Nouvelle méthode d'essai pour les surfaces photovoltaïques incurvées intégrées au véhicule (VIPV)

Le groupe de travail 17 du programme sur les systèmes d'énergie photovoltaïque (IEA-PVPS) de l'Agence internationale de l'énergie a récemment publié un rapport démontrant une nouvelle configuration de test pour les surfaces photovoltaïques incurvées intégrées aux véhicules (VIPV).

Ces travaux de recherche portent sur les résultats d'une étude de 8 jours menée en août 2023 au Bourget-Dirac, en France. Les résultats montrent que la courbure des surfaces VIPV peut induire des inhomogénéités d'irradiance allant jusqu'à 261 W/m² et des inhomogénéités de température allant jusqu'à 13 °C, respectivement.

Selon les chercheurs, les VIPV avec un rayon de courbure de 3 mètres perdent 17 % de leur énergie par temps ensoleillé et 6 % par temps pluvieux par rapport aux surfaces photovoltaïques planes.

Au cours de l'expérience, l'équipe a mesuré les cellules individuellement toutes les minutes. Elle a également analysé l'impact du toit photovoltaïque incurvé sur les performances, l'uniformité du rayonnement solaire et la température.

Les chercheurs ont suggéré que pour optimiser le rendement énergétique, les équipes de produits VIPV pourraient augmenter le nombre de canaux de suivi du point de puissance maximale (MPPT) et envisager de concevoir la surface PV plus plate pour optimiser naturellement la récupération d'énergie.

Cependant, chacune des recommandations d'optimisation présente des difficultés. Bertrand Champion, co-auteur du Commissariat à l'énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), a déclaré à PV Magazine : « Un toit trop plat va à l'encontre de la tendance de l'industrie automobile. De plus, la multiplication des canaux MPPT augmente le coût des panneaux et la complexité du système. »

Chambion a déclaré que le rapport a été publié pour sensibiliser les fabricants d'équipement d'origine (OEM), les constructeurs automobiles, les parties prenantes et les chercheurs de l'industrie photovoltaïque aux facteurs affectant les performances du VIPV et aux solutions potentielles.

Le banc d'essai de surveillance photovoltaïque extérieur décrit dans le rapport du Groupe de travail 17 a été spécialement conçu pour les surfaces solaires courbes des voitures particulières. L'équipe l'a utilisé pour surveiller l'irradiation solaire et la température, et pour recueillir des données afin de mesurer les effets et les inhomogénéités de l'angle d'incidence sur la surface d'un module VIPV.

Lors de la conception du dispositif de test, l'équipe a choisi de concevoir une matrice de cellules solaires unique plutôt que d'utiliser des photodiodes commerciales. « Cette solution est plus simple, plus facile à intégrer et plus représentative de l'application finale », explique Champion. Les mesures obtenues peuvent servir à valider le modèle. »

Le dispositif utilise des cellules solaires PERC de taille M6, composées de 9 barres jumelles et disposées en matrice 5×5, équipées de thermocouples et de capteurs d'irradiance et de température. Il est également équipé d'enregistreurs de données multicanaux, de multiplexeurs, d'un modèle de toit VIPV et d'un système de gestion de l'énergie (EMS) dédié pour surveiller les données d'irradiance et de température minute par minute.

Des mesures sont effectuées sur chaque cellule chaque minute. Le panneau d'essai a été soumis à trois scénarios météorologiques dans un endroit dégagé : pluvieux, ensoleillé et nuageux. Il était orienté vers le sud et monté de manière à refléter l'orientation aléatoire du véhicule pendant la phase de stationnement.

À l’avenir, les chercheurs recommandent un projet d’un an pour collecter des données représentatives, en notant que des tests devraient également être effectués dans d’autres endroits.