Un groupe multidisciplinaire de chercheurs en ingénierie électrique, informatique et mathématiques, issus des laboratoires du CEA-INES (Institut national pour l’énergie solaire), de l’Université Grenoble Alpes et du département de mathématiques de l’Université Khalifa aux Emirats arabes unis (EAU) se sont penchés sur une nouvelle méthode d’analyse des systèmes photovoltaïques. Leurs travaux ont été publiés dans la revue scientifique Solar Energy, dans un article intitulé “On the Parameter Domain of the Single-Diode Model“. « Cette méthode innovante apporte une alternative pleine de promesse pour l’analyse de la fameuse et incontournable courbe courant-tension ou courbe IV qui est communément utilisée pour caractériser les modules solaires », indique l’INES dans un communiqué.
Image : CEA-INES
Comme l’expliquent les scientifiques, dans les systèmes photovoltaïques, la courbe IV est essentielle pour diagnostiquer et optimiser les performances des panneaux solaires. En effet, cette courbe fournit des informations cruciales sur les défauts de fonctionnement des systèmes photovoltaïques. Traditionnellement, son analyse repose sur le modèle dit « à une diode » (SDM), qui nécessite l’estimation de cinq paramètres. Mais la résolution de ce modèle est complexe et exige des ressources significatives en temps et capacité de calcul informatiques en raison de la nature qualifiée en mathématique comme transcendante des équations impliquées.
L’équipe de recherche propose une nouvelle méthode qui se concentre sur trois points spécifiques de la courbe IV : le point de circuit ouvert, le point de court-circuit et le point de puissance maximale. Grâce à une analyse mathématique rigoureuse, les chercheurs ont démontré pour la première fois l’existence d’intervalles pour chaque paramètre, liés par des fonctions implicites. On peut donc calculer la valeur de 4 des 5 paramètres et des intervalles à partir du 5ème. Cette approche réduit de plusieurs ordres de grandeur le temps de calcul pour optimiser le modèle à une diode.
« Selon les cas, le temps nécessaire pourrait être 100, 1000 fois plus rapide, voire bien plus », avance l’INES, qui poursuit : « ces travaux ouvrent la voie à de nouvelles solutions de diagnostic permettant ainsi une optimisation accrue des performances et une meilleure détection des défauts ». En effet, une analyse se passant de moyen de calcul sur ordinateur pourra être faite sur des microcontrôleurs à faible coût. Cette avancée pourrait transformer la manière dont les systèmes photovoltaïques sont analysés et optimisés, par exemple en exploitation et maintenance des centrales, offrant des avantages substantiels pour l’industrie de l’énergie solaire.
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