Les problèmes d’ombrage des modules solaires appartiennent-ils au passé ?

Les conséquences d’un ombrage partiel sur les modules solaires

Le soleil brille, aucun nuage à l’horizon et une installation photovoltaïque est installée sur le toit : les conditions parfaites sont réunies pour un rendement élevé de la production d’énergie solaire des propriétaires d’installation photovoltaïque. Mais des arbres, poteaux, antennes de télévision et bâtiments adjacents se trouvant souvent à proximité des toits, rares sont les modules solaires totalement dénués d’ombrage. Il est alors tout naturel d’en déduire que la puissance et le rendement en seront diminués. Mais à y regarder de plus près, les pertes induites par un ombrage irrégulier ont des conséquences négligeables sur le rendement annuel total. Le tout est de s’assurer que les modules sont correctement positionnés et conjugués à l’onduleur adapté.

Briser un mythe qui a la vie dure

Il est encore communément admis que des modules solaires ombragés, par exemple par des feuilles mortes, auront pour conséquence une production de puissance faible voire inexistante de l’entièreté de l’installation photovoltaïque. À l’instar d’un tuyau d’arrosage qui ne produira que peu voire pas d’eau, qu’importe l’endroit où il est pincé. Mais ce préjugé est dépassé de longue date car la solution au problème est désormais intégrée dans chaque module sous la forme de diodes by-pass.

Une puissance de sortie plus élevée grâce à un algorithme efficace de suivi MPP

Afin de minimiser autant que possible les pertes de mismatch ou dues à l’ombrage, les onduleurs de chaîne ou multi-chaîne sont équipés d’un ou de plusieurs trackers de point de puissance maximale (trackers MPP). Dans l’idéal, chaque chaîne est munie d’un tracker MPP qui détermine constamment le point de travail optimal des chaînes connectées et qui permet ainsi de conserver à tout instant une puissance de sortie maximale de l’installation photovoltaïque.

Une gestion efficace de l’ombrage grâce à Dynamic Peak Manager

Comme un système intelligent de gestion de l’ombrage, dans l’idéal déjà intégré dans l’onduleur, assure un rendement maximal, les parties partiellement ombragées de la toiture peuvent être incluses dans l’agencement. L’algorithme intelligent de suivi MPP Dynamic Peak Manager de Fronius détecte les ombrages et optimise le rendement au niveau des chaînes. Pour ce faire, il scanne et analyse l’intégralité de la courbe de tension à des intervalles réguliers espacés d’environ 10 minutes, en déterminant à chaque fois le point de travail le plus efficace pour l’installation photovoltaïque (le point de puissance maximale global).

Exemple d’ombrage dû à une cheminée

Une simulation d’ombrage réalisée à l’aide d’un logiciel de simulation indépendant démontre que la perte annuelle due à l’ombrage est faible.  En somme, deux catégories de perte différentes doivent être prises en compte.

Perte due à l’ombrage partiel spécifique au module : Les rayons du soleil reçus sont limités à cause de diverses sources d’ombrage, une cheminée en l’occurrence : les modules solaires perçoivent donc moins de lumière. Cette réduction de l’incidence de la lumière ne peut être optimisée avec un onduleur, ni avec un optimiseur de puissance ou un micro-onduleur ; la seule solution consiste à retirer l’objet à l’origine de l’ombrage.

En revanche, la perte de mismatch, à savoir celle due à l’interconnexion des chaînes, peut être grandement réduite à l’aide d’un algorithme intelligent de suivi MPP : comme l’indique le tableau, Dynamic Peak Manager permet d’obtenir une perte de mismatch correspondant à environ un tiers de la perte due à l’ombrage au niveau du module.

Résultats concernant l’ombrage sur une base annuelle, obtenus à partir de la simulation avec des modules solaires placés horizontalement

Les résultats de la simulation indiquent clairement que l’ombrage partiel spécifique au module induit un pourcentage de perte plus élevé (environ 0.18 %) que les pertes de mismatch (environ 0.06 %). Si l’onduleur au cœur de votre installation photovoltaïque dispose d’un suivi MPP efficace et d’une gestion intelligente de l’ombrage, à l’instar de tous les onduleurs Fronius, vous êtes assuré d’atteindre des rendements optimaux, y compris dans conditions environnementales difficiles, et que votre matériel et vos logiciels fonctionnent parfaitement ensemble, sans composants ni coûts supplémentaires.

Un optimiseur de puissance est-il la solution ?

Les optimiseurs de courant continu ont beau eux aussi être en mesure d’améliorer la puissance de sortie de l’installation en cas d’ombrage, ils sont rarement rentables : un optimiseur tente d’agir sur chaque module avec son suivi MPP individuel. Un optimiseur de puissance contrôle la tension au niveau du module et offre donc à coup sûr des avantages, notamment vis-à-vis de l’ombrage, mais uniquement à condition que les diodes by-pass soient désactivées.

En tant que composants supplémentaires, les convertisseurs CC/CC nécessitent eux-mêmes de l’énergie qui doit d’abord être co-générée par l’installation photovoltaïque et en consomment également en mode veille. Par conséquent, le rendement supplémentaire atteint est généralement plus faible et ne justifie ainsi pas les coûts d’investissement supérieurs. Par ailleurs, les nombreux composants à ajouter sur chaque module réduisent la fiabilité générale de l’installation photovoltaïque et augmentent donc le risque de panne.