Comprendre comment les pertes par encrassement affectent la performance et le rendement énergétique du solaire PV
Le rendement des panneaux solaires PV dépend largement des conditions ambiantes, et plusieurs facteurs interviennent pour déterminer le rendement réel des panneaux en fonctionnement. L'encrassement en est un.
En termes simples, l'encrassement désigne l'accumulation de poussière et de particules de terre sur les panneaux solaires. Dans la pratique, cependant, la définition de l'encrassement peut être bien plus large. Par exemple, de nombreux chercheurs ont conclu que les fientes d'oiseaux peuvent réduire nettement le rendement des panneaux et sont donc elles aussi prises en compte dans le calcul des pertes par encrassement. Souvent, l'eau, ou le mélange d'agent nettoyant et d'eau utilisé pour nettoyer les panneaux, laisse un dépôt sur ceux-ci. On peut aussi y voir une forme d'encrassement.
La puissance de sortie des panneaux dépend fortement de l'irradiance qui les atteint directement. L'encrassement, simple accumulation de particules de terre et de poussière sur les panneaux, réduit la quantité de rayons du soleil qui atteignent les panneaux et affecte la performance PV.
Selon certains chercheurs, l'encrassement provoque essentiellement un ombrage des panneaux, c'est-à-dire qu'il empêche les rayons du soleil de les atteindre. Cet ombrage peut se classer en deux grandes catégories : l'ombrage doux et l'ombrage dur. L'ombrage dû à la pollution, à la brume ou au brouillard affecte l'irradiance reçue par le panneau et s'appelle ombrage doux. L'ombrage dû aux particules de poussière, de terre et aux fientes d'oiseaux s'appelle ombrage dur. Ces deux types d'ombrage peuvent affecter les panneaux et leur performance de manières différentes.
A. Avant d'étudier les facteurs qui favorisent ou freinent l'encrassement, il importe de voir aussi comment il affecte les panneaux et leur performance.
Production dégradée du panneau : La poussière et la terre accumulées sur le panneau recouvrent les cellules PV situées dessous. Cela réduit à la fois la tension et le courant de sortie des panneaux. En revanche, l'encrassement doux n'a aucun effet observé sur la tension, mais affecte le courant de sortie des panneaux. La diminution combinée du courant et de la tension réduit la puissance de sortie du panneau.
Dommages aux panneaux : L'encrassement dur dû au dépôt de poussière et de terre entraîne aussi des dépôts durcis sur le panneau solaire près de son cadre, souvent appelés cimentation. Le panneau peut alors être endommagé de façon permanente.
Conséquences économiques : La baisse de puissance du panneau solaire entraîne une baisse de production de la centrale. Si le problème est négligé pendant de longues périodes, l'encrassement peut réduire nettement la quantité d'énergie produite par la centrale solaire. Cette baisse entraîne aussi le paiement de pénalités d'écart, d'où de nouvelles pertes financières.
B. Facteurs qui influencent la vitesse d'encrassement :
Composition géographique : L'ampleur de l'encrassement dépend fortement de l'environnement dans lequel les panneaux solaires sont installés. Plus le terrain est poussiéreux, plus la probabilité et la vitesse d'encrassement sont élevées. Par exemple, dans les déserts, l'encrassement est bien plus rapide qu'en ville.
Vitesse du vent : Le vent est le principal facteur qui soulève les particules de poussière et de terre. Un climat plus venteux entraîne un encrassement plus rapide des panneaux solaires.
Humidité, brouillard et rosée : Plus l'humidité est élevée, ou plus le brouillard et la rosée sont fréquents, plus l'effet d'encrassement est marqué. À cause de l'humidité, du brouillard ou de la rosée, les particules de poussière ont tendance à adhérer aux panneaux, ce qui accroît l'encrassement. Souvent, la poussière sèche accumulée sur les panneaux est emportée par le vent. La présence de rosée ou d'humidité empêche cet entraînement des particules par le vent, ce qui aggrave l'encrassement.
Angle et orientation des panneaux : L'angle d'inclinaison des panneaux, ainsi que leur orientation, ont un effet considérable sur l'encrassement et sur la perte de puissance qui en résulte. Plus l'angle d'inclinaison diminue, plus les pertes par encrassement augmentent. Selon certaines études, de faibles angles d'inclinaison, de l'ordre de 5 à 8 degrés, peuvent causer des pertes par encrassement allant jusqu'à 8 à 10 %.
C. Comment éviter l'encrassement ?
Dans la pratique, il est impossible d'éviter complètement l'encrassement. Le nettoyage périodique des panneaux est la seule solution disponible pour éviter la perte de puissance due à l'encrassement. On constate couramment que les panneaux ne sont pas nettoyés à la fréquence souhaitée, même dans des centrales bien entretenues. Une station de surveillance météorologique peut indiquer la sécheresse dans la production de la centrale, ce qui peut suggérer le moment où nettoyer les panneaux.
La principale raison des pertes par encrassement est un effet particulièrement sournois. Dans la plupart des cas, le capteur d'irradiance solaire subit le même encrassement que les panneaux solaires PV. En conséquence, le niveau d'irradiance mesuré diminue, alors que l'irradiance réelle reste la même. La baisse de l'irradiance mesurée compense la baisse de production d'électricité des panneaux ; le PR ne change donc pas, ce qui masque en pratique les pertes.
Engageons-nous tous à faire de l'énergie solaire la principale source d'énergie de l'avenir.