Manuel pour les modules photovoltaïques bifaciaux verticaux

Le manuel «Modules photovoltaïques bifaciaux verticaux» constitue une aide technique à la planification d’installations photovoltaïques bifaciales verticales sur le Plateau suisse et dans les régions alpines.

Fiche signalétique

Départements participants Technique et informatique
Institut(s) Institut pour la recherche sur l’énergie et la mobilité IEM
Unité(s) de recherche IEM / Systèmes photovoltaïques
Organisation d'encouragement Schweizerische Eidgenossenschaft (Bundesverwaltung)
Durée (prévue) 01.01.2021 - 28.02.2022
Direction du projet Prof. Dr. Christof Bucher
Équipe du projet Matthias Hügi
Sebastian Tobias Koch
Partenaire Bundesamt für Energie BFE
Mots-clés Installations bifaciales verticales, production d’électricité, dimensionnement Plateau suisse / régions alpines, alimentation électrique décentralisée, simulation de rendement

Situation

Les modules des installations photovoltaïques sur les toits des maisons présentent généralement une inclinaison visant à optimiser le rendement énergétique spécifiquement en été ou sur toute l’année. Conséquence: ces installations produisent peu d’énergie en hiver, alors que c’est surtout en cette saison qu’elle est recherchée, notamment pour le chauffage. Les installations verticales permettent de remédier à cette situation: elles peuvent être installées sur des espaces non bâtis ou des toits plats. Dans les régions alpines, de telles installations peuvent fournir un rendement énergétique nettement supérieur en raison de la neige et des valeurs élevées de l’albédo ainsi que de la quasi-absence de brouillard. Ce manuel présente des graphiques de dimensionnement pour des installations photovoltaïques bifaciales verticales sur le Plateau et dans les régions alpines. Il prend en compte d’une part l’effet de l’espacement des rangées de modules sur le rendement par surface et le rendement spécifique, et d’autre part les pertes dues à la limitation de puissance, liées au rapport de dimensionnement.

Approche

Deux sites ont été sélectionnés pour la création des graphiques de dimensionnement: Berthoud, site typique du Plateau suisse, et Gütsch, un site alpin. Sur les deux emplacements, les rendements énergétiques sont déterminés pour différents scénarios à l’aide d’un exemple d’installation aux caractéristiques prédéfinies et d’un outil de simulation. Dans le cadre de ces tests, on a fait varier l’orientation de l’installation et l’espacement des rangées. Les calculs suivants ont permis de déterminer le rendement énergétique, le rendement par surface et le rendement spécifique pour différentes saisons. Les valeurs ont été calculées pour l’année entière, le semestre d’été, le semestre d’hiver et les mois d’hiver. Lors du calcul des pertes dues à la limitation de puissance, on a analysé la perte d’énergie pour différents rapports de puissance nominale. Le rapport de dimensionnement décrit le rapport entre la puissance de l’onduleur (puissance AC) et la puissance normalisée du module sous STC.

Résultat

Le manuel présente ainsi différents graphiques de dimensionnement pour les deux sites. Les graphiques portant sur le rendement montrent l’évolution du rendement énergétique au cours de l’année selon l’espacement des rangées. Les graphiques relatifs au rendement spécifique indiquent le rendement énergétique normalisé par rapport à la puissance totale de l’installation. Les graphiques portant sur le rendement par surface reflètent le rendement énergétique potentiel par surface de l’installation simulée. Le rendement spécifique et le rendement par surface sont analysés en fonction de l’espacement des rangées. Les graphiques relatifs aux pertes dues à la limitation de puissance montrent les pertes qui surviennent en présence de différents rapports entre la puissance de l’onduleur et la puissance des modules. Le manuel est disponible en allemand et en français.

Perspectives

Le manuel peut désormais être utilisé dans la pratique. En raison du développement continu des programmes de simulation concernant la bifacialité et le rayonnement direct ou diffusé, d’autres possibilités de simulation pour de telles installations seront proposées à l’avenir.