Un coup de pouce pour l'énergie solaire

Alors que les fabricants s'efforcent de réduire le coût de l'énergie solaire, le raffinage des cellules et des panneaux solaires pour les rendre plus efficaces n'est que la moitié de l'histoire. Une autre option consiste à incorporer des composants électroniques plus récents dans les panneaux qui pourraient augmenter la puissance de sortie des systèmes photovoltaïques et les rendre plus faciles à concevoir et à installer.

Augmentation de puissance électronique : Ce jeu de puces est au cœur du dispositif d'optimisation de puissance de National Semiconductor pour les panneaux solaires. Attaché derrière chaque panneau solaire d'un panneau, l'électronique pourrait corriger une baisse de la puissance de sortie du panneau due à l'ombrage ou aux débris, augmentant la sortie finale de 25 % ou plus.

Puissance de Suntech , le plus grand fabricant mondial de modules solaires en silicium cristallin, basé à Wuxi, en Chine, a annoncé des partenariats avec la société basée à Santa Clara, en Californie National Semiconductor et d'autres fabricants d'électronique solaire pour développer des panneaux intelligents qui donneraient le plus de puissance possible même si d'autres panneaux sont sous-performants en raison de dommages ou de la lumière du soleil bloquée par l'ombre ou des débris. Ce type de système est utile car dans les systèmes photovoltaïques conventionnels, les performances d'un panneau affectent la sortie de l'ensemble du système. Nous pensons que la technologie des modules intelligents est une voie claire pour l'avenir, déclare Andrew Beebe, directeur commercial de Suntech.

Les fabricants d'énergie solaire ont du mal à obtenir des augmentations supplémentaires de l'efficacité avec laquelle les panneaux solaires en silicium cristallin convertissent la lumière du soleil en électricité. L'innovation solaire s'est donc déplacée vers l'électronique à l'arrière du panneau. Chaque avantage de puissance supplémentaire réduit le coût par watt, et l'électronique est l'endroit où les améliorations vont être, explique Matthew Feinstein, chercheur associé à Recherche Lux .

Le dispositif d'optimisation de puissance de National Semiconductor est déjà sur le marché. Des tests sur les installations des clients ont montré qu'il peut extraire 25 % d'énergie en plus d'un système photovoltaïque, explique Kevin Kayser, directeur marketing de l'entreprise. Des tests indépendants par le Laboratoire national des énergies renouvelables et Photon International ont démontré des gains de puissance à partir de baies allant jusqu'à 39 %.

Les modules solaires fonctionnent à différents niveaux de courant et de tension. Les panneaux sont traditionnellement enchaînés en série et leur alimentation CC combinée est envoyée à un grand onduleur. L'onduleur fait deux choses : il convertit la puissance en électricité CA prête pour le réseau, et son circuit de commande recherche et définit en permanence la tension de fonctionnement et les niveaux de courant pour tous les panneaux en fonction de la puissance totale de sortie du réseau. Mais si le courant d'un panneau chute à cause de l'ombre ou des débris, l'onduleur abaisse le courant de tous les autres panneaux, réduisant ainsi la puissance de sortie de la matrice. Dix pour cent d'ombre sur la matrice signifie une perte de puissance de 50 pour cent, dit Kayser.

L'optimiseur de puissance de National Semiconductor supprime le circuit de commande central de l'onduleur, plaçant à la place un circuit de commande séparé derrière chaque panneau. Cela permet à l'optimiseur d'extraire le plus de puissance de chaque panneau. En outre, dit Kayser, alors que certains produits d'optimisation de la puissance augmentent à la fois le courant et la tension ou diminuent le courant et la tension, les leurs peuvent augmenter et diminuer à la fois le courant et la tension, réduisant ainsi encore plus la puissance.

L'appareil ajoute environ 12 cents par watt au coût d'installation d'un système photovoltaïque, mais s'amortit en deux ans pour la plupart des installations. De plus, les installateurs n'ont pas à se soucier, par exemple, de l'ombre changeante d'une cheminée ou de l'angle d'inclinaison précis de chaque panneau. Cela peut simplifier le temps de conception et réduire le temps d'installation, ce qui augmente leur marge bénéficiaire, explique Kayser.

Suntech n'a pas mis tous ses œufs dans le même panier. L'entreprise étudie également les micro-onduleurs, une autre technologie électronique qui devrait stimuler l'énergie photovoltaïque. Les micro-onduleurs ajustent les niveaux de tension-courant de chaque panneau, puis vont encore plus loin : ils convertissent le courant continu du panneau en courant alternatif.

Les deux approches ont leurs avantages et leurs inconvénients. Les micro-onduleurs simplifient le câblage des panneaux ensemble, de sorte que les nouveaux systèmes photovoltaïques sont plus faciles à installer, et il est également plus facile d'ajouter des panneaux à un réseau plus tard. Mais il est plus facile de moderniser les systèmes existants avec des optimiseurs de puissance - et Kayser dit qu'ils devraient également offrir une meilleure efficacité globale du système. En effet, la conversion du courant continu en courant alternatif sur chaque panneau, comme le font les micro-onduleurs, nécessite d'augmenter la faible tension de fonctionnement de chaque panneau d'environ 30 volts à 120 volts standard, ce qui entraîne une certaine perte de puissance.

Suntech s'est associé à une demi-douzaine d'entreprises qui fabriquent des micro-onduleurs et des optimiseurs de puissance. Il s'agit notamment des startups Enphase Énergie à Petaluma, Californie ; Tigo Énergie à Los Gatos, Californie ; et Azuray Technologies à Portland, Oregon. Tigo fabrique un optimiseur de puissance CC qui ajuste les niveaux de courant du panneau et peut augmenter la puissance de sortie jusqu'à 20 %. Enphase affirme que ses micro-onduleurs peuvent aider les systèmes solaires à récolter jusqu'à 25 % d'énergie en plus. Azuray, quant à lui, fabrique à la fois des optimiseurs de puissance et des micro-onduleurs.

Bien que les deux technologies existent depuis deux décennies, elles n'ont été mises en œuvre que récemment dans des produits fiables et peu coûteux, explique Eric Wesoff, analyste solaire chez Médias verts . Les fabricants de panneaux sont enfin convaincus que c'est quelque chose qui peut durer, dit-il. Et comme les ingénieurs maximisent d'autres moyens d'augmenter l'efficacité des panneaux photovoltaïques, ils sont plus disposés à essayer différents appareils électroniques. Au moins 20 startups différentes de l'électronique solaire ont présenté leurs produits lors de la conférence Solar Power International à Los Angeles cette semaine.

Wesoff ajoute que Suntech adopte une approche intelligente et prudente en s'associant à plusieurs fournisseurs de micro-onduleurs et d'optimiseurs de puissance. De toute évidence, ils ne choisissent pas un gagnant ou une architecture, dit-il.

cacher