristallins de Canadian Solar (305 W), Trinasolar (305 W) et Felicity Solar (250 W).

L’installation dispose également d’une électrovanne pour permettre la recirculation de l’eau lorsque la température sous le module photovoltaïque augmente de manière significative. « La gestion de la température sous les modules et le système, est assurée par un microcontrôleur qui commute les différentes interfaces et par deux boutons qui permettent le réglage de différentes plages de température », expliquent les scientifiques. Ils soulignent que lorsque la température du module dépasse 59 degrés Celsius, l’électrovanne est activée et l’eau froide circule dans le serpentin en passant par un piège à eau. L’échangeur de chaleur situé sous le panneau a été isolé thermiquement avec de la mousse de polyuréthane et une feuille d’aluminium derrière l’isolation.

Le système a été testé au deuxième étage du bâtiment abritant l’entreprise locale Solaring, dans les conditions climatiques de la ville de Bafoussam située dans la région occidentale du Cameroun. Des capteurs de température ont été utilisés pour mesurer les différentes températures du système hybride ainsi que la température de l’eau à la sortie de l’échangeur. Des capteurs de courant et de tension ont été utilisés pour évaluer les performances des modules photovoltaïques. Les mesures ont été effectuées pendant quatre jours à des intervalles de cinq minutes.

Les scientifiques ont constaté que c’est le système PV/T équipé des modules de Canadian Solar qui a obtenu le meilleur rendement global, soit 57,59 %. Avec une irradiation moyenne de 877 W/m2, ces modules ont atteint un rendement moyen de conversion de puissance de 16,8 %, un rendement électrique photovoltaïque thermique à eau moyen de 18,89 %, une croissance de 12,3 % du rendement énergétique, un rendement thermique photovoltaïque à eau moyen de 38,7 % et une température moyenne de l’eau chaude de 41 degrés Celsius.

À titre de comparaison, le module de Trina a atteint un rendement de conversion de puissance moyen de 16,0 %, un rendement électrique photovoltaïque thermique à eau moyen de 18,42 %, une croissance de 11,8 % du rendement énergétique, un rendement thermique photovoltaïque thermique à eau moyen de 39,1 % et une température moyenne de l’eau chaude de 41,5 degrés Celsius.

Le panneau de Felicity Solar a obtenu les moins bons résultats, avec un rendement de conversion de puissance moyen de 15,8 %, un rendement électrique photovoltaïque thermique à eau moyen de 17,02 %, une croissance de 11 % du rendement énergétique, un rendement thermique photovoltaïque à eau moyen de 38,7 % et une température moyenne de l’eau chaude de 41 degrés Celsius.

« Cette approche nous a permis de récupérer une partie de la puissance électrique des modules perdue sous forme de chaleur tout en déterminant la quantité d’eau chaude pouvant être produite par un module PV », concluent les scientifiques. « Le prototype [qui a été] réalisé et expérimenté nous a aussi permis de constater que les performances électriques des systèmes PV/eau varient également en fonction du type et de la marque du module solaire choisi. »

Les résultats des tests peuvent être consultés dans l’article « Experimental study on the electrical and thermal characteristics of a hybrid photovoltaic/thermal water solar collector model using photovoltaic solar modules of different brands », qui a été récemment publié dans Energy Conversion and Management : X.