D’après pv magazine International
Des chercheurs de la National Taiwan University of Science and Technology ont développé de nouveaux systèmes de réflecteurs ajustables pour améliorer les performances des installations photovoltaïques bifaciales verticales. Leurs résultats sont présentés dans l’étude « Performance improvement of vertically installed bifacial solar panels with adjustable reflectors optimized using the Taguchi method », publiée dans Energy Nexus.
« Le système est capable de modifier automatiquement l’angle d’inclinaison et la longueur effective à l’échelle horaire, en fonction de l’altitude solaire en temps réel et de la vitesse du vent, ont expliqué les scientifiques, précisant que leur tentative d’application de cette technologie au photovoltaïque n’est pas la première du genre au niveau de la recherche. Cette configuration adaptative améliore la captation du rayonnement solaire et assure la sécurité structurelle face aux variations journalières et saisonnières. »
L’équipe de recherche a utilisé la méthode de Taguchi, conçue pour minimiser la variation d’un processus via une conception robuste des expériences, même face à des facteurs environnementaux incontrôlables, afin d’identifier les interactions de paramètres clés et les tendances de performance des systèmes photovoltaïques équipés de réflecteurs. Le dispositif expérimental comprenait des modules photovoltaïques, des réflecteurs ajustables, des onduleurs, un anémomètre pour mesurer la vitesse du vent, un pyranomètre pour le rayonnement solaire, un contrôleur de puissance et un enregistreur de données.
Les modules bifaciaux étaient montés verticalement selon une orientation est–ouest, tandis que les réflecteurs étaient inclinés selon un angle égal à la moitié de l’angle d’altitude solaire par rapport au plan horizontal. Avec cette configuration, la lumière réfléchie frappe perpendiculairement la surface du panneau solaire, ce qui, selon les chercheurs, maximise la quantité de rayonnement réfléchi reçue par le panneau.
« Par exemple, lorsque l’angle d’altitude solaire est de 30°, l’angle optimal du réflecteur est d’environ 15° ; quand l’angle d’altitude est de 45°, le réflecteur doit être réglé à environ 22,5° », ont-ils également précisé. « L’optimisation par la méthode de Taguchi a en outre permis d’évaluer et de déterminer la combinaison de paramètres la plus efficace, y compris la largeur du réflecteur, sa distance par rapport au panneau, le type de matériau et le mécanisme de suivi. »
Ils ont aussi utilisé l’outil statistique ANOVA (analyse de la variance) pour identifier si les différences observées entre les niveaux des facteurs sont significatives, et pour évaluer l’influence de chaque facteur sur la variable de réponse. De plus, ils ont utilisé le modèle TRNSYS pour mener une analyse comparative entre les résultats expérimentaux et les sorties de simulation.
Les essais ont montré que la meilleure configuration du système repose sur des réflecteurs en aluminium, des angles des réflecteurs avant et arrière égaux à la moitié de l’altitude solaire, des surfaces de réflecteurs plus grandes que la surface des modules, et un angle azimutal de 110°. Cela permettrait d’améliorer l’efficacité d’environ 11 % par rapport à un système bifacial standard sans réflecteurs, et de 3,19 % par rapport à des systèmes à réflecteurs non optimisés.
« Le système optimisé a atteint un gain de puissance total de 71,32 % par rapport à un système de référence sans réflecteurs, et une amélioration de 3,19 % par rapport à des configurations de réflecteurs non optimisées, démontrant des avantages significatifs en termes de performances tout au long de l’année », ont déclaré les chercheurs. « L’utilisation conjointe de la simulation TRNSYS et de la méthode de Taguchi fournit un cadre solide pour la conception et l’optimisation futures de systèmes photovoltaïques améliorés par réflecteurs. »
Pour la suite, les chercheurs souhaitent tester le système dans des installations photovoltaïques réelles et dans d’autres régions géographiques. Récemment, des chercheurs de l’Université de Twente aux Pays-Bas ont exploré comment les concentrateurs solaires luminescents à espace libre (FSLSC) pourraient être utilisés pour améliorer la performance des modules PV bifaciaux en configuration verticale, et ont constaté que la production d’électricité pouvait être augmentée jusqu’à 60 % en hiver.
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