Laboratoire pour des systèmes photovoltaïques

L’évaluation du comportement à long terme des installations photovoltaïques en matière de sécurité, de fiabilité et de rendement énergétique fait partie des compétences fondamentales des quelque douze spécialistes du laboratoire. Le laboratoire photovoltaïque de la Haute école spécialisée bernoise, situé à Berthoud, se consacre à l’étude des systèmes photovoltaïques depuis 1988. Une attention particulière est accordée aux onduleurs, dont le comportement sur le réseau électrique est étudié dans le laboratoire photovoltaïque.

Compétences clés: contrôler, mesurer et évaluer

Les installations photovoltaïques, il y a peu encore des produits de niche, se sont aujourd’hui démocratisées. Bientôt, elles deviendront, avec l’énergie hydraulique, le principal pilier de l’approvisionnement énergétique de la Suisse.

Dans la recherche appliquée, cette évolution a fait naitre de nouveaux défis. Si dans les années 90, il s’agissait encore de démontrer que les installations photovoltaïques étaient en mesure de produire de l’électricité efficacement pendant plus de cinq ans, ce sont aujourd’hui des thèmes tels que la sécurité – p. ex. la protection contre les incendies – ou la conformité au réseau qui occupent le devant de la scène. Grâce à son succès commercial, la technologie photovoltaïque ne cesse de s’étendre à de nouveaux marchés. Chaque nouvelle application apporte en outre son lot de défis et de risques. Le laboratoire photovoltaïque de la BFH est néanmoins demeuré fidèle à ses compétences fondamentales: il vérifie et teste en pratique ce que les planificateurs et les installateurs de systèmes photovoltaïques ne sont pas en mesure de vérifier eux-mêmes. À cet effet, le laboratoire photovoltaïque développe en permanence de nouveaux concepts et appareils de mesure.

Prestations

Le laboratoire photovoltaïque met ses connaissances et son expertise à la disposition du secteur public et du secteur privé. Il offre les services suivants:

  • Tests d’onduleurs et de systèmes photovoltaïques tels que rendements, compatibilité électromagnétique (CEM), tests fonctionnels, analyse des dommages, étude du comportement au feu
  • Vérification des onduleurs et de leur conformité avec les exigences de raccordement au réseau de distribution (protection RI, alimentation sans panne, régulation de la puissance active et réactive)
  • Mesures de systèmes de batteries en collaboration avec le Centre Stockage d’énergie
  • Mesure des perturbations électromagnétiques par conduction ou par induction en rapport avec les installations photovoltaïques
  • Vérification des modules photovoltaïques en laboratoire et sur le terrain (mesures des courbes caractéristiques, mesures thermographiques et d’électroluminescence, dégradation induite par le potentiel)
  • Mesures de la réflexion et de l’intensité lumineuse
  • Mesures en laboratoire haute tension (résistance de l’isolation, résistance aux coups de foudre directs et indirects)
  • Partenariat de recherche pour les projets Innosuisse
  • Calculs, études et expertises présentant un caractère de recherche

Toutes les prestations sont, dans la mesure du possible, fournies à des fins de formation avec la participation des étudiant-e-s de la Haute école spécialisée bernoise. Lorsqu’ils ne sont pas protégés par le droit de propriété d’un partenaire industriel, les résultats des recherches sont mis à la disposition du public sous forme de publications.

Brochure

Compétences

Le laboratoire d’onduleurs de la BFH est spécialisé dans trois domaines:

  • le raccordement des onduleurs au réseau (fonctions smart grid des onduleurs, protection RI, alimentation sans panne FRT);
  • la compatibilité électromagnétique (CEM);
  • les mesures de rendement.

Outre les onduleurs de réseau photovoltaïques purs, les systèmes en ilot ainsi que les systèmes photovoltaïques de stockage par batterie sont également testés. En étroite collaboration avec le laboratoire haute tension, la résistance des onduleurs aux coups de foudre directs ou indirects peut également être évaluée. Le laboratoire photovoltaïque fait partie du Centre Stockage d’énergie à Bienne. Il dispose ainsi d’une infrastructure de test de grande qualité pour les batteries et les systèmes associés.

Le concept MUSCLE, développé à la BFH et basé sur un navigateur, constitue l’épine dorsale informatique du laboratoire d’onduleurs. Le concept open source se fonde sur des programmes Python qui pilotent les simulateurs et lisent les données enregistrées par les instruments de mesure au travers de systèmes embarqués.

Projets

Le domaine de recherche Composants PV couvre des sujets relatifs aux modules PV, diodes bypass, verres solaires, connecteurs et autres composants nécessaires à une installation PV. Le laboratoire PV étudie les propriétés, la qualité et la fiabilité des composants PV à l'aide de différents appareils de mesure d'intérieur et d'extérieur.

L'appareil de mesure des courbes caractéristiques développé au laboratoire PV pour l'enregistrement automatique des courbes caractéristiques des modules PV sur le terrain constitue une spécialité. Il permet par exemple de surveiller en détail les effets d'un ombrage partiel au niveau des modules dans le cadre de projets pilotes.

Les offres de recherche et de services comprennent:

  • Mesure de modules PV en laboratoire et sur le terrain
  • Mesures des caractéristiques des modules PV
  • Relevés infrarouges (points chauds)
  • Enregistrements électroluminescents (ruptures de cellules)
  • Photographies en fluorescence ultraviolette (ruptures de cellules, dégradation)
  • Etudes en régime permanent avec simulateur solaire (points chauds, effets de réchauffement)
  • Benchmarking de modules PV

Contact

Le domaine de recherche Systèmes PV se rapporte à l'interaction des composants PV dans la pratique ainsi qu'aux questions relatives au photovoltaïque dans le contexte de l'approvisionnement en électricité de la Suisse.

Les offres de recherche et de services comprennent:

  • Installations agri-photovoltaïques: en collaboration avec nos collègues de la Haute école des sciences agronomiques, forestières et alimentaires (HAFL), nous étudions l'interaction entre la production d'électricité et la production alimentaire
  • Installations PV alpines: en collaboration avec les laboratoires PV de la ZHAW, de la SUPSI et de l'OST, nous étudions les questions techniques liées aux installations PV alpines.
  • Études, calculs et simulations: Nous disposons de divers logiciels et outils commerciaux ou développés par nos soins pour analyser les installations PV.
  • Réalisation de campagnes de mesure sur des installations PV

Contact

Projets

Autres activités du laboratoire PV

Chaque année, des étudiants de la HESB rédigent des travaux de projet, de bachelor et de master au laboratoire PV. Les travaux suivants ont été réalisés ces dernières années (sélection):

  • Concept et construction d'un appareil de mesure des caractéristiques des modules PV
  • Concept et construction d'un simulateur solaire LED
  • Développement d'une méthode de mesure de l'éblouissement sur les installations PV
  • Comparaison de différents outils de simulation pour les installations PV verticales bifaciales

Si, en tant que partenaire industriel, vous souhaitez mettre au concours un travail dans le domaine de compétence du laboratoire PV, vous pouvez volontiers prendre contact avec le laboratoire PV. Pour qu'un travail puisse faire l'objet d'un appel d'offres, il doit contenir au moins une question de recherche dont la réponse ne constitue pas aujourd'hui un service standard du secteur PV.

Le laboratoire photovoltaïque de la BFH dispose des infrastructures suivantes:

  • Diverses installations photovoltaïques d’âges et de technologies différents
  • Laboratoire d’onduleurs avec sources de courant alternatif et continu programmables et bancs de test pour onduleurs d’une puissance de 100 kVA
  • Banc d’essai pour microonduleurs et optimiseurs de puissance
  • Laboratoire haute tension pour évaluer les impacts de foudre directs et indirects, générateur de courant de choc (applications en courant alternatif et continu)
  • Équipements de test fixes et mobiles pour la mesure des champs électromagnétiques
  • Simulateur solaire et instrument pour flash test
  • Équipement de mesure de l’électroluminescence
  • Équipement de mesure de la fluorescence ultraviolette
  • Équipement de test mobile (instruments de mesure des courbes caractéristiques, caméras thermographiques)
  • Chambre climatique pour les tests d’humidité, de chaleur et de froid
  • Banc d’essai de connecteurs pour étudier le vieillissement des connecteurs photovoltaïques

À cela s’ajoute le riche équipement mis à disposition par le Centre Stockage d’énergie à Bienne.

Les organisations et entreprises suivantes font partie des principaux partenaires du projet et des clients du laboratoire PV:

Divers clients privés (notamment des fabricants de produits) sont confidentiels et ne sont pas mentionnés.

Le laboratoire PV, et plus précisément le professeur Christof Bucher en tant que directeur du laboratoire PV, exerce les fonctions et affiliations suivantes:

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