Rendement des modules photovoltaïques
- 1.
- 2. 2 1-Rendement théorique descellules photovoltaïques 2-Rendement d’une cellule # Rendement du module 3-Rendement théorique des modules 4-Rendement réel des modules 5-Variation du rendement des modules en fonction de la température des cellule
- 3. 3 Cette conversion esteffectuée avec un rendement qui est compris entre 5 % et 25 % suivant la technologie Les modules sont constitués de cellules photovoltaïques. Ce sont les cellules photovoltaïques qui convertissent l’énergie radiative solaire en énergie électrique.
- 4. TECHNOLOGIE DES CELLULESPV RENDEMENT SILICIUM MONOCRISTALLIN Entre 14 % et 19 % SILICIUM POLY CRISTALLIN Entre 10 % et 15 % SILICIUM AMORPHE Entre 5 % et 10 % Rendement théorique des cellules photovoltaïques Un module étant constitué de plusieurs cellules connectées en série (ou plus rarement en parallèle), le rendement des modules se trouve quelque peu dégradé de 2 à 3 points par rapport au rendement des cellules. 4
- 5. Rendement d’une cellule≠ Rendement du module Le rendement η d’une cellule ou d’un module est la part d’énergie radiative reçue qu’elle ou qu’il est capable de transformer en énergie électrique, soit : η=(Puissance électrique fournie)/(Puissance radiadative reçue) 5
- 6. Pour une celluleseule, le rendement s’écrit où SCellule est la surface de la cellule exposée aux rayons du soleil ηCellule=(Puissance électrique fournie)/(SCellule × Puissance radidative reçue en W/m²) 6
- 7. ηModule=(PE)/(S×PR) 7 Pour un moduleconstitué de plusieurs cellules, le rendement s’écrit : Où PE: Puissance électrique fournie PR: Puissance radiative reçue en W/m²) S:la surface du module exposée aux rayons du soleil
- 8. 8 On se renddonc bien compte que la surface du module exposée aux rayons du soleil n’est pas égale à la somme des surfaces des cellules le composant : SModule > ∑SCellule. Du fait de l’espace vide entre les cellules du module, la surface du module est plus importante que la surface de toutes les cellules. Cette surface vide ne peut pas convertir la puissance radiative en puissance électrique : il y a donc une perte de rendement.
- 9. Rendement théorique desmodules 9 Le rendement indiqué sur les fiches techniques des modules est le rendement dans les Conditions Standard de Test (niveau d’éclairement Pi=1000 W/m², Température de cellule 25°C, AM=1.5). Dans ces conditions STC, la puissance électrique fournie par le module est tout simplement la puissance crête (indiquée sur la fiche technique). Quant à la puissance radiative, elle est égale à 1000 W/m² multipliée par la surface du module (indiquée aussi sur la fiche technique). Ainsi : Prenons par exemple un module photovoltaïque de puissance crête 240 WC dont la fiche technique nous donne les informations suivantes
- 10.
- 11. Rendement réel desmodules 11 D’après la fiche technique, le rendement du module est ηModule, STC = 14.8 %. Il s’agit du rendement du module dans les conditions STC (niveau d’éclairement Pi=1000 W/m², Température de cellule 25°C, AM=1.5).
- 12. Rendement réel desmodules 12 Modules peu ventilés Modules ventilés Modules bien ventilés Températur e des cellules ≈60°C ≈55°C ≈50°C Ventilation et température des cellules photovoltaïques En pratique, les modules photovoltaïques ne se trouvent pas dans les conditions STC, notamment au niveau de la température des cellules. En effet, en condition normale d’utilisation, la température des cellules n’est pas de 25°C, mais plutôt de l’ordre de 55 °C. Cela dépend du niveau de ventilation
- 13. Rendement réel desmodules 13 Modules peu ventilés Modules ventilés Modules bien ventilés Températur e des cellules ≈60°C ≈55°C ≈50°C Ventilation et température des cellules photovoltaïques En pratique, les modules photovoltaïques ne se trouvent pas dans les conditions STC, notamment au niveau de la température des cellules. En effet, en condition normale d’utilisation, la température des cellules n’est pas de 25°C, mais plutôt de l’ordre de 55 °C. Cela dépend du niveau de ventilation
- 14. Rendement réel desmodules 14 la puissance d’une cellule (et par extension, d’un module) diminuait lorsque sa température augmentait. Cette diminution de la puissance en fonction de la température se quantifie grâce au coefficient de température de la puissance KT(P). D’après la fiche technique, KT(P)=-0.41 %/°C. Cela signifie que la puissance diminue de 0.984 W (0.41% × 240 = 0.984 W) lorsque la température des cellules augmente de 1°C.
- 15. Rendement réel desmodules 15 Par conséquent, lorsque la température des cellules est 50°C (c’est-à-dire une augmentation de 25 °C par rapport aux conditions STC), la puissance du module a chuté de 0.984 × 25 =24.6 W. En d’autres termes, la puissance maximale du module dans les conditions de fonctionnement est P50°C=215.4 W (au lieu de 240 W dans les conditions STC).
- 16. Rendement réel desmodules 16 Calculons à présent le rendement du module dans ces conditions : Un calcul similaire permet de trouver le rendement des modules à 55°C et 60°C :
- 17. Rendement réel desmodules 17 Modules peu ventilés Modules ventilés Modules bien ventilés Température des cellules ≈60°C ≈55°C ≈50°C Rendement théorique des modules (conditions STC) 14.8% Rendement réel des modules 12.66% 12.96% 13.27% Ecart entre le rendement théorique et le rendement réel 14.45% 12.43% 11.53% Variation du rendement des modules en fonction de la température des cellules
- 18. On constate doncque la température des cellules joue un rôle important dans la performance de l’installation photovoltaïque. Une bonne ventilation de la toiture photovoltaïque est donc essentielle afin de garantir une bonne qualité l’installation. salembenmoussa@gmail.com 18