Les journées ensoleillées sont parfaites pour produire de l’énergie solaire, mais tous les panneaux solaires perdent une partie de leur puissance lorsque la lumière du soleil s’accompagne d’une chaleur excessive. Il faut en tenir compte lorsque l’on choisit des panneaux solaires et que l’on calcule les économies à long terme sur les coûts énergétiques. Pour exprimer la performance d’un module solaire donné à des températures élevées, les fabricants de modules solaires utilisent une mesure appelée “coefficient de température”. Plus le coefficient de température est bas, plus le module solaire sera performant par temps chaud. Dans cet article, nous allons explorer la définition et les types de coefficients de température et pourquoi ils sont si cruciaux pour les modules solaires.
Qu’est-ce que le coefficient de température ?
Dans le domaine de la performance des modules solaires, le coefficient de température est un paramètre important mais souvent négligé. Il est bien plus qu’une simple mesure technique, car ce coefficient révèle la capacité d’adaptation des modules solaires à différentes températures. Il quantifie spécifiquement la perte de puissance lorsque la température d’un module solaire dépasse la ligne de base de 25°C (77°F) dans des conditions de test standard (STC). Généralement, le coefficient de température est exprimé en pourcentage de variation par degré Celsius (%/°C) ou par degré Fahrenheit (%/°F).
Considérons par exemple un panneau solaire avec un coefficient de température de -0,35%/°C. Cela signifie que pour chaque degré Celsius d’augmentation de la température au-dessus des 25°C de la STC, la sortie de puissance maximale du module diminue de 0,35%.
Il est important de noter que le coefficient de température est déterminé sous STC, ce qui implique une température de module de 25°C, un rayonnement solaire de 1000 W/m² et une masse d’air de 1,5. Ce coefficient sert d’indicateur décisif de la stabilité des performances d’un module solaire dans différentes conditions de température. En pratique, cela signifie que la puissance de sortie du module est affectée dans des environnements où les températures s’écartent considérablement de 25°C.
Quels sont les principaux types de coefficients de température ?
Le coefficient de température joue un rôle important dans l’efficacité de la production d’électricité des modules solaires. Une compréhension approfondie des coefficients de température, en particulier ceux qui sont pertinents pour Voc (tension en circuit ouvert), Isc (courant de court-circuit) et Pmax (puissance maximale), est essentielle pour maximiser le rendement énergétique. La discussion suivante aborde ces trois coefficients de température et leurs effets :
Coefficient de température de la tension à vide (Voc) :
Coefficient positif/négatif : le coefficient de température Voc peut être positif ou négatif. Alors qu’un coefficient positif, qui indique une augmentation de la tension en circuit ouvert lorsque la température augmente, est relativement rare, un coefficient négatif est plus fréquent. Cela signifie que la tension en circuit ouvert diminue typiquement avec l’augmentation de la température.
Impact : avec une plage générale de -0,3% à -0,5% par degré Celsius, le coefficient de température négatif de Voc souligne la nécessité d’anticiper et d’atténuer l’impact de la température sur la tension en circuit ouvert, tant lors de la phase de conception que lors de la phase d’exploitation des modules solaires.
Coefficient de température du courant de court-circuit (Isc) :
Tendance négative : comme pour le Voc, le coefficient de température Isc présente normalement une tendance négative, ce qui indique que le courant de court-circuit diminue avec l’augmentation de la température.
Plage numérique : le coefficient de température Isc se situe souvent entre -0,04% et -0,5% par degré Celsius et souligne la nécessité critique d’évaluer le courant de court-circuit en fonction des variations de température.
Coefficient de température de la puissance maximale (Pmax) :
Vision globale : le coefficient Pmax combine les effets des coefficients Voc et Isc. Il offre une perspective globale sur la manière dont la sortie de puissance maximale est influencée par les changements de température. Le coefficient de température de la puissance maximale (Pmax) doit être souligné comme la mesure la plus souvent référencée pour évaluer les effets de la température sur l’efficacité des modules solaires.
Pourcentage négatif : généralement exprimé dans une fourchette de -0,2% à -0,5% par degré Celsius, ce coefficient est essentiel pour évaluer l’impact global de la température sur l’efficacité des modules solaires.
Comment calcule-t-on le coefficient de température ?
Le processus de calcul du coefficient de température des panneaux solaires comprend plusieurs étapes. Voici un guide complet :
Appliquer les formules :
Utiliser les formules suivantes pour chaque coefficient :
Coefficient de température de la tension en circuit ouvert (αVoc) :
αVoc = [(Voc – Vocref) / Vocref] / (T – Tref)
Coefficient de température du courant de court-circuit (αIsc) :
αIsc = [(Isc – Iscref) / Iscref] / (T – Tref)
Appliquer les formules :
Utiliser les formules suivantes pour chaque coefficient :
Coefficient de température de la tension en circuit ouvert (αVoc) :
αVoc = [(Voc – Vocref) / Vocref] / (T – Tref)
Coefficient de température du courant de court-circuit (αIsc) :
αIsc = [(Isc – Iscref) / Iscref] / (T – Tref)
Coefficient de température de la puissance maximale (αPmax) :
αPmax = [(Pmax – Pmaxref) / Pmaxref] / (T – Tref)
Remarque :
T représente la température actuelle.
Tref est la température de référence (typiquement 25°C).
Vocref, Iscref et Pmaxref sont les valeurs de référence respectives à Tref.
Normalement, nous pouvons trouver cet indicateur sur la page de détail du produit ou sur la fiche technique du module solaire. Le diagramme ci-dessous montre le coefficient de température des modules solaires IBC entièrement noirs de Maysun Solar :
Dans des conditions de haute température (température ambiante de 40°C), nous comparons la dégradation de la puissance des modules solaires IBC avec un coefficient de température de 0,29%/°C et des modules solaires PERC avec un coefficient de température de 0,34%/°C. Tout d’abord, nous devons prendre en compte plusieurs facteurs clés qui contribuent à l’augmentation de la température de travail des modules solaires. Ces facteurs comprennent :
Une température ambiante élevée : elle augmente directement la température initiale des modules.
Rayonnement solaire intense : provoque l’absorption de plus de chaleur par les modules, ce qui augmente encore la température.
Refroidissement insuffisant : Un refroidissement inadéquat peut entraîner une augmentation de la température des modules.
Installation dense ou obstacles : Ils peuvent provoquer des augmentations localisées de la température des modules.
En tenant compte de ces facteurs, nous pouvons estimer les températures de travail des deux types de modules solaires dans un environnement de 40 °C, puis calculer leur dégradation de performance.
1. estimation de la température de travail :
Température ambiante de 40°C.
La température de travail pourrait dépasser l’augmentation normale estimée de 25°C et éventuellement atteindre 40°C ou plus.
Par conséquent, la température de travail pourrait être de 80°C ou plus.
Pour évaluer précisément l’impact des températures élevées sur les performances des modules solaires, nous pouvons utiliser une formule simple pour estimer la dégradation des performances. La formule est la suivante :
Dégradation de la puissance = (température de travail réelle – température STC) × coefficient de température
2. panneaux solaires IBC (coefficient de température de 0,29%/°C) :
Augmentation de la température de travail : 80°C – 25°C = 55°C.
Dégradation de la puissance = 55°C × 0,29%/°C = 15,95%.
3. panneaux solaires PERC (coefficient de température de 0,34%/°C) :
Augmentation de la température de travail : 55°C.
Dégradation de la puissance = 55°C × 0,34%/°C = 18,7%.
Dans de telles conditions de haute température, la dégradation de la puissance des modules solaires IBC et PERC est respectivement de 15,95% et 18,7%. Cela montre que les modules solaires IBC présentent relativement moins de dégradation des performances à haute température. En outre, plus la température de travail augmente, plus l’écart de dégradation de la performance entre les deux types de modules se creuse. Par conséquent, le coefficient de température des modules solaires est un facteur important pour l’efficacité énergétique et la stabilité opérationnelle à long terme dans des environnements à haute température.
Dans ce contexte, les modules solaires IBC de Maysun Solar offrent un avantage significatif avec leur coefficient de température exceptionnel de -0,29%/°C. Ce coefficient de température supérieur réduit l’impact des températures élevées sur la fonctionnalité des modules et minimise l’effet sur la production d’électricité.
