Énergie solaire photovoltaïque
Semaine 10 : Modélisation des modules photovoltaïques
Modélisation thermique
Nous avons vu que la température interne des cellules a une influence aussi bien sur le modèle lumineux que sur le modèle électrique des cellules ou des modules. Or, dans une simulation, c'est normalement la température ambiante qui est connue. Il est donc important de disposer d'un modèle thermique permettant de calculer la température interne. Cette température est calculée en faisant un bilan énergétique du module. En effet, la génération de chaleur à l'intérieur du module est égale à la différence entre l'énergie du rayonnement absorbée par le module d'une part, et la puissance quittant le module sous forme électrique d'autre part.
A l'équilibre, la chaleur générée à l'intérieur du module est évacuée par différents phénomènes qui dépendent tous de la température interne du module. Si cette dépendance est connue, on peut donc déterminer la température interne du module.
Modèle thermique linéaire
La solution la plus simple consiste à supposer que le flux de chaleur est égal à
(S10-50) WQ = (Tjonction - Tamb ) / Rth
Il s'agit d'un modèle simpliste, mais qui peut servir à fixer des ordres de grandeur.
On observe un rapport de l'ordre de 29 W/(m² K) pour un champ photovoltaïque libre, et de 13 W / (m² K) dans le cas d'un champ photovoltaïque mal ventilé (incorporé à une façade) [Nijs, 1998].
Modèle thermique non linéaire
Dans une modélisation plus moderne, on distinguera dans les phénomènes d'évacuation de la chaleur
La convection naturelle et le rayonnement sont des phénomènes fortement non linéaires.
Citons la possibilité d'introduire dans le modèle une capacité thermique. Il est en tout cas utile pour la conduite des essais d'avoir une idée des temps caractéristiques des transitoires thermiques.
Détermination expérimentale
Pour établir le modèle thermique, on effectuera des mesures où on laisse s'établir l'équilibre thermique.
Les essais peuvent être faits pour différents environnements (air calme, vent de vitesse connue...).
En utilisant le modèle électrique déterminé à la page précédente, on peut déduire des mesures électriques la valeur de la température de jonction.
On relie alors l'écart entre la température de jonction et la température ambiante à la puissance dissipée dans le module.
projet : mettre au point une méthode basée sur une régression dont les variables indépendantes seront la tension du module, la température ambiante (+ la température du ciel ?) et la vitesse du vent, la variable dépendante étant le courant d'obscurité.
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Dernière mise à jour le 03-05-2004
