L’impact des facteurs saisonniers et météorologiques sur les performances des centrales PV

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D’après pv magazine International

Des scientifiques de l’Université d’Oita, au Japon, ont étudié l’impact de facteurs saisonniers et météorologiques sur le rendement de la production d’électricité dans certaines centrales solaires au sol.

Pour leur modélisation, les chercheurs ont recouru à une analyse par enveloppement des données (DEA) méta-frontière, laquelle évalue l’efficacité relative d’unités décisionnelles (en l’occurrence, des centrales électriques) par rapport à ses limites, soit les meilleures performances possibles.

« L’analyse DEA méta-frontière permet de quantifier l’impact des saisons et de facteurs techniques sur le rendement de production au niveau mensuel, expliquent-ils. L’étude associe également la méthode Monte Carlo à l’analyse DEA pour recenser les répercussions de facteurs entrants et sortants variables sur l’incertitude des valeurs de l’efficacité de la production et examiner la solidité des résultats. »

Les universitaires ont retenu six centrales PV commerciales au Japon, deux dans la préfecture d’Oita, trois dans la préfecture de Kumamoto et une dans la préfecture de Yamaguchi. Des points de données ont été recueillis tous les mois entre janvier 2016 et décembre 2020.

À l’exclusion d’une installation, toutes les centrales affichaient un ratio CC/CA supérieur à 1, c’est-à-dire que la capacité nominale du système PV excède la capacité nominale de l’onduleur. En conséquence, la production d’électricité qui dépasse la capacité de l’onduleur est partiellement écrêtée lorsque l’ensoleillement atteint un certain niveau, tandis que pendant les périodes de moindre ensoleillement, la production d’électricité est améliorée en l’absence de goulet d’étranglement au niveau de l’onduleur.

« Le système de production électrique PV a été élargi dans les centrales A, B et D, où la capacité nominale du système PV a été augmentée, de même que le ratio CC/CA et le nombre de modules installés, soulignent les universitaires. La centrale C possède des modules PV composés de cellules solaires monocristallines, tandis que les autres centrales affichent des modules composés de cellules polycristallines. »

Pour calculer l’inefficacité des centrales, les chercheurs ont pris en compte quatre paramètres (irradiation solaire, température, nombre de modules et capacité nominale de l’installation PV) et les ont comparés à la production d’électricité mesurée dans la réalité. Ils ont utilisé l’efficacité basée sur le DEA (DEA-based efficiency, DBE), comprise entre 0 et 1, pour comparer les différentes centrales suivant les années, les valeurs les plus élevées indiquant une meilleure performance.

« Sur toute la période de test, la centrale D a présenté la DBE moyenne la plus élevée (0,796), les centrales B et F affichant respectivement des DBE de seulement 0,615 et 0,527 sur la totalité de la période, observent les chercheurs. Les facteurs moyens d’inefficacité, à savoir le facteur intra-temporel (ITF), le facteur saisonnier (SSF) et le facteur technique (TCF) ont atteint respectivement 0,048 [en proportion de l’inefficacité basée sur le DEA, DBI : 10,7 %], 0,216 (48,5 %), et 0,182 (40,9 %),

D’après les résultats, l’inefficacité moyenne de la production d’électricité tout au long de la période évaluée était de 0,445, en raison essentiellement de facteurs saisonniers et techniques.

« L’utilisation de modules PV affichant des niveaux de production plus élevés peut accroître le ratio CC/CA, ce qui augmente la production d’électricité, améliore le rendement et contribue à un approvisionnement stable en électricité, et réduit ainsi les variations quotidiennes et saisonnières de la production électrique. Ces facteurs étant difficiles à contrôler lorsque la centrale est déjà installée, il est essentiel de choisir un site optimal pour l’emplacement des centrales électriques, en tenant compte des données météorologiques et géographiques », concluent les scientifiques.

Les résultats de leurs travaux sont détaillés dans l’article « How do seasonal and technical factors affect generation efficiency of photovoltaic power plants? », publié dans Renewable and Sustainable Energy Reviews.

Traduction assurée par Christelle Taureau

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