Table des matières :
1. Introduction
2. dans quelle mesure l'ombrage affecte-t-il l'efficacité des panneaux solaires ?
3. Quels sont les différents types d'ombrage ?
4. méthodes pour éviter les pertes de rendement des panneaux solaires dues à l'ombrage
5. conclusion
Introduction
Dans le monde des panneaux solaires, l'ombrage est le plus grand adversaire. Il peut entraîner une diminution de la production et affecter le fonctionnement efficace des systèmes. Par conséquent, les problèmes d'ombrage doivent être soigneusement étudiés avant l'installation d'ensembles photovoltaïques solaires.
Dans quelle mesure l'ombrage affecte-t-il l'efficacité des panneaux solaires ?
Certains experts suggèrent que l'ombrage pourrait potentiellement réduire la production des systèmes photovoltaïques solaires jusqu'à 40 %. Fait intéressant, même si seulement 10 % des panneaux sont ombragés, l'efficacité peut chuter de 50 %. Ceci est dû à la façon dont les cellules solaires sont connectées dans le système.
Les installations traditionnelles de panneaux solaires sont connectées en une série de "chaînes" parallèles. Si une chaîne est affectée par l'ombrage, la perte peut se propager à d'autres parties. Pour éviter une défaillance complète de toutes les cellules, les installations incluent généralement des diodes de dérivation. Ces diodes redirigent le courant, contournant les cellules sous-performantes. Cependant, bien que cela empêche l'échec complet de l'ensemble - de la même manière qu'une ampoule défectueuse dans une guirlande lumineuse de Noël n'affecte pas toute la guirlande - cela limite l'énergie des cellules et réduit la tension de toute la chaîne.
Dans ce domaine, les onduleurs jouent un rôle crucial. Ils doivent équilibrer l'optimisation de la tension des chaînes sous-performantes ou maximiser l'énergie collectée par les chaînes non affectées. Quelle que soit l'approche choisie, les onduleurs doivent choisir entre deux options inefficaces.
Quels sont les différents types d'ombrage ?
Ombrage temporaire : Comprend l'ombrage temporaire causé par la neige, les fientes d'oiseaux et les feuilles tombées. L'accumulation de poussière peut également entraîner un ombrage temporaire.
Auto-ombrage : Ce type d'ombrage affecte les racks du système d'installation et peut être causé par la rangée précédente de modules. Par conséquent, la disposition des rangées de modules est cruciale dans la planification du système.
Ombrage des bâtiments : Les objets tels que les cheminées, les antennes paraboliques, les antennes et les structures de toit peuvent provoquer de l'ombrage sur les bâtiments.
Ombrage positionnel : Englobe tout ombrage causé par les environnements environnants, tels que les arbres et les autres bâtiments à proximité.
Obstruction directe : Tout objet suffisamment proche pour obstruer directement le système solaire peut avoir le plus grand impact sur son efficacité.
Méthodes pour éviter les pertes dues à l'ombrage des panneaux solaires
Pour éviter l'ombrage des ensembles de panneaux photovoltaïques, les mesures suivantes peuvent être prises :
1. Effectuer une analyse d'ombrage avant la construction :
Avant la construction de la centrale électrique, une analyse d'ombrage complète doit être effectuée. Cela inclut l'investigation des sources potentielles d'ombrage dans l'environnement, telles que les lignes haute tension, les rampes, la végétation et les bâtiments existants (y compris les bâtiments prévus). En prenant les mesures nécessaires, telles que l'ajustement des positions d'installation, les effets de l'ombrage peuvent être minimisés.
Lors de l'arpentage et de l'installation, il convient de prendre en compte la croissance annuelle de la végétation et de déterminer si les canopées d'arbres et les branches causeront de l'ombrage. Si des problèmes d'ombrage sont anticipés, l'élagage ou l'abattage des arbres devraient être envisagés. De plus, les changements de terrain doivent être pris en compte pour empêcher l'ombrage d'affecter l'exposition au soleil des panneaux, y compris l'ombrage dans les directions nord-sud et est-ouest, ainsi que l'ombrage de différentes hauteurs dans la même rangée.
2. Garder les panneaux solaires propres :
Nettoyer régulièrement la surface des panneaux solaires est une étape importante pour maintenir le fonctionnement efficace des systèmes d'énergie solaire. Le nettoyage peut empêcher les fientes d'oiseaux, la poussière et l'ombrage des arbres d'affecter les panneaux, garantissant une absorption adéquate de la lumière. De plus, installer les panneaux dans des endroits avec peu d'ombrage peut réduire considérablement l'impact de l'ombrage sur l'efficacité de la production d'électricité.
3. Éviter les obstructions artificielles :
Lors de la conception et de l'installation de systèmes solaires, évitez d'installer des clôtures ou d'élever des perchoirs pour éloigner les oiseaux autour des panneaux solaires. De plus, lors de la maintenance, veillez à éviter de provoquer involontairement de l'ombrage, tel que le séchage du linge ou le placement d'objets sur les panneaux. Cela garantit des performances et une efficacité optimales du système d'énergie solaire.
4. Utiliser plusieurs onduleurs MPPT :
La prise en compte de l'utilisation de plusieurs onduleurs MPPT pour réduire l'impact de l'ombrage sur les panneaux solaires est une stratégie efficace. Les onduleurs MPPT sont des composants critiques des systèmes solaires, ayant pour fonction principale de surveiller la tension de sortie et le courant des panneaux solaires et d'ajuster le point de fonctionnement en temps réel pour assurer une production maximale d'énergie.
En utilisant plusieurs onduleurs MPPT dans le système, les panneaux solaires peuvent être divisés en plusieurs chaînes indépendantes, chacune contrôlée par un onduleur MPPT séparé. Cela signifie que même si certains panneaux sont ombragés, d'autres panneaux non affectés peuvent maintenir une production d'énergie efficace. Chaque onduleur MPPT peut suivre et maximiser indépendamment la puissance de sortie de chaque panneau, minimisant ainsi l'impact de l'ombrage sur la production d'énergie globale du système.
De plus, un système à onduleur MPPT multiple peut surmonter les problèmes de non-correspondance causés par l'ombrage. Comme chaque onduleur fonctionne indépendamment, même si certaines parties des panneaux sont ombragées, le système entier n'est pas affecté, garantissant une efficacité maximale globale des panneaux solaires. Cependant, il est important de noter que l'utilisation d'un système à onduleur MPPT multiple augmentera le coût du système, donc lors de la décision d'adopter cette conception, les conditions du site et les contraintes budgétaires doivent être considérées de manière exhaustive.
5. Faire fonctionner les panneaux solaires en parallèle
Il est bien connu que les modules photovoltaïques couverts d'ombrage réduisent considérablement la puissance de sortie de l'ensemble de la chaîne. Cependant, les panneaux ombragés dans une même chaîne n'affectent pas la puissance de sortie des chaînes parallèles. Cela signifie qu'un regroupement stratégique peut être adopté : les modules affectés par l'ombrage peuvent former une chaîne, tandis que les modules non affectés par l'ombrage peuvent former une autre chaîne, maximisant ainsi la production d'énergie globale. En connectant les panneaux à des chaînes différentes séparément, les effets de l'ombrage peuvent être minimisés.
Pour les petits systèmes solaires résidentiels, l'utilisation de panneaux solaires en parallèle avec des micro-onduleurs peut être une option plus rentable. Bien que cette approche puisse augmenter le coût initial du système, elle offre une plus grande flexibilité et fiabilité, car chaque panneau peut fonctionner indépendamment sans affecter les performances du système entier en raison de l'ombrage ou des défauts dans les autres panneaux. Par conséquent, pour les petits systèmes résidentiels, l'utilisation de panneaux solaires en parallèle avec des micro-onduleurs peut être un choix raisonnable et efficace pour améliorer l'efficacité et la fiabilité globales du système.
6. Utiliser des panneaux solaires avec une forte résistance à l'ombrage
Les panneaux solaires IBC (Interdigitated Back Contact) de Maysun Solar démontrent une puissante résistance à l'ombrage avec leur technologie unique de contact arrière complet et leur conception de pointe.
Ces panneaux utilisent une technologie de contact arrière complet, permettant un flux normal des électrodes métalliques positives et négatives même en cas d'ombrage, tout en éliminant la résistance à l'avant, réduisant efficacement les dommages des points chauds aux composants et réduisant ainsi le risque de fonctionnement de la centrale électrique.
La façade présente une conception sans électrodes métalliques, élargissant la plage d'absorption de la lumière. Même si certaines cellules sont ombragées, d'autres cellules non ombragées peuvent continuer à générer du courant, assurant une production d'énergie à haute efficacité pour l'ensemble du panneau.
Sans obstruction des lignes de grille métallique à l'avant, la perte de lumière est réduite, augmentant la zone éclairée de 2,5 %. Cette caractéristique forme la technologie unique de haute intensité de courant de court-circuit des cellules IBC, rendant leur densité de cellules 5 à 8 % plus élevée que celle des cellules Perc et Topcon, avec une performance de génération d'énergie supérieure.
De plus, les caractéristiques de résistance à l'ombrage de la façade sans électrodes métalliques permettent une plage d'absorption de la lumière plus large, avec une plage d'absorption spectrale de 300 nm à 1200 nm, entraînant un démarrage tôt le matin et un arrêt tardif le soir du panneau, avec un gain de puissance de plus de 2,0 % par rapport aux panneaux Perc et Topcon.
Par conséquent, les panneaux solaires IBC de Maysun Solar fournissent une solution fiable pour le fonctionnement efficace et la génération stable d'énergie des systèmes d'énergie solaire, avec leur résistance exceptionnelle à l'ombrage, leur large plage d'absorption de la lumière et leur excellent gain de génération d'énergie.
7. Utiliser des diodes de dérivation et des MOS pour atténuer les effets de l'ombrage
Lorsque les panneaux solaires sont partiellement ombragés, les diodes de dérivation et les MOS (Metal-Oxide-Semiconductor) jouent un rôle crucial. Ils permettent au courant de contourner la partie ombragée, maximisant l'efficacité des zones non ombragées. Traditionnellement, les diodes de dérivation étaient utilisées pour résoudre ce problème, mais elles rencontraient des défis tels qu'une efficacité réduite et une adaptabilité limitée dans des conditions d'ombrage complexes. Cependant, une nouvelle solution, le MOS (commutateur de dérivation MOS), offre une nouvelle perspective. En contrôlant efficacement le flux de courant et en s'adaptant rapidement aux changements des conditions lumineuses, le MOS atténue l'impact de l'ombrage, assurant une production continue d'énergie et améliorant la fiabilité et la durée de vie des panneaux solaires. Les panneaux solaires de Maysun Solar sont équipés de la technologie MOS pour des performances optimales.
Conclusion
Dans la conception et l'installation des panneaux solaires, réduire l'ombrage est l'un des facteurs clés pour assurer un fonctionnement efficace du système. En prenant des mesures appropriées, telles que la réalisation d'une analyse d'ombrage avant la construction, le nettoyage régulier des panneaux solaires et l'évitement d'obstructions artificielles, l'impact de l'ombrage sur les systèmes solaires peut être minimisé. De plus, l'utilisation de panneaux solaires avec une forte résistance à l'ombrage, tels que les panneaux solaires IBC de Maysun Solar, et l'utilisation de la technologie MOS, peuvent améliorer davantage la stabilité du système et l'efficacité de la production d'énergie. Par conséquent, lors de la conception et de l'installation de systèmes solaires, il est essentiel de considérer minutieusement les problèmes d'ombrage et de sélectionner des solutions appropriées pour garantir une production d'énergie continue et stable et contribuer à l'avenir de l'énergie durable.
Référence:
Lee, S. (2023) 'Avoid solar panel shading: How to minimize its impact,' Velo Solar, 20 February. https://www.velosolar.com/solar-panel-shading/.
Boiler Guide Limited (no date) Solar PV and shading | Solar Guide. https://www.solarguide.co.uk/solar-pv-and-shading.
Opie, N. (2022) 'Limiting shading losses to maximize solar power output,' Ratedpower, 15 February. https://ratedpower.com/blog/shading-losses/.
Staff, A. (2024) Shading losses in PV systems, and techniques to mitigate them. https://aurorasolar.com/blog/shading-losses-in-pv-systems-and-techniques-to-mitigate-them/.
Solving PV module shading problems with the help of MOS（MOS bypass switch) - a new idea from Maysun Solar (no date). https://www.maysunsolar.eu/blog/pv-module-shading-problems-with-the-help-of-mos.
IBC Solar Panel, IBC Solar Module Manufacturer | Maysun Solar (no date). https://www.maysunsolar.eu/ibc-series-solar-panel.
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