Comment l'ombrage affecte les performances du système de pompe solaire
Dans le contexte actuel d'agriculture verte et d'irrigation économe en énergie, les systèmes de pompage solaire gagnent en popularité grâce à leur coût de fonctionnement nul et à leurs caractéristiques écologiques. Cependant, des experts du secteur ont récemment alerté sur le fait qu'un facteur souvent négligé – l'ombrage partiel – est en train de devenir un véritable tueur caché, susceptible de réduire considérablement les performances du système, voire d'endommager définitivement les équipements.
Il ne s'agit pas d'une simple réduction, mais d'un plongeon de type "barrel effect".
Contrairement à la croyance populaire, l'impact de l'ombrage sur les systèmes de pompage solaire va bien au-delà du simple fait que plus la zone est bloquée, moins il y a d'énergie produite.
« Le problème principal réside dans la conception des circuits en série des panneaux solaires », a expliqué Wang, ingénieur d'un institut chinois de recherche sur les énergies nouvelles. « Un module standard est composé de 60 ou 72 cellules connectées en série. Son courant de sortie est déterminé non pas par la cellule la plus puissante, mais par la plus faible. Lorsqu'une cellule est complètement masquée par des feuilles, des fientes d'oiseaux, de la poussière, ou même l'ombre d'un poteau électrique, elle passe du statut de « générateur » à celui de « résistance », consommant l'énergie des autres cellules et générant de la chaleur, ce qui entraîne une chute brutale du courant dans toute la chaîne. »
Ce phénomène, connu sous le nom d'effet barillet ou d'effet point chaud, a des conséquences dévastatrices : même si seulement 10 % de la surface du panneau est bloquée, la puissance de l'ensemble du réseau peut chuter de plus de 50 %, voire davantage. Pour les pompes à eau solaires, qui dépendent fortement de la production d'électricité en temps réel, cela se traduit par une chute drastique de la hauteur manométrique et du débit d'eau.
De la stagnation des performances à la panne matérielle, le système est confronté à de multiples risques
La réaction en chaîne de l’ombrage va bien au-delà de la réduction du débit d’eau :
● Démarrages et arrêts fréquents de la pompe : Lorsque les nuages passent ou que les ombres se déplacent, la puissance de sortie du module fluctue considérablement aux points critiques, provoquant des démarrages et des arrêts fréquents du moteur de la pompe. Ces chocs répétés réduisent considérablement la durée de vie de la pompe et du contrôleur.
● Arrêt complet du système : Les pompes solaires ont généralement un seuil de tension ou de puissance de démarrage minimal. Lorsque l'ombrage fait chuter la puissance en dessous de ce seuil, le système cesse de fonctionner, même en cas de fort ensoleillement.
● Dommages causés par les points chauds sur les modules :Les cellules ombragées continuent de chauffer, accélérant le vieillissement et le jaunissement du matériau d'encapsulation (EVA) au fil du temps, entraînant une délamination des cellules et des dommages permanents au panneau solaire, ce qui présente un risque pour la sécurité.
● Déséquilibre de l’offre et de la demande : Les systèmes de pompes solaires sont conçus pour adapter précisément la courbe de puissance de la pompe aux caractéristiques de production du panneau solaire. L'ombrage perturbe complètement cette adaptation, empêchant le système de fonctionner à son rendement optimal.
La sélection scientifique du site et son entretien régulier sont la clé
● La sélection du site est la première ligne de défense : Avant l’installation, évaluez avec précision la trajectoire de la lumière solaire tout au long de l’année pour vous assurer que le site d’installation est exempt de tout bâtiment, poteau électrique, cheminée ou arbre à croissance rapide du lever au coucher du soleil.
● Entretien assidu : Nettoyez régulièrement (par exemple, toutes les deux semaines) les panneaux pour éliminer la poussière, les fientes d’oiseaux et autres contaminants, et éliminez rapidement les mauvaises herbes environnantes pour éviter la couverture de neige hivernale.
● Optimiser la conception du système : Pour les scénarios où les ombres sont inévitables, des technologies d'électronique de puissance au niveau des composants (MLPE), telles que les micro-onduleurs ou les optimiseurs de puissance, peuvent être envisagées. Ces technologies peuvent réduire considérablement l'impact de l'ombrage sur l'ensemble du système lorsqu'un seul composant, voire une seule cellule, est ombragé, mais cela augmente d'autant l'investissement initial.
La protection des panneaux solaires contre l'ombre tout au long de leur durée de vie est essentielle pour garantir un fonctionnement stable, efficace et durable de l'ensemble du système d'irrigation. Lorsqu'on investit dans l'énergie verte, le coût d'une ombre, même minime, peut s'avérer bien plus élevé qu'on ne l'imagine.
