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Photovoltaïque : la bonne astuce

Industrie et Technologies
En jouant astucieusement sur la commutation électrique, l’installation phtovoltaïque de Dimbach en Allemagne, 110 MWh/an de production, améliore sa production de 3,5 %.

Améliorer le rendement d’une cellule photovoltaïque de quelques pourcents excite le physicien. Mais le futur client et utilisateur d’un générateur photovoltaïque ne sera sensible qu’à la production annuelle finale. Il faut donc améliorer l’ensemble du dispositif de production. L’installation expérimentale de Dimbach en Allemagne, 110 MWh/an de production, améliore sa production annuelle de 3,5 % par un système ingénieux de commutation électrique.

La puissance crête d’une photopile est un facteur important de la performance d’une installation. Mais il faut garder en mémoire que ces photopiles (la plupart du temps des carrés de 10 à 15 cm de côté) sont assemblées en modules, eux-mêmes interconnectés selon un schéma électrique donné pour obtenir la tension souhaitée. De plus, le courant continu fourni par les modules doit être converti en courant alternatif par des onduleurs. La production instantanée d’une installation est directement fonction des conditions d’éclairement.

Toute l’astuce des chercheurs allemands a été de jouer sur la manière de coupler les panneaux solaires aux différents onduleurs de telle sorte que, même en conditions d’éclairage faible, le rendement de l’installation soit le plus élevé possible.

Ce qui suppose il est vrai de disposer d’une installation déjà importante. Mais comme l’on voit se dessiner des projets de plus en plus importants, cette invention pourrait trouver rapidement preneurs.

Concrètement, chaque rangée de panneau solaire dispose de son onduleur ; mais il est possible de connecter toutes les rangées à un seul onduleur, ou deux, ou trois etc. Le système commence à être opérationnel avec deux onduleurs. Reste à gérer de manière optimum le dispositif, ce qui est facilité par les ressources de l’électronique.

Par rapport à un onduleur centralisé, le gain annuel est de 3 à 4 % et pourrait même selon les calculs de la Fachhochschule d’Aix la Chapelle atteindre 7 %.

Ce système est mis en œuvre à Dimbach, région agricole, sur l’installation IPDAD (Integrierte Photovoltaïk Demonstrations Anlage Dimbach), qui recouvre 1000 m2 de toits et représente une puissance crête de 123 kW. Cette installation expérimentale soutenue le ministère allemand de l’environnement BMU et l’UBA Umweltbundesamt, sert à évaluer finement les performances. Outre la puissance et l’énergie récupérées, les conditions météorologiques sont enregistrées en temps réel.

L’installation téléopérée par internet est reliée au réseau d’électricité basse tension.

Le nouveau système est d’autant plus efficace que les conditions d’éclairement sont mitigées. En effet lorsque le soleil brille à son maximum local et qu’il n’y a pas de nuages, le rendement est maximum. Ces périodes sont rares au long d’une année où il faut compter sur le moindre ensoleillement en début et fin de journée et lorsque le ciel est très couvert.

C’est précisément en raison de ces périodes que le nouveau système présente une amélioration.

D’autres facteurs sont considérés dans l’installation pilote, notamment l’influence de la température. Une température trop élevée dégrade les performances des photopiles, qui voient leur rendement meilleur à basse température. Du coup, le nouveau système prend plus d’importance pour les régions d’Europe du nord lors des périodes d’hiver lorsqu’il fait beau mais que de toutes manières, l’éclairement est réduit. Le photovoltaïque devient alors nettement plus rentable.

Le principe du travail en équipe des onduleurs a été breveté et développé avec des partenaires industriels (SMA Regelsysteme GmbH).

Christian Guyard

Pour en savoir plus
- Site de l’Ipdad (en allemand) : www.ipdad.de
- Site du chef de projet (en allemand) : www.beck-energy.de  

 

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