Figure 2. 25 Tensions des deux diodes bypass soumis à G = 1000 W/m 2 vs Tension L'allure des caractéristiques de sortie Ppv = f(Vpv) et Ipv = f(Vpv) possède plusieurs maximums qui sont dus au fonctionnement de la diode bypass du sous-string ombragé (figure2. 26). Le module délivre une tension maximale de 37, 15 V et une puissance maximale de 160 W. La diode bypass a permis de protéger le panneau photovoltaïque lorsqu'il est soumis à des ombrages partiels et aussi d'optimiser la puissance produite dans ces conditions. Nous pouvons également analyser le fonctionnement de la diode sur un autre angle. En modélisant comme le montre la figure 2. 27, les deux sous-strings pleinement ensoleillées et le sous-string soumis à un ombrage partiel G = 500 W/m 2 avec diode bypass, nous pouvons appliquer la loi des mailles dans le circuit électrique équivalent. Notons que la tension de la diode bypass lorsqu'elle conduit est V st2 = Vdb2. Figure 2. 26 Caractéristiques Ppv =f(Vpv) et Ipv =f(Vpv) du module photovoltaïque lorsque les deux sous-strings sont soumis à G =1000W/m 2 et un sous-string soumis à Loi des mailles: Pour que la diode conduise, il faut que la tension de la diode bypass 2 soit supérieure à 0, 3 V. En deçà de cette valeur la diode se bloque.
Pour refroidir les cellules et les protéger des dommages, la plupart des panneaux conventionnels sont équipé d'un « court-circuit », à savoir un dispositif appelé « diode bypass » qui permet au courant de continuer à circuler autour des zones ombragées de la cellule. Mais le fonctionnement de ce court-circuit implique un arrêt de la production d'énergie pour une grande partie du panneau et peut ainsi provoquer de significatives pertes de puissance en cas d'ombrage, même lorsqu'une seule cellule est ombragée (voir ci-dessous). Au fil du temps, un ombrage récurrent peut entraîner une usure de ces diodes bypass en raison d'une utilisation excessive. Une étude menée au Japon a montré que 47% des panneaux présentaient des diodes bypass défectueuses au bout de dix ans en cas d'ombrage partiel quotidien. 2 Kontges, et al. (2014). « Performance et fiabilité des systèmes photovoltaïques », Sous-section 3. 2: Analyse des défaillances des panneaux photovoltaïques. En l'absence de diodes bypass, les panneaux conventionnels subissent des dommages et des pertes de performance dues aux points chauds.
Lorsqu'un panneau conventionnel est, même partiellement, à l'ombre d'un arbre ou couvert de saletés ou poussière, le courant qui passe à travers ses cellules rencontre une résistance. Toute cellule affectée par cette résistance tente alors de maintenir le même niveau de courant que ses voisines, ce qui provoque une conversion de son énergie en chaleur. Dans le cas des cellules conventionnelles, un tel phénomène peut générer des points chauds où la températures atteint plus de 150 °C en moins de 2 minutes! 1 Campeau, Z. et al. « Taux de dégradation des panneaux SunPower » Livre Blanc SunPower, 2013 Les nouveaux panneaux SunPower AC reduisent l'impact de l'ombre sur le rendement, en alliant les meilleurs panneaux du marché aux micro-onduleurs Enphase.. Une analyse par caméra thermique montre la température relative d'un panneau conventionnel (150 °C, à gauche) ainsi que celle des panneaux SunPower Maxeon et SunPower Performance (au milieu et à droite) après la mise à l'ombre partielle d'une cellule sur chaque panneau et le retrait de sa diode bypass.
Une autre méthode de calcul est possible pour déterminer la tension Up max Rappel: Up max = tension pour une puissance optimum Sachant que la tension théorique aux bornes d'une cellule photovoltaïque est de 0, 487 V, on peut déduire Up max en fonction du nombre de cellule montées en série dans un module: Nbr cellules 36 48 54 72 Up max 36 x 0. 487 = 17. 5 V 48 x 0. 487 = 23. 4 V 54 x 0. 487 = 26. 3 V 72 x 0. 487 = 35. 1 V La tension aux borne d'une diode bypass est de 0, 6V. La puissance dissipée lorsqu'une diode est en fonctionnement est donc très faible: P diode = O, 6 V x I pmax Les cellules étant montées en série dans un module photovoltaïque, une ou plusieurs cellules à l'ombre subissent une surchauffe qui peut entraîner leur destruction. En effet, une cellule "masquée" voit l'intensité qui la traverse diminuer. De ce fait, elle bloque la circulation de l'intensité "normale" produite par les autres modules. La tension aux bornes de cette cellule "masquée" augmente, d'où apparition d'une surchauffe.
Destrier: 7 Laux, sur mesure Isère Evasion Membre UCCF FFACCC "A l'école, on m'a demandé ce que je voulais être plus tard. J'ai dit 'heureux'. Vous n''avez pas compris la question, j'ai répondu qu'ils n'avaient pas compris la vie"John Lennon
Comme nous savons que c'est l'intensité la plus faible qui prime sur toutes les autres, c'est une perte de puissance générale. P= UxI Nous avions un courant à puissance optimale (Imp) de 4, 44 A, si cette cellule descend par exemple à 2 A, nous obtiendrons en puissance 2 x 18 V soit 36 W. La cellule ombragée bloquera l'intensité Imp traversant toutes les autres cellules, la tension à ses bornes augmente d'où apparition d'une surchauffe et le risque d'endommagement de la cellule et du panneau. La cellule ira vers: Vpm = Voc Tension en circuit ouvert (Voc) 21, 6 V est donnée pour le panneau entier, si on divise par le nombre de cellules (36 dans ce cas) on obtient 0. 6 V d'où le calcul 35 x 0. 6 V = 21 V 3) Fonctionnement avec diodes bypass. Les diodes sont dans un boitier au dos des panneaux, il peut y en avoir de 2 jusqu'à 5 suivant les fabricants et le nombre de cellules, elles englobent une série ou plusieurs séries de cellules. Leur fonctionnement consiste à isoler et donc à ne plus laisser passer le courant dans la série de cellules ombragées.
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