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Les problèmes d'ombrages sur une installation photovoltaïque

L'ombre est l'ennemi numéro 1 d'une installation photovoltaïque.

Dans cette partie du cours, nous allons expliquer pourquoi et comment l'ombre est une réelle contrainte pour une installation photovoltaïque. Le plan du cours est le suivant :

LES PROBLEMES D'OMBRAGE SUR UNE INSTALLATION PHOTOVOLTAÏQUE

  1. Endommagement des modules par effet 'point chaud' ou 'Hot Spot'
  2. Perte importante de production électrique


Baisse de la performance de l'installation photovoltaïque

Les diodes by-pass court-circuitent un groupe de plusieurs cellules (18 en général) d'un module photovoltaïque lorsque celui-ci est à l'ombre. De ce fait, la partie de l'installation photovoltaïque mise hors service ne délivre plus d'énergie. La production de l'installation est donc atténuer.
Le vidéo ci-dessous illustre clairement la perte de production par ombrage d'une installation photovoltaïque, au cours d'une journée :




Un module photovoltaïque est composé généralement composé de 36 cellules photovoltaïques, distribuées en 2 sous-réseaux. Chacun de ces deux sous-réseaux est composé de 18 cellules photovoltaïques et d'une diode by-pass.
Lorsqu'une cellule est à l'ombre, la diode by-pass court-circuite automatiquement le sous-réseau (afin d'éviter les points chauds). La conséquence directe est qu'une partie du module est hors-service. Il suffit donc qu'une seule cellule soit à l'ombre pour stopper la production d'un sous-réseau entier. La deuxième vidéo ci-dessus montre bien l'impact d'un obstacle sur la production électrique d'une installation photovoltaïque.

Par ailleurs, en augmentant le nombre de diode by-pass, on protége et on améliore nettement le rendement des modules en conditions réelles d’ombrage partiel (nuages, arbres, bâtiments, neige, etc.). Idéalement, il faudrait une diode by-pass par cellule. Mais cela induirait des coût de production supplémentaire. L'inconvénient majeure des diodes by-pass est le coût et l'encombrement. Ce sont les raisons pour lesquelles la majorité des fabricants de modules se limitent à 2 diodes by-pass par module.