Méthode de modélisation du rayonnement solaire pour les systèmes PV verticaux est-ouest

D’après pv magazine International

Une équipe de recherche internationale dirigée par l’Université norvégienne des sciences et de la technologie (NTNU) a développé une nouvelle méthodologie pour identifier les modèles les plus efficaces pour estimer l’irradiation solaire dans les photovoltaïques bifaciaux verticaux orientés est-ouest à des latitudes élevées.

Les scientifiques ont expliqué que les études précédentes se concentraient sur la validation d’une étape spécifique d’un enchaînement de modèles donnée, et que leur travail, en revanche, prenait en compte l’ensemble de la chaîne de modèles et l’impact de la combinaison de différents modèles sur la précision des résultats finaux.

« Cette étude vise à combler les lacunes de la littérature en matière de modélisation de l’irradiation solaire en tenant compte des lieux de haute latitude et de l’irradiation sur les surfaces photovoltaïques orientées verticalement vers l’est et vers l’ouest, expliquent-ils. En examinant les modèles de décomposition et de transposition les plus récents, 29 modèles de décomposition et 25 modèles de transposition ont été choisis pour une évaluation détaillée par le biais de chaînes de modèles ».

Le groupe a testé son approche sur un système photovoltaïque bifacial vertical orienté est-ouest situé à Turku, en Finlande. La modélisation s’est déroulée en six étapes : acquisition des données, examen des modèles de décomposition et de transposition solaires existants, mise en œuvre de la bibliothèque de modèles, initialisation des chaînes de modèles, validation expérimentale et comparaison entre les chaînes de modèles.

Les universitaires ont considéré 725 combinaisons possibles de modèles de décomposition et de transposition pour les deux côtés de l’installation photovoltaïque.

Les performances de ces modèles ont ensuite été comparées à celles de modèles de référence utilisés pour estimer l’irradiation solaire sur des surfaces inclinées. Ils ont également créé un ensemble de données nécessaires pour initialiser les chaînes de modèles en tenant compte des angles zénithaux et azimutaux du soleil, de la masse d’air et de l’angle d’incidence de la lumière, ainsi que pour valider leurs résultats.

Grâce à son analyse, l’équipe de recherche est parvenue à la conclusion que l’identification d’une chaîne de modèles unique capable d’offrir les meilleures performances, quelle que soit l’orientation du système, est une tâche difficile aux latitudes élevées. « Les chaînes de modèles fonctionnant de manière optimale pour le côté est du panneau atteignent un niveau de précision différent lorsqu’elles modélisent l’irradiation solaire sur le côté ouest », a ajouté l’équipe qui recommande d’utiliser deux chaînes de modèles différentes pour les faces avant et arrière du système photovoltaïque vertical.

« Les modèles des familles de Yang et de Perez devraient être préférés pour l’étape de décomposition solaire lors de l’évaluation du côté ouest du système, ont-ils indiqué en se référant aux modèles adoptés dans la littérature précédente. Les modèles d’Erbs et de la famille Perez devraient être privilégiés pour l’étape de décomposition solaire lors de l’évaluation du côté est du système ». Ils ont également ajouté que les modèles de transposition Hay et Steven devraient être privilégiés pour les côtés ouest et est du système, respectivement.

La nouvelle méthodologie a été présentée dans l’étude “Validation of model chains for global tilted irradiance on east-west vertical bifacial photovoltaics at high latitudes” (Validation des chaînes de modèles pour l’irradiation globale inclinée sur les systèmes photovoltaïques bifaciaux verticaux est-ouest à des latitudes élevées), publiée dans Renewable Energy. Le groupe de recherche comprend des scientifiques de l’université de Turku et de l’université des sciences appliquées de Turku (TUAS) en Finlande.