D’après une nouvelle étude, l’industrie PV fait abstraction des problèmes d’irradiance excessive

D’après pv magazine international.

Une équipe internationale de chercheurs s’est penchée sur l’irradiance excessive et l’impact qu’elle pourrait avoir sur la performance des installations photovoltaïques à des latitudes basses et moyennes. Elle a ainsi découvert que plusieurs problèmes pouvaient se poser quand de telles conditions étaient maintenues plus d’une minute à des températures ambiantes supérieures à 30 °C.

Ces phénomènes pourraient avoir une incidence sur les performances d’installations photovoltaïques, la stabilité du réseau électrique et le rendement des onduleurs. Leurs effets s’expliquent par l’accroissement et la fluctuation considérable de l’irradiance, qui peut varier de plus de 900 W/m².

« D’après nos estimations, au cours de ces dix dernières années, le secteur photovoltaïque a fait abstraction de l’irradiance excessive, peut-être par ignorance ou en partant du principe que ce phénomène était rare et isolé », déclare l’auteur principal des travaux de recherche, Marco Zamalloa, à pv magazine. « Nous n’étions nous-mêmes pas conscients de l’ampleur de ce phénomène avant de l’observer dans nos données d’irradiance, il y a quelques années. Toutefois, comme nous traitons ce sujet depuis peu, nous ne pouvons pas affirmer avec certitude qu’aucune branche de l’industrie photovoltaïque ni aucun développeur de projets ne se penche actuellement sur cette irradiance excessive. »

Selon Marco Zamalloa, ces conditions sont répandues et coïncident avec la formation de nuages. « On peut se les représenter comme un point focal itinérant d’un verre grossissant, explique-t-il. Le nuage se déplace, de sorte que le mouvement se fait à la surface de la Terre. Nous ne prenons conscience de l’accroissement de l’irradiance que lorsque le point focal passe devant un capteur. »

Dans l’article « Overirradiance conditions and their impact on the spectral distribution at low- and mid-latitude sites » publié dans Solar Energy, Marco Zamalloa et ses collègues ont analysé la répartition spectrale dans des conditions d’irradiance excessive à Lima, à Madrid et à Berlin mesurées à l’aide de spectroradiomètres, les angles d’inclinaison et d’azimut, ainsi que l’intervalle d’échantillonnage. Ils ont notamment mesuré la répartition spectrale de l’irradiance solaire en W/m²/nm, en allant de 350 à 1 050 nm, à partir de données spectrales mesurées sur deux ans.

Leurs analyses leur ont permis de démontrer que l’irradiance excessive entraîne un décalage vers le rouge et les nuages un décalage vers le bleu par rapport au spectre d’un ciel dégagé. « Le décalage vers le rouge causé par l’irradiance excessive modifie les répartitions spectrales, avec comme référence l’énergie photonique moyenne du ciel dégagé », ont-ils expliqué en ajoutant que le décalage du spectre vers le rouge indique un accroissement nuageux de l’irradiance normale directe.

« Nous estimons que l’industrie photovoltaïque a besoin d’une évaluation quantitative des impacts de l’irradiance excessive sur le fonctionnement des systèmes photovoltaïques. Elle commence tout juste à être menée, déclare le co-auteur Jan Amaru Töfflinger. La variation brutale de l’irradiance rend nécessaire l’amélioration du temps de réponse des onduleurs et de l’algorithme MPPT, d’une part pour tirer parti de l’accroissement du rayonnement et d’autre part pour éviter que les câbles, fusibles, et modules photovoltaïques ne chauffent en raison du courant élevé produit par l’irradiance excessive. »

Jan Amaru Töfflinger a également souligné que l’irradiance excessive est fréquente au Brésil et peut avoir des effets techniques et économiques sur les centrales photovoltaïques. « Nous avons contacté des collègues au Brésil, pays où la plupart des travaux au sujet de l’impact des conditions de l’irradiance excessive sur les centrales photovoltaïques ont été rédigés jusqu’à présent, a-t-il conclu. Ils se disent tout à fait conscients des éventuels risques et affirment prendre des précautions en dimensionnant l’onduleur et les fusibles assurant la protection. »

Le groupe de chercheurs se compose de scientifiques issus de l’Université pontificale catholique du Pérou, du laboratoire de recherche allemand Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH et de l’Université de Jaén en Espagne.

Traduction assurée par Anne Akpadji.