Génération et mesures de prévention de l'effet spot thermique dans les modules photovoltaïques

Gestion de l'effet de point chaud dans les modules photovoltaïques

L'effet de point chaud dans les modules photovoltaïques est un problème courant causé par plusieurs facteurs, et des mesures préventives correspondantes peuvent être prises :

Causes de l'effet de point chaud

• Ombres:Lorsqu'une partie des cellules du module photovoltaïque est ombragée (par des feuilles, de la poussière, des fientes d'oiseaux, etc.), ces cellules peuvent entrer dans un état de polarisation inverse, consommant de l'énergie et provoquant des augmentations localisées de température. Cette chaleur accumulée peut entraîner des points chauds, endommageant potentiellement les cellules ou les matériaux d'encapsulation.1118
• Défauts internes:Des problèmes de qualité au sein des cellules, tels que des défauts internes ou une mauvaise soudure, peuvent également entraîner l'effet de point chaud. Ces problèmes créent une résistance anormalement élevée pendant le fonctionnement, ce qui entraîne une augmentation de la consommation d'énergie et un échauffement localisé.4
• Conception de module médiocre:Si la conception des modules photovoltaïques est inadéquate, comme des cellules rapprochées ou une disposition incorrecte, cela peut entraîner l'apparition d'ombrage et de points chauds.111819

Impacts de l'effet point chaud

• Diminution des performances du module:L'effet de point chaud réduit considérablement la puissance de sortie des cellules ombragées, ce qui a un impact sur les performances globales du module photovoltaïque. Les données expérimentales montrent que les effets de point chaud peuvent réduire la puissance de sortie maximale d'environ 10%.2
• Risques pour la sécurité:Les effets de points chauds prolongés accélèrent le vieillissement des modules et peuvent déclencher des incendies, ce qui présente des risques pour la sécurité des centrales photovoltaïques.19

Mesures préventives

• Installer des diodes de dérivation
  • Principe de fonctionnement:Une diode de dérivation est connectée en parallèle aux deux extrémités de chaque chaîne de cellules. Lorsqu'une cellule ombragée entre dans un état de polarisation inverse, la diode conduit, court-circuitant la partie ombragée et réduisant le courant qui la traverse, réduisant ainsi la génération de chaleur.123
  • Vérification des effets:Les simulations et les tests réels montrent que l'installation de diodes de dérivation peut réduire considérablement la tension de chaque côté des cellules ombragées, empêchant ainsi un flux de courant excessif et contrôlant efficacement les effets de points chauds. Les données expérimentales indiquent qu'avec des diodes de dérivation installées, la réduction de courant est significative et la dégradation maximale de la puissance de sortie ne dépasse pas 5%.2
• Concevoir des systèmes photovoltaïques de manière réfléchie
  • Espacement entre les tableaux:Lors de la conception d'installations photovoltaïques, il est essentiel de définir un espacement approprié entre les panneaux afin d'éviter l'ombrage mutuel.23
  • Hauteur de support: Concevez correctement la hauteur des cadres de support, en particulier dans les zones avec végétation. Un entretien régulier est nécessaire pour éviter la prolifération de la végétation qui pourrait provoquer de l'ombrage.3
  • Environnement environnant:Lors de la conception et de la construction de centrales photovoltaïques, tenez compte de l’environnement environnant pour éviter que les bâtiments ne fassent de l’ombre aux panneaux solaires.2
• Gestion des opérations et de la maintenance
  • Nettoyage régulier:Nettoyez régulièrement les surfaces des modules photovoltaïques pour éliminer la poussière et les excréments, réduisant ainsi l'apparition de points chauds.23
  • Détection de défaut:Utilisez la détection infrarouge et les mesures électriques pour vérifier régulièrement l'état de fonctionnement des modules photovoltaïques, en identifiant et en résolvant rapidement les problèmes de points chauds. La détection infrarouge peut observer avec précision les points chauds et prendre en charge la génération automatique de rapports, facilitant ainsi la prise de décision du personnel de maintenance.

• Stratégies de prévention innovantes
  • Résistances en série: L'introduction de résistances dans les chaînes de cellules permet de partager la tension inverse subie par les cellules à points chauds, réduisant ainsi à la fois la perte de puissance et la température. Le circuit de prévention conçu comprend des comparateurs de tension, des MOSFET de puissance, des diodes et des résistances de division de tension pour contrôler efficacement les effets des points chauds.7
  • Optimiser la topologie du réseau photovoltaïque:En optimisant la topologie des réseaux photovoltaïques, par exemple en connectant des modules solaires compatibles en série ou en restructurant la disposition du réseau via des circuits de commutation, les effets des points chauds d'ombrage peuvent être atténués.4

Conclusion

Pour prévenir et contrôler efficacement l'effet de point chaud, une approche à multiples facettes est nécessaire. Les fabricants doivent gérer strictement leurs processus de production pour garantir des cellules et des modules de haute qualité ; les utilisateurs doivent choisir des fabricants de cellules fiables lors de l'approvisionnement ; une disposition raisonnable doit être établie dans la conception de l'usine pour éviter l'ombrage ; et un nettoyage et une surveillance réguliers doivent être effectués pendant la gestion de la maintenance pour remédier rapidement aux pannes.

Des stratégies innovantes, telles que les résistances en série et les topologies de réseaux photovoltaïques optimisées, bien que plus coûteuses, peuvent contrôler plus efficacement les effets des points chauds, améliorant ainsi l'efficacité de production et la fiabilité des systèmes photovoltaïques.