Méthodes de test des panneaux solaires

Le nombre de centrales solaires a augmenté régulièrement au cours des dernières années. Les systèmes photovoltaïques sont connus pour:

 

  • Longue durée de vie
  • Faibles effets du vieillissement
  • Peu d’entretien
  • Faible coût de fonctionnement
  • Installation facile
  • Robuste

 

Néanmoins, différents types de défauts dans les systèmes PV peuvent se produire:

  • Pertes de performance > 10% en 3 ans dans la plupart des installations
  • La plupart des défauts ne sont pas détectables par inspection visuelle
  • Les pertes de non concordance des chaînes PV sont 10 à 100 fois plus élevées que les panneaux de défaut

 

 

 

Détection de pannes

 

  • Pertes liées à la non concordance
  • Points chauds
  • PID (dégradation induite par le potentiel)
  • Défaut de la diode de dérivation
  • Fissure cellulaire
  • Salissures et bris de verre
  • Délamination et décoloration

et beaucoup plus

 

Même si les fabricants de panneaux mettent en valeur leurs produits comme : Non-PID, Pas de fissure Cell, aucun point chaud possible, bien sûr les problèmes mentionnés ci-dessus se produisent à tout type de panneau PV.

 

 

 

Pertes de non concordance

 

Des pertes de correspondance se produisent lors du raccordement en série ou en parallèle des panneaux photovoltaïques en raison de caractéristiques électriques différentes. Les raisons de la non concordance peuvent être : différents panneaux, différentes hauteurs, ombrage, points chauds, PID, tout autre défaut. L’image suivante donne une explication des pertes dues à la connexion série (gauche) et parallèle (droite) :

 

 

 

Exemple: Décalage des pertes des parcs solaires

 

Dans les parcs solaires, une combinaison de connexions en séries et en parallèles de panneaux photovoltaïques est généralement utilisée pour utiliser la gamme complète d’entrées d’onduleurs MPP. Via une connexion en série les panneaux seront connectés à une chaîne PV. Connecter ces chaînes PV ensemble via une connexion parallèle représentera un réseau PV. Si maintenant une chaîne du tableau PV réduit sa puissance de sortie en raison d’un module défectueux ou d’un ombrage temporaire, non seulement la puissance de cette chaîne sera réduite mais l’ensemble de la tension du système (connexion parallèle des sources de tension) diminuera et la puissance de l’ensemble de la matrice diminuera également. Dans l’exemple ci-dessous, la puissance de sortie du réseau sera réduite de 8 kW (30 %) au lieu de 3 kW (10 % de réduction à la chaîne) en raison de ces pertes de non concordance.

 

 

 

Méthodes d’inspection

 

L’inspection des parcs solaires photovoltaïques est divisée en plusieurs disciplines. Tout d’abord, le système doit être vérifié pour tout problème de sécurité. Les courants de fuite et les défauts d’isolation peuvent être dangereux et peuvent aussi affecter d’autres équipements comme les pipelines. D’autres défauts limitant les performances tels que PID, Hotspots, ruptures, diodes de dérivation, etc. doivent être détectés et les performances de l’ensemble du système conformément à la norme CEI 62446-2 analysées.

 

 

 

Inspection visuelle

 

Les inspections visuelles sont importantes pour détecter les problèmes majeurs, comme les fusibles cassés, les problèmes évidents de panneau, etc. Néanmoins, cette méthode ne permet de détecter que quelques problèmes. Par exemple, après une tempête de grêle, seuls quelques modules ont été exhumés dans une centrale solaire. Des études détaillées ont montré que beaucoup plus de modules étaient touchés par la grêle.

 

Imagerie thermique

 

Cette technique est la plus utilisée pour l’inspection des installations photovoltaïques. Elle nécessite un savoir-faire pour l’exécution et l’analyse des mesures. Souvent des drones ou des avions sont utilisés et la centrale électrique doit être en plein fonctionnement (chaleur). Il permet de détecter différents types de défauts et de trouver des composants cassés.

Inconvénients :

  • Les pertes de non concordance ne sont pas détectées
  • Impossible de détecter le PID
  • Les fissures des cellules ne peuvent pas être détectées

 

Électroluminescence

 

Cette technique est principalement réalisée en laboratoire. Les modules seront activés par injection courante. Les mesures sont effectuées sans rayonnement solaire (de nuit). Elles permettent une analyse détaillée des panneaux photovoltaïques. Néanmoins, les systèmes de mesure mobiles pour analyser des chaînes PV entières ne sont pas encore disponibles. Les systèmes nécessitent une puissance élevée pour l’injection du signal.

 

 

 

Tracé de courbe courant-tension

 

Cette technique permet d’enregistrer le profil de tension et de courant (courbe IV) des panneaux PV à partir de la tension en circuit ouvert (Voc) jusqu’au courant de court-circuit (Isc) en appliquant une charge. En fonction de la forme de la courbe, les différents défauts possibles peuvent être détectés et différenciés. De plus, c’est la seule méthode pour détecter les pertes de non concordance.

 

Les pertes de non concordance

Seule méthode pour détecter les pertes de non concordance

Ombrage

détection de l’ombrage et estimation de la perte de revenus annuels

Salissures, contamination

en utilisant un algorithme intelligent

Défaillance de la diode de dérivation

Détection de diodes bipasses cassées (ouvert ou court circuit)

 

 

L’image suivante montre un exemple de mesure simultanée d’un panneau PV avec 17 chaînes.

 

 

 

Point chaud

Détection de points chauds même à faible irradiance

PID

Détection du PID (Potential Induced Degradation)

Fissure cellulaire, verre brisé, …

Détection d’autres défauts

IEC 62446

Entièrement conforme à la norme IEC 62446-2

Alors que l’utilisation de systèmes de traçage IV à canal unique prendra beaucoup de temps (jours) pour l’inspection des parcs solaires (par exemple 400 chaînes pour 3 MW), le système de traçage IV à canaux multiples permettra l’inspection des centrales solaires en très peu de temps (~4 heures par MW) et donnera des informations valables sur les pertes de non concordance.

 

 

 

Diagnostic automatique

 

Le système de diagnostic breveté affiche automatiquement l’état de chaque chaîne. Différentes couleurs décrivent les performances de la chaîne et montrent différents défauts de modules PV.

Détection des défauts: Non concordance, PID, point chaud, de diode de dérivation brisée, ombrage, souillure, verre brisé, délamination, fissure cellulaire, etc.

 

Comparaison des différentes méthodes d’inspection

 

Le tableau suivant compare différentes méthodes d’inspection PV/solaire:

  • Inspection visuelle
  • Imagerie thermique
  • Electroluminescence
  • Tracé des courbes IV
  • Système de diagnostic intelligent multi-canaux de tracé des courbes IV

 

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