Optimisation l'efficacité de l'énergie solaire pendant la canicule de juillet

Alors que nous nous préparons pour un nouvel été torride, pensons aux panneaux solaires perchés sur les toits, luttant contre la chaleur. Les gens comprennent souvent à tort que l’énergie solaire photovoltaïque sur les toits s’épanouit dans des conditions de chaleur élevée similaires aux systèmes solaires thermiques ; Mais en réalité, la situation est tout le contraire.Cet article fournit les techniques de conception et d'approvisionnement nécessaires qui, une fois mises en œuvre, garantiront la stabilité de votre système solaire pendant la canicule prévue en juillet et vous aideront à atteindre une production d'énergie maximale.

Quel est le problème avec le chauffage et l’énergie solaire ?

Les panneaux solaires photovoltaïques (PV) ont la capacité de convertir la lumière du soleil en électricité. Cependant, leur productivité diminue à mesure que la température augmente. Contrairement aux panneaux solaires thermiques pour l'eau chaude, les panneaux solaires photovoltaïques fonctionnent mieux dans des conditions relativement plus fraîches. Par conséquent, une bonne conception est un facteur clé pour contrecarrer l’impact de la chaleur sur la production d’énergie.

Dans les conditions de test standard (STC), la puissance d'un panneau solaire est définie à une température de cellule de 25 °C. Lorsqu'il est déployé dans des conditions réelles, les performances du panneau diminuent généralement en raison de l'augmentation de la température. La fraction de diminution est connue sous le nom de coefficient de température (Pmax), qui est mesuré à la température nominale de fonctionnement de la cellule (NOCT). NOCT, entre autres paramètres, spécifie une température de l'air de 20 °C lors des tests en laboratoire.

En tenant compte du fait que le NOCT moyen est d'environ 45 ºC, il est raisonnable de conclure que dans des conditions réelles, chaque jour où la température de l'air dépasse 20 ºC affectera négativement l'efficacité d'un panneau solaire en raison de la chaleur. Bien que cet impact puisse être négligeable lors d’une journée modérée, une augmentation de quelques degrés de la température pourrait modifier considérablement la situation.

D'après les données de la Californie de l'année dernière, il est évident que les températures élevées constituent un défi important dans l'optimisation de la production d'énergie solaire. La moitié de la journée a connu des températures maximales supérieures à 20 degrés et pendant plus d'un quart, les températures ont atteint environ 30 degrés. De telles conditions entraînent des pertes d’efficacité notables liées à la température dans les panneaux solaires, un défi qui doit être résolu.

Absolument, tous les jours ne produisent pas la même énergie solaire, en particulier ceux où les températures sont plus élevées et qui ont souvent plus d'heures d'ensoleillement maximal. C'est en effet une arme à double tranchant. D'une part, il y a une augmentation de l'irradiation solaire et, d'autre part, un défi sous la forme de diminution de l'efficacité des panneaux en raison des températures élevées.

En réfléchissant au nombre d’heures d’ensoleillement, nous constatons que la plupart se produisent lorsque les températures dépassent 20 degrés, avec plus d’un tiers même lors des journées extrêmement chaudes au-dessus de 30 degrés. Ces données soulignent l’importance de prendre en compte les variations de température lors de l’évaluation de l’efficacité des panneaux solaires dans différentes conditions météorologiques.

Le coefficient de température est-il important ?

Lorsque vous envisagez d'investir dans l'énergie solaire, il est avantageux de choisir un panneau solaire conçu pour fonctionner de manière optimale dans des conditions chaudes. En examinant la fiche technique, visez le coefficient de température (Pmax) avec la plus petite valeur négative proche de zéro, ce qui implique une réduction de puissance plus faible. Ainsi, un paramètre comme -0,37%/°C est plus avantageux que -0,40%/°C.

Si l'on regarde les panneaux solaires ayant les performances de température les plus élevées et les plus basses, il n'y a qu'un écart de 0,31 % pour chaque augmentation de 1°C par rapport aux 25°C standard (par exemple, maximum à -0,21 %/°C contre le plus bas à -0,52 %/°C). En traduisant cela dans les conditions réelles, cela équivaut à une baisse potentielle maximale d'efficacité (du plus élevé au plus bas) d'environ 3 % lors d'une journée à 30° et de 6 % lors d'une journée intense à 40°.

En effet, la perte d'efficacité ne se produit pas uniformément tout au long de la journée, car elle fluctue constamment en fonction des changements de température. En raison de cette nature dynamique, il devient pratiquement difficile de calculer la quantité spécifique d’énergie ou d’argent économisée entre différents panneaux solaires en termes de perte d’efficacité liée à la température.

L'importance du coefficient de température peut être sujet à débat. Bien que certaines personnes puissent le percevoir comme insignifiant, il est essentiel de se rappeler qu'un panneau solaire avec un faible coefficient de température excelle souvent également dans d'autres spécifications. Il pourrait donc être intéressant d’en tenir compte lors du processus de sélection pour la qualité globale associée.

Climatisation Et Solaire

Alors que nous subissons une vague de chaleur après l’autre, les inquiétudes concernant les dépenses croissantes liées au fonctionnement d’un climatiseur sont tout à fait justifiées. Il serait en effet judicieux de planifier minutieusement le dimensionnement et la conception d’un nouveau système solaire sur toit, ce qui peut contribuer à compenser considérablement ces coûts. Plus votre installation solaire est optimisée, plus vous économiserez à long terme.

Les premières choses d'abord

Il est impératif de souligner l’importance d’une bonne isolation de l’enveloppe de votre bâtiment avant d’envisager l’option solaire. La seule énergie véritablement gratuite est celle que vous ne consommez pas. Il est donc essentiel de confirmer au minimum l'adéquation de l'isolation de votre toiture et de rectifier les éventuelles lacunes des portes ou des fenêtres.

En supposant que votre isolation soit prise en charge, supposons alors que vous souhaitiez que votre nouveau système solaire sur le toit compense les dépenses énergétiques d'un climatiseur de taille moyenne fonctionnant aux heures de pointe de la journée pendant la chaleur la plus intense de l'année. Nous discuterions plus tard du scénario hivernal.

Adaptation de l’énergie solaire à la charge du climatiseur

Voici une approche simple en 4 étapes pour dimensionner un système solaire de toit connecté au réseau afin de s'adapter à la charge de votre climatiseur. Cette stratégie peut ne pas convenir si vous avez des priorités différentes ou pour un système hors réseau. En outre, il doit être utilisé avec les conseils de votre installateur.

Paramètres du panneau solaire MS-450W

1 Déterminez la puissance du climatiseur :

Pour cette illustration, prenons un système AC divisé de 7 kW (sortie) ayant une charge de pointe de 2,5 kW. Avec un calcul un peu complexe, nous considérerons une charge de fonctionnement moyenne de 2 kW.

2 Déterminer la consommation électrique quotidienne :

Pour connaître la consommation d'énergie quotidienne dans des conditions de forte chaleur, multipliez simplement la puissance moyenne par les heures de fonctionnement prévues pendant la journée la plus chaude.
2 kW (puissance moyenne) x 16 heures (durée de fonctionnement quotidienne) équivaut à 32 kWh (consommation d'énergie quotidienne).

3 Déterminez les besoins en énergie pour le mois le plus chaud :

Faisons d'autres hypothèses : supposons que vous viviez en Californie, où chaque kW (kilowatt) d'énergie solaire sur le toit génère en moyenne environ 4,4 kWh (kilowattheures) d'énergie quotidienne. Mais pour nos calculs, nous nous concentrons uniquement sur vos besoins énergétiques en cas de forte chaleur. Par conséquent, vous devez connaître la production quotidienne d'énergie en kWh par kW d'énergie solaire installé pendant le mois le plus chaud de votre emplacement. Par conséquent, vous devez prévoir d’installer 5,8 kilowatts d’énergie solaire par jour.

4 Déterminez la puissance requise du panneau solaire :

Divisez la consommation d'énergie quotidienne de votre unité de climatisation par la production d'énergie quotidienne par kilowatt d'énergie solaire. 32 kW (consommation d'énergie quotidienne) / 5,8 kWh (production d'énergie quotidienne par kW d'énergie solaire) = 5,5 kW (capacité solaire nécessaire sur le toit).Ce qui précède ne prend pas en compte les autres charges de la maison. Il s'agit simplement d'une méthode permettant de calculer l'énergie solaire nécessaire pour alimenter un climatiseur pendant la période la plus chaude de l'année pour un système connecté au réseau. Il existe de nombreux autres facteurs à prendre en compte lors de la conception d’un panneau solaire sur le toit d’un foyer.

Direction de placement des panneaux solaires

Orienter vos panneaux solaires vers l’ouest peut être bénéfique, surtout en cas de canicule, car cela maximise la production d’énergie solaire pendant les heures de pointe de l’après-midi. Cela coïncide avec la durée d’utilisation la plus élevée de votre climatiseur et probablement d’autres appareils électroménagers de votre foyer. Par conséquent, cette disposition peut améliorer l’efficacité de l’autoconsommation d’énergie.

Les panneaux solaires favorisent un vent frais

Tout comme nous profitons d’une brise rafraîchissante lors d’une chaude journée d’été, nos panneaux solaires aussi. Des recherches ont prouvé que le vent a un effet refroidissant sur les cellules photovoltaïques, améliorant ainsi la production électrique des panneaux solaires. Idéalement, cette brise devrait arriver avant 14 heures, idéalement dans la direction vers laquelle les panneaux sont orientés.

En effet, en Californie, nous avons de la chance. Ceux qui habitent à moins de 5 ou 10 km de la côte bénéficient de la brise marine constante du sud-ouest. Il commence généralement vers midi la plupart des jours d'été, à l'exception des jours les plus étouffants qui dépassent les 30 degrés. Cette direction du vent est particulièrement bénéfique pour les panneaux solaires orientés vers l’ouest, améliorant ainsi leurs performances.

Cas de production Suness au Moyen-Orient