Un Système Innovant pour Diagnostiquer la Dégradation des Modules Photovoltaïques
Introduction à la Technologie
Développé par des chercheurs japonais, un nouveau dispositif de diagnostic de dégradation pour les modules photovoltaïques (PV) a été conçu pour évaluer l’état des cellules solaires sans nécessiter la déconnexion des câblages électriques. Ce système, qui intègre un éclairage au xénon et un condensateur détecteur, permet d’identifier les modules dégradés au sein d’une chaîne de cellules.
Avantages Économiques et Écologiques
Les chercheurs de l’Université d’Ibaraki et de l’Université de la Préfecture de Shiga soulignent que la détection précoce des dégradations individuelles des modules PV peut réduire le nombre de remplacements nécessaires. Cela favorise une exploitation économique à long terme des centrales photovoltaïques commerciales tout en contribuant à la réduction des déchets et à une utilisation plus efficace des ressources.
Fonctionnement du Système
Le dispositif utilise un système d’éclairage au xénon pour irradier le module cible, qui est relié à un condensateur détecteur. La tension de charge mesurée du condensateur sert d’indice pour déterminer la présence de dégradations. Selon les chercheurs, lorsque deux ou trois modules PV sont connectés en série, la tension d’indice de décision est suffisamment élevée, semblable à celle d’un module isolé. Cependant, cette tension diminue avec l’augmentation du nombre de modules en série, rendant le diagnostic plus complexe.
Solution Technique
Pour surmonter cette difficulté, les chercheurs ont intégré un réseau de diodes auxiliaires au dispositif. Ce réseau, composé de plusieurs diodes, permet d’isoler un module spécifique sans déconnexion, garantissant que le courant mesuré provient uniquement du module concerné. Cette connexion peut être facilement réalisée dans la boîte de jonction de la chaîne de cellules solaires grâce à un câblage préparé à l’avance.
Simulation et Prototypage
Avant de construire un prototype, l’équipe a simulé le système à l’aide du logiciel PSIM. Les résultats ont montré que l’insertion du réseau de diodes auxiliaires permettait d’obtenir des tensions d’indice de décision élevées, clairement distinctes selon les conditions de dégradation. En revanche, les tensions obtenues sans ce réseau étaient globalement plus faibles.
Suite à ces résultats prometteurs, un prototype expérimental a été élaboré, comprenant huit modules PV de 30 W chacun, avec un module simulant une dégradation de 5 %. Le dispositif incluait également un condensateur détecteur, un commutateur synchronisé, un commutateur de réinitialisation, une résistance de réinitialisation et le réseau de diodes auxiliaires.
Résultats des Tests
Les tests de détection ont été réalisés en intégrant un module dégradé de 5 % parmi des modules non dégradés. Les résultats ont révélé que la tension d’indice de décision ne diminuait que lorsque le module dégradé était sélectionné pour le diagnostic, permettant ainsi de le distinguer clairement des autres modules en bon état grâce à une différence de tension significative.
Conclusion
Ce dispositif innovant a été présenté dans l’article intitulé « Dispositif de diagnostic de dégradation novateur pour des modules photovoltaïques individuels utilisables sans déconnexion des câblages électriques dans une chaîne de cellules solaires », publié dans la revue Renewable Energy. Cette avancée technologique pourrait transformer la manière dont les systèmes photovoltaïques sont surveillés et entretenus, offrant des solutions durables pour l’avenir de l’énergie solaire.
