Application verticale est ouest

Dans ce qui suit, nous avons voulu initier une étude sur le potentiel d’un profil de production est - ouest dans une application biface. On considère pour cela une application où le module biface est orienté verticalement est - ouest (voir section 1.3.2.2 sur les modules verticaux). Notons que ce type d’étude est applicable au cas d’un bâtiment où toutes les façades verticales sont équipées de modules bifaces (excepté celles orientées proches du nord pour un bâtiment dans l’hémisphère nord).

La Figure 5.10 à gauche montre le module biface vertical Bstand1 étudié entre juin et octobre sur un

nouveau revêtement de toiture blanc de taille 3c x 3c (Renolit ALKORBRIGHT® _{haut de gamme de}

Rsolaire = 91% [117]). A droite, on constate que les gains journaliers gkWh du module Bstand1 comparé à un

module face avant seule incliné au sud (Bstand4 ou Bstand5 avec faces arrière cachées – voir banc incliné

entouré en orange sur la Figure 2.10) semblent maximum (environ 23% en moyenne) au solstice d’été lorsque le soleil est très haut, et diminuent (environ 5% au solstice d’automne) avant de basculer dans les valeurs négatives en se rapprochant du solstice d’hiver. Cette tendance confirme les simulations de production énergétique mensuelle de Joge pour la ville de Mito au Japon (latitude de 36°). Ces dernières montrent un gain mensuel du module biface vertical est - ouest par rapport à un module incliné à angle optimal qui est maximal en juin et minimal en décembre [21].

Figure 5.10 – (gauche) Photographie du module Bstand1 orienté verticalement la face

avant à l’est et la face arrière à l’ouest (le pyranomètre CMP3 étant face au sud – voir aussi la Figure 2.10). (droite) Gains journaliers en énergie électrique (puissances Pm

intégrées sur chaque jour) du module Bstand1 vertical est - ouest comparé à un module

face avant seule incliné au sud (Bstand4 ou Bstand5 avec caches en face arrière – tests du

14/06/13 au 27/10/13), avec courbe de tendance polynomiale d’ordre 2.

Les graphiques de la Figure 5.11 montrent la répartition typique de la production électrique d’un module biface vertical est - ouest à droite (deux pics de production, un le matin et un le soir) comparée à la

164

répartition standard d’un module incliné au sud à gauche (un pic de production à la mi-journée). Notons que le pic de production de l’après-midi est globalement plus faible puisque le ratio biface en puissance du module Bstand1 est de 0,9 (sa face arrière faisant face à l’ouest). De plus la production liée à du

rayonnement direct s’arrête nettement vers 19h à cause de la montagne à l’ouest du site de l’INES (voir masque en Figure 1.13 à droite).

Il résulte de ces profils de production que les gains en courant Im (Figure 5.12 à gauche) sont très élevés

le matin et le soir et passent dans le négatif à la mi-journée (voir courbe de tendance moyenne). Inversement, les gains en tension Vm (Figure 5.12 à droite) oscillent en moyenne entre -5% le matin et

le soir et +5% à la mi-journée. Cela est dû à des effets thermiques : le module vertical produit plus donc chauffe plus le matin et le soir (diminution de la tension de fonctionnement), et produit moins donc chauffe moins à la mi-journée (augmentation de la tension de fonctionnement).

Figure 5.11 – Puissances Pm du module face avant seule incliné au sud (à gauche), et

du module biface vertical est - ouest (à droite) en fonction de l’heure légale sur toute la durée du test avec un pas d’une minute.

Figure 5.12 – Gains en courant gIm (à gauche) et en tension gVm (à droite), pour le

module biface vertical est - ouest par rapport au module face avant seule incliné au sud, sur toute la durée du test avec un pas horaire. Courbes de tendance polynomiales d’ordre 4 et filtrage des très faibles puissances (suppression des puissances normalisés par rapport au STC du module incliné inférieures à 0,01).

165

Pour finir, les données thermiques des mois de juin et juillet ont permis de comparer une nouvelle fois les mesures directes de température (grâce aux thermocouples) avec les calculs basés sur les mesures de Voc (voir Figure 5.13 à gauche). Comme discuté plus haut, le module vertical est - ouest est plus chaud

le matin et le soir (entre +10° et +20°), et plus froid à la mi-journée (entre -15° et -25°). L’évolution de la différence de température Tvert-EO – Tinc-S suivant l’heure de la journée est exactement la même pour

les mesures thermocouples et les calculs Voc, cependant les valeurs sont plus extrêmes avec les calculs

Voc. Ce phénomène n’est pas dû à la différence de calibration entre le traceur I(V) des mesures

extérieures et celui des mesures en simulateur solaire (tous deux utilisés dans le calcul des températures avec les Voc mesurés), puisque cela ne se produit pas qu’à faible éclairement (ce qui était le cas dans nos

précédents résultats thermiques - voir Figure 3.8 à gauche et Figure 4.12). Il n’y a pas de décalage temporel entre le profil mesuré avec les thermocouples et celui calculé avec les Voc, le phénomène

observé n’est donc pas dû à une inertie thermique liée au verre en face arrière des modules. Sur ce point, les modules comparés sont tous biverres (un cache noir est apposé en face arrière du module incliné pour simuler le comportement d’un module monoface), la différence entre température de jonction de la cellule et température mesurée au dos du module est donc la même dans les deux configurations. Par conséquent, nous ne pouvons pas donner d’explication à la différence entre les extrema mesurés avec les thermocouples et ceux calculés avec les Voc.

La Figure 5.13 à droite montre de nouveau la différence de température Tvert-EO – Tinc-S estimée par les

Voc sur toute la durée du test cette fois. On n’observe pas d’évolution majeure du profil au fil des mois.

Notons simplement que le point violet hors de la tendance à 17h est certainement dû à la différence de hauteur entre les deux modules : en octobre quand les élévations solaires deviennent plus faibles, le module monoface incliné sud (plus bas) peut se retrouver ombré par la montagne ouest avant le module biface vertical est - ouest (plus haut).

Figure 5.13 - Différence de température entre le module biface vertical est - ouest et le module face avant seule incliné au sud mesurée par thermocouple et calculée par les Voc à gauche (du 14/06/13 au 22/07/13), et seulement calculée par les Voc sur toute

166

5.3.2. Etude préliminaire sur le potentiel d’un profil de