Un nouveau modèle pour identifier le dimensionnement optimal des onduleurs solaires

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D’après pv magazine international.

Des chercheurs de l’Universiti Teknikal Malaysia Melaka ont mis au point une approche d’optimisation technico-économique pour définir le dimensionnement approprié des onduleurs utilisés dans les systèmes PV reliés au réseau.

Le dimensionnement désigne le ratio entre la puissance nominale de l’onduleur et la puissance nominale totale des modules PV connectés. C’est un élément déterminant pour maximiser la production d’énergie ainsi que les revenus. « Un onduleur sous-dimensionné limite la capacité du système à convertir la totalité du courant continu produit en courant alternatif, ce qui entraîne d’éventuelles pertes énergétiques, expliquent les scientifiques. À l’inverse, un onduleur surdimensionné engendre des coûts initiaux plus élevés, sans générer une augmentation proportionnelle de la production d’énergie. »

La méthode qu’ils proposent se fonde sur un algorithme de recherche de modèles (pattern search algorithm – PSA), une technique d’optimisation couramment utilisée pour résoudre des problèmes présentant des relations complexes et d’éventuelles données bruitées, afin de garantir une représentation précise du comportement de l’onduleur en conditions réelles.

Le modèle prend en compte l’irradiation, les représentations thermiques par convection ainsi que des données météorologiques en conditions réelles. Il tient aussi compte de données issues des caractéristiques techniques des onduleurs afin d’évaluer la courbe de rendement des appareils. À partir de cette courbe, le modèle extrait des points clés afin de recenser les valeurs de rendement entre les points de données choisis.

« Le modèle passe par une phase de calibration au cours de laquelle les points de la courbe de rendement sont ajustés de manière itérative par le PSA jusqu’à ce que les valeurs estimées/modélisées correspondent fidèlement aux mesures obtenues par le système en conditions réelles sur une période prédéfinie, précise le groupe de chercheurs. L’étape de calibration permet de garantir que le modèle reflète fidèlement les performances du systèmes en conditions réelles. »

Selon les scientifiques, le modèle est en mesure d’estimer le rendement énergétique annuel d’une installation solaire à chaque itération pour différents ratios de puissance CC/CA, ce qui permet aux propriétaires de systèmes PV de trouver le ratio optimal pour maximiser leur production énergétique.

Les universitaires font néanmoins savoir que le choix d’un dimensionnement optimal doit s’accompagner d’une réflexion économique sur les coûts, le fonctionnement et la maintenance de l’onduleur, sa complexité et les systèmes de surveillance. « Il convient de noter que la fonction de coût ne représente pas en soi une valeur monétaire, mais plutôt une mesure relative de la performance économique, soulignent-ils. La faisabilité économique effective dépend plutôt des coûts propres au système et des prix de l’électricité. »

Leur méthodologie est détaillée dans l’article Techno-economic optimization of photovoltaic (PV)-inverter power sizing ratio for grid-connected PV systems, publié dans Results in Engineering.

« L’un des axes de recherche pour le futur consiste à étudier l’intégration de facteurs supplémentaires dans le modèle, conclut l’équipe de scientifiques. Il s’agirait de capacités de prévisions météorologiques avancées, de systèmes de tarification dynamique et de l’application potentielle à différents types de systèmes PV ou même à des systèmes d’énergies renouvelables plus larges. »

Traduit par Christelle Taureau.

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