D’après pv magazine International
Un groupe de scientifiques du ministère américain de l’Énergie, au sein de l’unité de recherche Sandia National Laboratories, a mené une analyse des défaillances de 6 276 connecteurs photovoltaïques utilisés dans des systèmes PV résidentiels, dans le but d’augmenter les données publiques disponibles sur les taux et les types de défaillance des connecteurs. « L’objectif principal est d’établir une base de données de connecteurs sur le terrain qui couvre des installations représentatives de l’ensemble de l’industrie photovoltaïque, en fournissant des informations sur les pratiques d’installation, les modèles de connecteurs, les climats et d’autres variables système associées aux taux de défaillance les plus élevés, ont expliqué les chercheurs. La recherche inclura également des investigations numériques pour identifier les causes profondes des défaillances. »
Tous les connecteurs analysés ont été fournis par un installateur de systèmes photovoltaïques, dont l’identité n’a pas été révélée, opérant sur le marché américain. Les dispositifs avaient été installés entre 2014 et 2017 et provenaient de 265 systèmes photovoltaïques résidentiels distincts répartis dans sept régions des États-Unis, la Californie étant l’État avec le plus grand nombre d’installations. Pour réaliser l’analyse des défaillances, les chercheurs ont mis en œuvre un protocole comprenant le codage-barres, le dénudage des fils, l’inspection visuelle, des mesures de résistance à 4 fils et des images aux rayons X.
« Cette procédure de caractérisation privilégiait l’efficacité et la rapidité de traitement des connecteurs plutôt que la précision des mesures », ont-ils précisé. « L’ensemble des données issues de ce travail est hébergé sur la plateforme DuraMAT. Toutes les analyses ont été réalisées à l’aide de scripts Python, et les valeurs aberrantes ont été identifiées selon la méthode de l’intervalle interquartile (IQR) ».
Causes principales des défaillances
L’analyse a montré que les rayons de courbure trop serrés des câbles, les connecteurs très sales et les écrous desserrés représentent les causes de défaillance les plus courantes dans les systèmes PV en toiture, avec des taux respectifs de 2,2 %, 1,3 % et 1,1 %. En outre, les chercheurs ont constaté que les écrous desserrés présentaient un taux de défaillance critique de 41 % dans le cas des connecteurs à fibre optique. Ils ont également découvert que des niveaux de courant élevés sont souvent associés à des plages de résistance plus élevées et à des taux de défaillance critiques des connecteurs, dus à un échauffement par résistance.
L’équipe de recherche a par ailleurs évalué les performances des modèles de connecteurs croisés (cross-mated). « L’analyse n’a pas révélé de tendance de performance claire entre les connecteurs croisés et non croisés ; certains connecteurs croisés ont bien fonctionné, d’autres non », ont-ils souligné. L’étude a enfin révélé que certains types de connecteurs conçus pour limiter la dissipation thermique entre le contact et le boîtier sont souvent associés à des taux de défaillance plus élevés, et que les barbelures de contact arrondies utilisées dans certains modèles peuvent entraîner des défaillances des dispositifs de retenue.
Cette analyse des connecteurs a été présentée dans l’étude intitulée « Rapid characterization and failure analysis of 6,276 rooftop-harvested photovoltaic connectors », publiée dans la revue Solar Energy. « Les travaux futurs tireront parti des techniques développées dans cette étude pour caractériser une gamme plus diversifiée d’installations photovoltaïques », conclut l’équipe.
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