Production d'énergie photovoltaïque

IntroductionAvec l’intensification du réchauffement climatique, le phénomène El Niño pose des défis de plus en plus graves à centrales photovoltaïquesDe nombreux climats extrêmes, jamais observés auparavant, influencent désormais nos normes de conception industrielles actuelles. ContenuChapitre un : La catastrophe tombe du cielChapitre deux : Rafale de frappe descendanteChapitre trois : Augmentation soudaine de la vitesse du ventChapitre quatre : Changement soudain de direction du ventChapitre cinq : Réveil de l'industrie Chapitre un : La catastrophe tombe du ciel17 mars 2025, 4 h du matin, Texas, États-Unis. Dehors, une fine pluie tombait sans discontinuer depuis la nuit. Soudain, un coup de tonnerre fulgurant, tel une épée tranchante, déchira le ciel d'encre. Aussitôt après, un vent violent, tel une bête sauvage libérée de ses chaînes invisibles, se déchaîna, rugissant et ravageant le sol. Les étranges crépitements qui suivirent brisèrent peu à peu la tranquillité de la petite ville. « Je dormais profondément quand un bruit assourdissant m'a brusquement réveillée, comme si quelqu'un jetait des pierres sur ma maison. » Lors de l'interview, Luna, la femme au foyer, était encore sous le choc. « Mais les pierres venaient de toutes parts, sans aucun schéma. J'étais terrifiée. Les chevaux de l'écurie hennissaient sans cesse. Ce bruit était insupportable. »▽ orages L'aube ne tarda pas à poindre et la pluie cessa. Tôt le matin, Frank, policier chevronné, circulait sur la route 36. Autrefois, en tournant à droite au carrefour suivant, on pouvait apercevoir une centrale photovoltaïque. Mais ce jour-là, le spectacle qui s'offrait à ses yeux était glaçant : un vaste système de suivi. Sur les composants initialement noirs, divers trous de tailles différentes sont apparus, les recouvrant comme des flocons de neige.▽ Le composant a été endommagé par la grêle ▽ Le traceur a été endommagé par la grêle Ces dernières années, sous l'effet profond du réchauffement climatique, le phénomène El Niño a pris une importance croissante. Des événements climatiques extrêmes, autrefois considérés comme extrêmement rares, se produisant une fois par siècle, voire par millénaire, sont désormais fréquents.Les méthodes de conception traditionnelles prévoient souvent l'avance afin de garantir une solution infaillible. Cependant, la fréquence des phénomènes météorologiques extrêmes est de plus en plus irrégulière et imprévisible.▽ Le traceur a été endommagé par une tornade ▽ Les incendies dans les centrales photovoltaïques sont fréquents. Parmi les nombreuses conditions météorologiques extrêmes, il en est une qui est particulièrement pénible. Son apparition n'est limitée ni au temps ni à l'espace.Tel un fantôme invisible, il enveloppe silencieusement la zone où une crise pourrait survenir, constituant une menace considérable pour les centrales photovoltaïques. Chapitre deux : Rafale de frappe descendanteLes orages sont un phénomène météorologique courant, qui se produit généralement au crépuscule ou la nuit. Lors d'un orage, une grande quantité de vapeur d'eau s'accumule, formant ainsi une série de « forteresses mobiles » aux caractéristiques dynamiques qui se déplacent rapidement au sol.▽ Image nuageuse d'un orage Ces forteresses mobiles sont généralement équipées d'un arsenal important. Lorsque les conditions sont réunies, elles lancent des attaques terrestres, provoquant des phénomènes météorologiques extrêmes tels que de fortes pluies, de la grêle et des vents violents.L'impact le plus significatif sur les trackers photovoltaïques est un climat local causé par les orages : les rafales descendantes.▽ Rafale de frappe descendante Une rafale descendante, aussi appelée « downburst » en anglais, est un courant d'air descendant puissant, localisé et de faible ampleur. Lorsqu'il atteint le sol, il génère des vents violents et linéaires destructeurs.C'est comme une "bombe aérienne". La menace que représente cette « bombe aérienne » pour les systèmes de suivi photovoltaïque provient principalement de deux aspects : • une augmentation soudaine de la vitesse du vent, celle-ci augmentant rapidement en peu de temps ; • La direction du vent change soudainement et rapidement en très peu de temps. Chapitre trois : Augmentation soudaine de la vitesse du ventLes personnes connaissant les systèmes de suivi photovoltaïque savent que lorsque la vitesse du vent dépasse un certain seuil, le système passe en mode de protection contre les vents forts. Dans ce mode, le système pivote jusqu'à l'angle le plus favorable et s'y immobilise afin de résister aux vents extrêmes. On peut donc constater que pour le tracker, il existe deux paramètres clés de vitesse du vent :• Vitesse de vent de fonctionnement : Vitesse minimale de vent déclenchant le mode vent fort• Vitesse extrême du vent : La vitesse maximale du vent pouvant être supportée à l'angle d'amarrage On ne peut s'empêcher de se demander : si le dispositif de suivi déclenche le mode vent fort et que la vitesse du vent continue d'augmenter pendant sa rotation, quel impact cela aura-t-il sur la structure du dispositif ?Pour aborder cette question, il nous faut introduire un terme météorologique : « augmentation soudaine de la vitesse du vent ». ▽ Deux types de courants descendants provoquent une forte augmentation de la vitesse du ventMicro-explosion (Partie 1)Derecho (Partie 2)Une augmentation soudaine de la vitesse du vent, c'est-à-dire une hausse brutale de la vitesse du vent en peu de temps, peut empêcher le dispositif de suivi de s'adapter à temps à l'angle du vent fort et entraîner sa destruction. Ce phénomène est particulièrement dangereux pour les trackers à entraînement monopoint qui adoptent le mode d'amarrage au vent.▽ Graphique illustrant la forte augmentation de la vitesse du vent dans une certaine région du Moyen-Orient au fil des années(Référence 15 m/s, 3 s à 10 m)La vitesse du vent peut passer de 15 m/s à 33 m/s en seulement 2 minutes.La vitesse du vent a atteint 9 mètres par seconde par minute Pour les trackers à entraînement monopoint, un angle de 0° est le plus défavorable. Plus on se rapproche de 0°, plus la stabilité du tracker est compromise. Si le tracker est stationné face au vent mais se trouve sous le vent, après l'activation du mode de protection contre le vent, il doit pivoter dans la direction opposée, une opération appelée « retournement ». Ce type de suivi en U entraînera inévitablement un « passage » du système à 0°. Par conséquent, le système de suivi deviendra de plus en plus instable lors de sa rotation, et la vitesse critique du vent Ucr diminuera progressivement. Le système entrera alors graduellement dans la « zone dangereuse ». Si la vitesse du vent augmente rapidement à ce moment-là, le mode dit de protection contre les vents forts pourrait se transformer en « mode suicide par vent fort », et le suivi en U se traduirait en réalité par un demi-tour. ▽ Propulsion monopoint « amarrage contre le vent »Il est impossible d'éviter les risques liés à l'augmentation soudaine de la vitesse du vent. Le problème des brusques augmentations de la vitesse du vent s'aggrave, notamment dans le désert de Gobi. En raison des fortes variations de température entre le jour et la nuit, de nombreux trackers ont subi des dommages plus ou moins importants, principalement liés à ces brusques montées de vent. Cependant, outre ces augmentations, un changement soudain de la direction du vent constitue une autre menace potentielle.▽ Une augmentation soudaine de la vitesse du vent a endommagé des dispositifs de suivi dans une certaine zone du Moyen-Orient Chapitre quatre : Changement soudain de direction du ventAfin de réduire la pression du vent sur les modules et d'améliorer leur stabilité structurelle, les systèmes de suivi photovoltaïques traditionnels adoptent généralement la stratégie de protection de « l'amarrage contre le vent », c'est-à-dire d'orienter les modules face à la direction du vent.Cependant, la direction du vent n'est pas fixe. Dans certaines conditions météorologiques extrêmes, comme lors d'une rafale descendante, la direction du vent peut changer brusquement.À ce stade, le dispositif de suivi doit immédiatement ajuster son angle afin d'éviter les dommages causés par le vent soufflant à l'arrière du composant.▽ Un moteur rapide est utilisé pour réduire le temps de rotation du tracker Le changement brutal de direction du vent provoqué par une rafale descendante se caractérise par sa courte durée et sa grande vitesse. et peut même effectuer un virage à 180 degrés en cinq minutesCela signifie que le dispositif de suivi n'a que cinq minutes pour effectuer le réglage de l'angle. De nombreux fabricants de dispositifs de suivi ont pris conscience de ce problème et ont adopté des moteurs rapides afin d'augmenter la vitesse de rotation de ces dispositifs.▽ La direction du vent a changé de 180 degrés en cinq minutes Malheureusement, la plupart des fabricants de trackers adoptent une stratégie de stationnement face au vent avec un grand angle de 60°. Dans le pire des cas, pour passer de 60° est à 60° ouest, le tracker doit effectuer une rotation de 120°. En raison du changement rapide de la direction du vent, même avec un moteur rapide, le temps restant au tracker n'est que de cinq minutes, ce qui rend difficile d'atteindre la position prévue avant que la direction du vent ne change. C’est pourquoi les fabricants de trackers ont proposé une stratégie d’arrêt au vent « à angle complet », ce qui signifie que quelle que soit la direction du vent, le tracker s’arrêtera à la position angulaire maximale la plus proche de l’angle de suivi actuel. ▽ De nombreux fabricants de systèmes de suivi ont dû renoncer à l'amarrage face au vent.Adopter une stratégie de stationnement « grand angle sans tenir compte du vent »L'image ci-dessus : PVHL'image suivante : GameChange Cette conception rompt avec le mode d'amarrage traditionnel « au vent », car dans ce cas, le tracker doit résister à la vitesse maximale du vent à la position d'angle maximale du côté sous le vent. Cela impose des exigences extrêmement élevées en matière de fiabilité structurelle de l'ensemble du système de suivi et représente également un défi majeur pour la capacité de résistance à la pression des composants. ▽ La pression ascendante des composants est généralement trop élevée lorsqu'ils sont abrités du vent Chapitre cinq : Réveil de l'industrieAprès le typhon dévastateur qui a frappé la Jordanie en 2018, l'industrie des systèmes de suivi des vents a connu un véritable essor. D'importants investissements financiers et humains ont été consentis dans le domaine de l'ingénierie éolienne, qui a acquis une profonde reconnaissance. De nombreux ingénieurs de renom maîtrisent désormais parfaitement les connaissances en ingénierie éolienne et peuvent même rivaliser avec les plus grands spécialistes du domaine. Aujourd'hui, les dégâts causés par les phénomènes météorologiques extrêmes aux centrales photovoltaïques ont de nouveau sonné l'alarme pour l'industrie des systèmes de suivi solaire. De nombreux projets sont confrontés à des situations inédites. La plupart des conditions météorologiques extrêmes n'ont pas été vérifiées ni analysées lors des premières phases de conception. Par conséquent, nous pouvons prévoir qu'à l'avenir, les « sciences atmosphériques » deviendront un élément important à prendre en compte dans la conception des systèmes de suivi et qu'elles seront sans aucun doute à l'origine du second essor de l'industrie des systèmes de suivi. ▽ Les sciences atmosphériques sont une branche des sciences de la Terre Parallèlement, de nombreux organismes tiers ont également constaté les graves difficultés que les conditions météorologiques extrêmes posent aux supports photovoltaïques. On peut citer, par exemple, des institutions telles que VDE et RETC, qui ont réalisé des progrès remarquables dans le domaine de la recherche sur la résistance à la grêle. Prenons l'exemple de l'organisation indépendante à but non lucratif RMI aux États-Unis. Cette organisation a publié trois rapports d'analyse sur l'impact des phénomènes météorologiques extrêmes sur les supports photovoltaïques. Ces rapports, détaillés et d'une grande qualité professionnelle, constituent des références importantes pour le secteur. Outre l'aide d'organismes tiers, les fabricants de systèmes de suivi météorologique explorent activement des méthodes pour obtenir des données météorologiques réelles. En comparant et en analysant les résultats avec ceux d'essais en soufflerie, ils visent à optimiser la conception des systèmes et à améliorer leur résistance aux conditions météorologiques extrêmes.▽ Campus NREL FlatironsBase d'essais de parcs éoliens extérieurs de NX et ATI ▽ Le projet de microréseau intégré de Puertollano en EspagneBase d'essai du parc éolien extérieur Arctech L'industrie des trackers photovoltaïques a connu des débuts difficiles, se heurtant à de nombreux obstacles. Les phénomènes météorologiques extrêmes sont certes terrifiants, mais pas insurmontables. Cependant, à l'aube de la transformation de cette industrie, une crise plus profonde se profile à l'horizon. ➡️Nous nous réjouissons de votre visite sur notre site web et de discuter avec vous de connaissances techniques plus approfondies sur l'énergie solaire : https://www.esolarfirst.com