Un module solaire classique ne capte la lumière que sur sa face avant ; son dos est une feuille opaque. Un module bifacial possède des cellules capables d'exploiter la lumière des deux côtés, et un dos transparent, généralement en verre ou en feuille arrière transparente. La face avant fait toujours l'essentiel du travail, mais la lumière réfléchie par le sol et diffusée par le ciel atteint l'arrière et s'ajoute à la production. Sur un bon site, cette énergie supplémentaire coûte peu, ce qui explique pourquoi les modules bifaciaux se sont répandus dans les centrales à l'échelle industrielle.
Combien d'énergie supplémentaire ?
Deux choses déterminent le gain en face arrière.
- Bifacialité : le rendement de l'arrière du module par rapport à l'avant, indiqué sur la fiche technique du module sous forme de facteur de bifacialité. Un facteur de 0,7 signifie que l'arrière convertit la lumière à 70 % du rendement de l'avant.
- Irradiance arrière : la quantité de lumière qui atteint réellement le dos. Elle dépend surtout de l'albédo du sol (la part de lumière solaire qu'il réfléchit), de la hauteur des modules au-dessus du sol, de l'espacement des rangées et de la part du dos ombrée par la structure de montage.
L'albédo varie beaucoup : la terre sombre ou l'herbe réfléchissent peu, le sable sec et le gravier clair davantage, et la neige fraîche plus que tout. Un même module peut donc donner un faible gain sur un site et un gain important sur un autre. Le gain est aussi généralement plus grand sur des trackers à un axe avec des modules montés haut au-dessus d'un sol clair que sur des structures fixes basses.
Concevoir pour la face arrière
- Surélever les modules : plus de hauteur laisse davantage de lumière réfléchie atteindre le dos et la répartit plus uniformément.
- Dégager le dos : les tubes de torsion, les rails et les boîtes de jonction qui ombrent l'arrière coûtent de l'énergie. Certaines conceptions de trackers sont faites pour les modules bifaciaux pour cette raison.
- Tenir compte du sol : certaines centrales utilisent une couverture de sol plus claire pour augmenter l'albédo.
- Prévoir le désappariement : l'arrière est éclairé moins uniformément que l'avant, ce qui crée de petites pertes entre cellules et modules.
Pourquoi les centrales bifaciales exigent une meilleure mesure
Pour juger si une centrale fonctionne bien, son propriétaire compare l'énergie produite à celle qu'elle aurait dû produire compte tenu de la météo. Pour une centrale monofaciale, l'irradiance en face avant (dans le plan du champ) résume l'essentiel. Pour une centrale bifaciale, ce n'est pas le cas : si l'irradiance arrière n'est pas mesurée, la production attendue de la centrale est sous-estimée, et un vrai défaut peut se cacher dans un « bonus bifacial » inexpliqué, ou une centrale normale peut sembler sous-performer.
La norme IEC 61724-1:2021, qui régit la surveillance des performances PV, inclut la mesure de l'albédo et de l'irradiance en face arrière pour les systèmes bifaciaux. Une station de surveillance pour une centrale bifaciale ajoute donc généralement :
- un pyranomètre orienté vers le sol, associé à un pyranomètre orienté vers le ciel pour former un albédomètre, afin de mesurer l'albédo ;
- des capteurs d'irradiance arrière montés dans le plan des modules, orientés vers l'arrière ;
- des capteurs de température de module qui n'ombrent pas eux-mêmes le dos du module.
Ce dernier point est facile à manquer. Un capteur de température collé au dos d'un module bifacial empêche la lumière arrière d'atteindre la cellule située dessous. Le capteur de température de module Rigel 2 d'Aeron est conçu pour cela : son boîtier à profil bas de 7,2 mm se monte à fleur sur la surface arrière sans gêner l'irradiance arrière, et son élément PT1000 respecte la tolérance de classe A de la norme IEC 60751. Il est disponible avec des sorties 4-20 mA, PT1000 et Modbus RS485.
Température et modules bifaciaux
Les modules bifaciaux avec verre des deux côtés fonctionnent souvent à une température légèrement différente de celle des modules classiques, car le dos en verre évacue la chaleur différemment et absorbe la lumière sur les deux faces. Comme la puissance d'un module diminue lorsqu'il chauffe, une température de module précise fait partie d'une modélisation correcte de la centrale, et doit être mesurée sur les modules effectivement installés plutôt que supposée.
Le bifacial convient-il à un projet ?
Les modules bifaciaux coûtent généralement un peu plus que les monofaciaux, et le bénéfice dépend de l'albédo du site, du montage et du tracker. Une équipe de projet doit modéliser le gain en face arrière pour son site et sa structure, puis, une fois la centrale en service, mesurer l'albédo et l'irradiance arrière pour confirmer le gain payé. Cette mesure est aussi la preuve que recherchent les prêteurs et les ingénieurs indépendants.
Les stations de surveillance météorologique d'Aeron sont conçues pour la surveillance de classe A selon la norme IEC 61724-1:2021, y compris sur les centrales bifaciales. Voir WMS pour centrales solaires PV ou parlez à notre équipe de votre site.
