Description du banc de test

L’application façade verticale biface consiste à intégrer des modules bifaces à la verticale d’une paroi, décalés par rapport à cette dernière dans les zones sans fenêtres (voir Figure 1.21). Nous avons donc conçu, mis en place et équipé un banc de test à l’échelle de nos petits modules pour étudier d’une part l’influence des paramètres de l’application, et d’autre part l’influence de l’architecture du module. La structure de ce banc est faite de profilé aluminium d’épaisseur 3 cm, et de plaques de PVC noires. Dans la première phase de l’étude, de novembre 2012 à mars 2013, le banc a été étudié dans la configuration représentée en Figure 2.9. Le module biface Bstand1 (biverre d’architecture standard - voir

annexe A) de côté c est positionné verticalement au centre d’une zone de collection de la lumière de surface 3c x 3c orientée au sud. A sa droite se trouve le module monoface M de référence (verre – « backsheet » d’architecture standard – voir annexe A). La paroi réfléchissante sous les fenêtres est simulée expérimentalement par un réflecteur de surface 3c x 2c. Les paramètres de l’application à optimiser sont la distance entre module et réflecteur, ainsi que le type de réflecteur. Dans ce but, la paroi noire à l’arrière du module est amovible, et différents réflecteurs peuvent être utilisés (miroir, surface blanche, surface noire).

Figure 2.9 – Banc de test entre novembre 2012 et mars 2013. A gauche, schéma de profil montrant les paramètres variables de l’application (distance module - réflecteur, type de réflecteur). Au milieu, schéma de face montrant la position des deux modules et des pyranomètres CMP3 (en orange) et SP lite (en jaune). A droite, photographie du banc dans la configuration réflecteur miroir de taille 3c x 2c décentré vers le bas à une distance c des modules.

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Dans la deuxième phase de l’étude, d’avril 2013 à décembre 2013, le banc a été étudié dans la configuration représentée en Figure 2.10. Cette fois-ci, deux modules bifaces d’architectures différentes sont positionnés côte à côte et le module monoface de référence est centré en dessous. La position du réflecteur blanc utilisé peut être ajustée plus ou moins haute et la paroi amovible peut être déplacée pour les besoins de l’étude. A cela s’ajoute l’utilisation du banc incliné à l’angle de la latitude (46°) pour étudier différentes architectures en configuration standard face avant seule. Enfin, le module biface Bstand1 initialement utilisé dans la première phase de notre étude, a été positionné verticalement est -

ouest sur le toit de notre banc sur un revêtement de toiture blanc.

Figure 2.10 – (gauche) Photographie du banc de test entre avril 2013 et décembre 2013 destiné à l’étude de l’influence de l’architecture des modules (configuration représentée : réflecteur blanc de taille 3c x 2c centré à une distance 0,5c derrière les modules). Configurations supplémentaires entourées sur la photographie : modules faces avant seules orientés à angle latitude en orange, et module biface vertical orienté est - ouest sur le toit du banc en rouge. (droite) Schéma montrant le positionnement des deux modules bifaces et du module monoface, ainsi que la nouvelle position des pyranomètres SP Lite (en jaune – orientés vers le réflecteur).

Un multi-traceur (Daystar MT5) permet de suivre les paramètres suivants :

 IRRADIANCES : un pyranomètre Kipp & Zonen CMP3 (à thermopile) est utilisé pour mesurer l’irradiance globale verticale sud, et deux pyranomètres Kipp & Zonen SP lite (silicium) sont utilisés pour mesurer l’albédo effectif en face arrière Gfar / Gfav (lié au facteur d’albédo AF de

l’équation (1.19) par Gfar / Gfav = AF - 1) dans la première phase de l’étude, puis l’uniformité

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deuxième phase. Notons qu’un pyranomètre SP lite a une réponse spectrale proche de celle de nos cellules (400 nm - 1100 nm) et dépend de la température (-0,15%/°C entre -30 °C et +70 °C), alors qu’un CMP3 est plus large spectralement (300 nm - 2800 nm) et très peu dépendant de la température (< 5% entre -10 °C et +40 °C). Ces deux types de détecteur ont des réponses angulaires différentes de celles d’un module PV d’où la nécessité d’utiliser un module de référence.

 TEMPERATURES : la majorité des modules étudiés sont équipés d’un ou plusieurs thermocouples type-T étalonnés puis collés à l’arrière des modules (réalisation et procédure d’étalonnage décrites en annexe B). Néanmoins, cela ne permet pas d’avoir la température moyenne de jonction des cellules dans le module puisque d’une part la mesure est perturbée par les propriétés thermiques des matériaux présents entre la cellule et le thermocouple, et d’autre part la température d’un module PV n’est pas forcément uniforme sur toute sa surface (souvent plus forte au centre du module car le cadre, ou les supports métalliques dans notre cas, tendent à dissiper la chaleur). Une alternative sera d’utiliser le Voc du module pour remonter à sa

température réelle.

 COURANTS/TENSIONS : un câble de courant et un fil de tension sont soudés sur chacune des deux sorties pour tous nos modules. Ainsi, la mesure de la tension se fait au plus proche des sorties du module et n’est pas perturbée par les pertes résistives des câbles. Nous avons alors accès aux paramètres IV mesurés toutes les 10 minutes (Isc et Voc particulièrement) ou aux

données de production électrique (Im, Vm, Pm, irradiances et températures) mesurées toutes les

minutes.

Tout au long de l’année, différentes configurations ont été testées successivement sur notre banc de test. Chaque configuration est laissée au moins deux semaines de façon à avoir différentes conditions météorologiques (journées de grisaille ou de beau temps). Tous les évènements pouvant avoir une influence sur les mesures ont été répertoriés de façon à pouvoir écarter certaines données erronées et garder uniquement les mesures fiables. Les modules et capteurs sont nettoyés régulièrement.