Table des Matières
1. Introduction
2. L'Émergence des Modules Photovoltaïques à Haute Intensité
3. Risques et Pertes des Modules Photovoltaïques à Haute Intensité
4. Avantages des Modules Photovoltaïques à Basse Intensité
5. Conclusion
Introduction
Avec les avancées de la technologie photovoltaïque, le marché des modules photovoltaïques a évolué des modules à haute intensité vers les modules à basse intensité. Les modules photovoltaïques à haute intensité ont attiré l'attention en raison de leur puissance élevée, mais les risques et les pertes associés ne peuvent être ignorés. En revanche, les modules photovoltaïques à basse intensité sont de plus en plus considérés comme un choix plus judicieux en raison de leurs avantages en termes de sécurité, d'efficacité et de compatibilité. Cet article analysera les risques et les pertes des modules photovoltaïques à haute intensité et examinera les avantages uniques des modules photovoltaïques à basse intensité.
L'Émergence des Modules Photovoltaïques à Haute Intensité
Le coût nivelé de l'énergie (LCOE) est une mesure clé pour évaluer les projets photovoltaïques. Côté module, l'efficacité, la performance et la capacité de production jouent un rôle crucial, et l'amélioration de la performance et de l'efficacité des modules photovoltaïques peut réduire efficacement le LCOE. En 2009, la puissance maximale des modules photovoltaïques dans l'industrie n'était que de 290 W. Après plus d'une décennie de développement, la puissance des modules photovoltaïques a dépassé 500 W, certains atteignant même plus de 600 W. Les principales voies pour améliorer la puissance des modules comprennent les avancées dans la technologie cellulaire augmentant l'efficacité de conversion, l'optimisation de la disposition des modules et des matériaux auxiliaires, ainsi que l'agrandissement des tailles de wafer. Initialement, les cellules solaires produites en masse étaient basées sur des wafers de 125 mm, qui ont ensuite évolué vers des wafers de 156 mm, 156,75 mm, 158,75 mm, 166 mm, et maintenant 182 mm et 210 mm. L'introduction de wafers de 182 mm et 210 mm en 2020 a non seulement conduit à une augmentation significative de la puissance des modules, mais aussi considérablement augmenté l'intensité de fonctionnement des modules photovoltaïques.
En général, la logique derrière l'agrandissement de la taille des wafers repose sur deux points principaux : premièrement, il peut efficacement réduire le coût par watt des wafers et des cellules solaires, abaissant ainsi les coûts de production des modules photovoltaïques ; deuxièmement, l'agrandissement de la taille des wafers peut augmenter la puissance des modules, réduisant ainsi les coûts du système. Cependant, les avantages associés ne peuvent être réalisés que jusqu'à un certain point ; lorsque la taille des cellules et le courant augmentent au-delà d'un certain niveau, les risques, dangers et pertes associés peuvent l'emporter sur les avantages.
Risques et Pertes des Modules Photovoltaïques à Haute Intensité
1. Risques de Production et de Qualité des Modules Photovoltaïques à Haute Intensité
Dans le processus de production, le rendement des produits tend à diminuer à mesure que la taille des cellules augmente, car la fabrication devient plus difficile. Le rendement des wafers et des cellules grand format au début de la production ne peut pas atteindre le niveau des produits originaux, et certains problèmes causés par l'augmentation de la taille ne peuvent pas être parfaitement résolus lorsque le processus mûrit. De plus, les wafers surdimensionnés peuvent entraver le développement de cellules plus fines, et l'augmentation de la taille des modules photovoltaïques peut rendre difficile la réduction des coûts des cadres et des verres, affectant ainsi les coûts de production. En outre, l'agrandissement de la taille des wafers et des modules augmente également les risques de charge mécanique, rendant le transport et l'installation plus difficiles et nécessitant des systèmes de support plus robustes, ce qui affecte la qualité tout au long du cycle de vie du produit et du système.
2. Impact des Modules Photovoltaïques à Haute Intensité sur la Production d'Énergie
(1) Pertes de Câblage
Sur la base d'un projet de 100 MW, nous avons comparé les pertes de câblage des modules photovoltaïques de 182 mm (courant de fonctionnement d'environ 13 A) et des modules photovoltaïques ultra-haute intensité (courant de fonctionnement d'environ 18 A). Dans des conditions de test standard (STC), la solution de module photovoltaïque ultra-haute intensité utilisant la même spécification de câble de 4 mm² avait environ 0,2 % de pertes de câblage DC supplémentaires par rapport à la solution de module de 182 mm. Même dans un environnement d'application réel avec une irradiation à 70 % des conditions STC, il existe toujours une différence de perte de câblage d'environ 0,14 %. Dans les systèmes à modules photovoltaïques bifaciaux, l'augmentation du courant des modules bifaciaux par rapport aux modules monofaciaux peut être de 10 % à 20 %, ce qui amplifie encore la différence de perte de câblage.
(2) Perte de Température du Module
Nous avons également mené des recherches et des calculs sur les pertes thermiques des modules photovoltaïques : la proportion de perte thermique des modules photovoltaïques ultra-haute intensité est de 0,53 % plus élevée que celle des modules photovoltaïques de 182 mm. Dans un projet de 3 GW, les modules photovoltaïques ultra-haute intensité produiront 20 millions de kWh de moins par an en raison des pertes thermiques directes par rapport aux modules photovoltaïques de 182 mm.
(3) Production d'Énergie et Calcul du LCOE
Les résultats des simulations montrent que la production d'énergie des modules photovoltaïques de 182 mm est supérieure de 1,8 % à celle des modules ultra-haute intensité, avec 1,862 kWh/Wp/an. En termes de LCOE, les modules photovoltaïques de 182 mm sont inférieurs de 0,03 à 0,05 Yuan/kWh par rapport aux modules ultra-haute intensité, avec 0,19 Yuan/kWh.
(4) Analyse Empirique des Modules Photovoltaïques Ultra-Haute Intensité
Pour étudier pleinement les performances de production d'énergie et les différences de température de fonctionnement entre différents modules photovoltaïques, une marque de premier plan a mené, en collaboration avec TÜV Nord, un projet empirique en extérieur à la base nationale d'expérimentation photovoltaïque de Yinchuan en février 2021. Les données empiriques ont montré que par temps à forte irradiation, en raison de la conversion de plus d'énergie en chaleur sur les bandes, la température de fonctionnement des modules photovoltaïques ultra-haute intensité était en moyenne de 1,8°C plus élevée que celle des modules photovoltaïques de 182 mm, avec une différence de température maximale d'environ 5°C. Cela est principalement dû au fait que le courant de fonctionnement élevé des modules photovoltaïques entraîne des pertes thermiques importantes aux électrodes métalliques et aux bandes de la cellule, augmentant la température de fonctionnement du module. Il est bien connu que la puissance de sortie des modules photovoltaïques diminue avec l'augmentation de la température, la puissance diminuant d'environ 0,35 % par 1°C d'augmentation de température ; en combinant plusieurs facteurs, les données empiriques montrent que la production d'énergie par watt des modules photovoltaïques de 182 mm est environ 1,8 % supérieure à celle des modules ultra-haute intensité.
3. Risques de Sécurité Électrique des Modules Photovoltaïques à Haute Intensité
Les modules photovoltaïques sont des appareils électriques qui encapsulent des cellules solaires avec du verre, un film arrière, de l'EVA ou du POE, puis transmettent le courant continu généré via des boîtes de jonction, des câbles et des connecteurs. Pour le module photovoltaïque entier, bien que les boîtes de jonction et les connecteurs soient de petites composantes discrètes, en cas de défaillance, ils peuvent causer des risques de sécurité importants.
(1) Risques liés à la Boîte de Jonction et aux Connecteurs
Pour éviter que les modules photovoltaïques ne se dégradent en raison des points chauds causés par des cellules endommagées ou bloquées, des diodes de dérivation sont installées dans la boîte de jonction pour limiter la différence de courant entre les chaînes de cellules en parallèle. En général, la boîte de jonction est un point technique critique dans la conception du module, en particulier pour les modules photovoltaïques à haute intensité, où la capacité de transport de courant des diodes dans la boîte de jonction est cruciale. La figure suivante montre une situation où la surchauffe de la boîte de jonction a conduit à l'incendie du connecteur.
Pour assurer la capacité de transport de courant des diodes dans la boîte de jonction, il est recommandé que le courant nominal de la boîte de jonction pour les modules photovoltaïques monofaciaux soit supérieur à 1,25 fois le courant de court-circuit (Isc). Pour les modules photovoltaïques bifaciaux, un gain bifacial de 30 % et un ratio arrière de 70 % doivent également être pris en compte. Les modules photovoltaïques bifaciaux de 182 mm sur le marché utilisent des boîtes de jonction de 25 A disponibles et maintiennent une marge de sécurité d'environ 16 %, garantissant la fiabilité à long terme des modules photovoltaïques à haute intensité. Des modules de plus grande intensité nécessitent des boîtes de jonction avec un courant nominal plus élevé (30 A). Cependant, même avec des boîtes de jonction de 30 A, la marge de sécurité des modules photovoltaïques ultra-haute intensité est relativement faible, et le risque de surcharge augmente considérablement dans des conditions de haute irradiation et de haute température.
(2) Risques de Chauffage des Câbles
Sur la base de la norme IEC 62930, nous avons mené des études et des calculs sur la capacité de transport de courant des câbles photovoltaïques. Dans les centrales solaires au sol ou sur les toits répartis, les câbles de 4 mm² peuvent répondre aux exigences d'application des modules photovoltaïques de 182 mm et des modules photovoltaïques ultra-haute intensité. Cependant, sur certains toits répartis atteignant des températures de 70°C, les câbles pourraient surchauffer et brûler si des modules photovoltaïques ultra-haute intensité n'utilisent pas de câbles photovoltaïques de 6 mm² plus coûteux, augmentant ainsi le risque d'incendie.
Avantages des Modules Photovoltaïques à Basse Intensité
Face aux différents risques et pertes des modules photovoltaïques à haute intensité, les modules photovoltaïques à basse intensité présentent des avantages uniques. Ces avantages les rendent de plus en plus dominants sur le marché, en particulier dans les applications où la fiabilité du système et les avantages à long terme sont prioritaires.
1. Sécurité Électrique Accrue
La conception à basse intensité des modules photovoltaïques à basse intensité réduit considérablement les pertes thermiques et les risques de points chauds, augmentant ainsi la sécurité électrique. Par exemple, les modules photovoltaïques à basse intensité Twisun Pro utilisent une conception à basse intensité de 10 A, ce qui réduit la température de fonctionnement et diminue encore la probabilité de défaillances électriques. Cette conception prolonge non seulement la durée de vie du module, mais assure également un fonctionnement fiable dans diverses environnements.
2. Efficacité de Production d'Énergie Supérieure
Les modules photovoltaïques à basse intensité Twisun Pro atteignent une efficacité de production d'énergie supérieure grâce à un processus de cellules triplé unique. Par rapport aux processus de demi-cellules traditionnels, le processus de cellules triplé réduit la température de fonctionnement du module de 20 %, augmentant ainsi la production d'énergie de 4,64 %. De plus, la conception à basse intensité réduit les pertes de ligne, rendant chaque watt de puissance plus efficacement converti en électricité utilisable.
3. Compatibilité Système et Rentabilité
La taille standard et la conception à basse intensité des modules à basse intensité les rendent plus compatibles avec les onduleurs et systèmes de montage existants. Par exemple, le module photovoltaïque Twisun Pro a un courant d'environ 10 A et une taille standard de 1,998 mètres carrés, le rendant adapté aux onduleurs et supports de montage courants. Cela simplifie le processus d'intégration du système et réduit les coûts d'installation. De plus, la structure légère à double vitrage des modules à basse intensité (seulement 21 kg) facilite le transport et l'installation, réduisant ainsi la charge sur le toit et les coûts d'installation.
4. Performance dans des Environnements à Faible Irradiation
Les modules à basse intensité montrent une performance exceptionnelle dans des environnements à faible irradiation. Les modules photovoltaïques Twisun Pro commencent à générer de l'électricité plus tôt le matin et cessent plus tard le soir dans des conditions de faible luminosité, prolongeant ainsi le temps de production d'électricité quotidien. Cette caractéristique permet aux modules à basse intensité de maintenir une haute efficacité dans diverses conditions météorologiques, augmentant considérablement la production d'électricité globale.
5. Durée de Vie et Garantie Prolongées
Le taux de dégradation ultra-faible des modules photovoltaïques à basse intensité Twisun Pro entraîne seulement 1 % de dégradation la première année et 0,4 % par an par la suite, garantissant une efficacité de production d'électricité élevée à long terme. De plus, Twisun Pro offre une garantie de 30 ans sur le produit et la performance de ses modules à double vitrage. Cette sécurité à long terme rend l'investissement dans les modules à basse intensité économiquement plus rentable et réduit les coûts de maintenance et de remplacement.
Conclusion
En conclusion, les modules photovoltaïques à basse intensité Twisun Pro se sont imposés comme un choix plus intelligent sur le marché grâce à leurs avantages significatifs en termes de sécurité électrique, d'efficacité de production d'énergie, de compatibilité système et de rentabilité. Ils adressent les différents risques associés aux modules photovoltaïques à haute intensité et offrent aux clients des solutions photovoltaïques plus sûres, plus efficaces et plus fiables. Choisir les modules photovoltaïques à basse intensité Twisun Pro apportera des rendements plus élevés et une durée de vie plus longue à votre système photovoltaïque.
Depuis 2008, Maysun Solar s'efforce de produire des modules photovoltaïques de haute qualité. Nous fabriquons une variété de modules solaires, tels que des modules IBC, HJT, TOPCon et des centrales électriques pour balcons, tous offrant une technologie avancée, des performances excellentes et une qualité garantie. Maysun Solar a réussi à établir des bureaux et des entrepôts dans de nombreux pays et à nouer des partenariats à long terme avec des installateurs excellents ! Pour les dernières offres de modules solaires ou toute question sur le photovoltaïque, veuillez nous contacter. Nous nous engageons à vous servir et nos produits offrent une garantie de sécurité.
Vous pourriez aussi aimer: