Une nouvelle étude révèle que la diminution du nombre de modules solaires par chaîne minimise les risques de points chauds

Une équipe de chercheurs de l'Université de Surabaya en Indonésie a mené une étude approfondie concernant les problèmes opérationnels initiaux d'une centrale solaire photovoltaïque (PV) de 24,9 MW située sur l'île de Sumatra, dans l'ouest de l'Indonésie.

La recherche a débuté en août 2022, coïncidant avec la mise en service de la centrale, et a atteint sa conclusion en août 2024.

Elieser Tarigan, l'auteur principal, explique : « La durée de fonctionnement relativement courte garantit que les défauts détectés proviennent principalement de facteurs prévalant en début de phase opérationnelle, plutôt que de l'usure à long terme. Nos recherches s'articulent autour de la classification et de la quantification des différents types de défauts observés, tels que les effets de points chauds, les fractures du verre, les dysfonctionnements des boîtes de jonction et le verre embué ou décoloré, afin de comprendre leur impact sur les performances du système. »

Au total, l'installation solaire basée à Sumatra comprend 64 140 panneaux photovoltaïques, chacun d'une puissance de 390 W. Tous ces panneaux sont installés au sol, où les modules sont reliés en série pour former des chaînes. Chaque chaîne est composée de 30 modules connectés de manière séquentielle.

Le chercheur a expliqué : « Lors des observations sur site, nous avons surveillé de près la tension et le courant de fonctionnement et les avons comparés aux spécifications techniques des modules afin de déceler toute irrégularité potentielle. Nous nous sommes concentrés sur l'identification des anomalies dans la puissance de sortie de chaînes de modules spécifiques. Une chaîne était signalée comme anormale lorsque la puissance de sortie affichée par l'onduleur était nettement inférieure aux valeurs théoriques calculées pour cette chaîne dans les conditions environnementales prédominantes. Ces anomalies ont ensuite été examinées plus en détail afin de déterminer d'éventuels défauts dans les modules. »

Par la suite, l'étude des modules individuels a consisté en des inspections visuelles accompagnées de mesures directes. L'analyse plus approfondie a intégré des mesures détaillées et des techniques d'imagerie thermique. Les données recueillies lors des inspections visuelles et des mesures ont été analysées minutieusement afin de déterminer la prévalence et l'ampleur de l'impact de chaque type de défaut.

Les scientifiques ont expliqué : « Les résultats d'observation démontrent qu'au cours des deux premières années d'exploitation, sur un total de 64 400 modules photovoltaïques installés, environ 678 modules ont présenté des anomalies de fonctionnement dues aux différents défauts mentionnés précédemment. Le taux de défaillance observé, d'environ 1,05 %, souligne l'importance cruciale d'une surveillance et d'une maintenance précoces pour garantir la fiabilité et la viabilité à long terme des systèmes photovoltaïques. »

D'après les résultats, la majorité des problèmes étaient liés à la formation de points chauds. Plus précisément, 350 défaillances de boîtes de jonction ont été détectées, 282 cas de fissuration du verre, 42 cas de gonflement de boîtes de jonction ont été constatés et sept cas de verre embué ou décoloré ont été identifiés. De plus, des cas d'ombrage causé par des objets environnants tels que des arbres, des poteaux et des bâtiments, ainsi que l'auto-ombrage des panneaux photovoltaïques, ont également été identifiés.

Le professeur Tarigan a résumé : « Notre analyse a révélé que les modules à demi-cellules sont plus performants que les modules à cellules entières pour atténuer les effets des points chauds. Cela est dû à leur faible courant par cellule et à la configuration améliorée des diodes de dérivation, qui réduisent la dissipation thermique et les pertes de puissance. De plus, la réduction du nombre de modules dans une chaîne réduit efficacement la tension et le courant de la chaîne, minimisant ainsi la gravité des points chauds. »