Méthodologie

L’étude de la corrélation entre la densité de poussière et la variation des caractéristiques de performance a porté sur deux modules à l’état neuf, du même constructeur mais de technologies différentes.

Les deux modules neufs, après avoir été bien nettoyés sont caractérisés avant d’être exposés sous ensoleillement naturel dans les mêmes conditions (ensoleillement, température, humidité).

Les mesures sont réalisées par pas d’une semaine pendant six semaines d’exposition. Pendant toute la semaine, les paramètres moyens d’environnement tels que la vitesse du vent, l’ensoleillement, la température ambiante et l’humidité sont mesurés comme nous l’avons présenté dans la section III.3 du chapitre III.

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La Figure IV-6 présente les différentes étapes de la méthodologie employée.

Figure IV- 6. Les différentes étapes de la méthodologie proposée.

A la fin de chaque semaine, les caractéristiques de performance des modules sont mesurées dans les conditions standards de test avec l’analyseur de modules PV (IV-400).

La densité de poussière en dépôt sur chaque module est également déterminée par une méthode que nous présentons dans la section suivante.

Ainsi, la valeur nominale de chaque paramètre est déterminée en prenant comme référence la valeur du paramètre mesurée sur le module propre au début de l’expérience. Cette valeur normalisée qui traduit la variation du paramètre est corrélée avec la densité de poussière déposée sur chaque module.

IV.4.1.1. Détermination de la densité de poussière

Pour mesurer la densité de poussière en dépôt sur les modules, deux options sont possibles. La première consiste à mesurer le poids du module nettoyé au début de l’expérience et celui du module avec les dépôts de poussière à la fin de l’expérience. La différence entre ces deux

Nettoyage des modules PV

Caractérisation des modules PV

Exposition des modules

Mesure des paramètres d’environnement T=0

Mesure des caractéristiques de performance des modules Corrélation T=1 semaine T= 6 semaines - Ensoleillement (E)

- Température ambiante (Tamb)

- Humidité relative (HR)

- Vitesse du vent

- Courant de court-circuit (Icc)

- Tension en circuit ouvert (Vco)

- Puissance maximale (Pmax) - Facteur de forme (FF)

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mesures correspond au poids total de la poussière qui s’est déposée à la surface du module. Le rapport entre le poids de la poussière ainsi obtenu et la surface du module donne la densité des dépôts de poussière [Els_93]. Cependant cette technique nécessite une exposition de longue durée qui permettrait de collecter une quantité de poussière significative mesurable relativement au poids du module.

Nous avons opté pour la deuxième méthode qui consiste à utiliser deux lamelles de verre de 67 grammes exposées côte à côte de chaque module et avec la même inclinaison que celui-ci. Les

lamelles sont identiques avec une surface de 10 cm2 soit 10cm x 10cm. A la fin de chaque

semaine, les lamelles sont pesées avec une balance de haute précision. Le poids de la poussière déposée sur le module est obtenu à partir du poids total de la lamelle avec le dépôt de poussière et du poids de la lamelle propre. Ainsi, on peut déterminer la densité de poussière déposée par centimètre carré (cm2).

IV.4.1.2. Présentation de la plateforme expérimentale

Les spécifications techniques des deux modules utilisées dans le cadre de cette étude sont données dans le Tableau IV-4.

L’utilisation des modules monocristallins et polycristallins permet également d’étudier la corrélation en fonction de la technologie.

Modules Technologie Fabriquant Référence Paramètres Valeurs

1 Monocristallin Tenesol ^TE55-36P

Pmax (W) 55 Vmax (V) 17,79 Imax (A) 3,1 Vco (V) 22 Icc (A) 3,3 FF (%) 75 2 Polycristallin Lorentz LC50-12M Pmax (W) 50 Vmax (V) 17,1 Imax (A) 2,9 Vco (V) 21,7 Icc (A) 3,2 FF (%) 72

Tableau IV- 4. Spécifications techniques des modules dans l’étude de corrélation.

Pour la détermination de la densité de poussière, une balance Kern de haute précision (Figure IV-7) a été utilisée dont les caractéristiques sont données au Tableau IV-5. Elle dispose d’un couvercle qui permet d’éviter des pertes durant la pesée des lamelles de collecte de la poussière.

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Fabricant Référence Plage Précision Résolution Spécificités

Kern Kern ABS / ABJ 1 mg – 220 g 1 mg 0, 1 mg _automatique ^Tarage

Tableau IV- 5. Caractéristiques de la balance utilisée pour la pesée des dépôts de poussière. La plateforme expérimentale comportant les deux modules et les lamelles de collecte exposés est présentée sur la Figure IV-8.

Figure IV- 8. Plateforme expérimentale.

Chaque module est associé à deux lamelles de verre pour la collecte de la poussière. Une cellule de référence est installée sur la plateforme pour la mesure de l’ensoleillement global incident à la surface des modules. L’analyseur de modules PV « IV-400 » permet de mesurer des caractéristiques de performance des modules.

IV.4.1.3. Paramètres caractéristiques de la période de mesure

L’expérience pour l’étude de la corrélation entre la densité de poussière et la variation des caractéristiques de performance des modules polycristallins et monocristallins a duré six semaines entre le 19 Avril et 31 Mai 2013.

Les principaux paramètres d’environnement mesurés pendant les six semaines sont présentés dans le Tableaux IV-6.

N° Semaine

Vitesse du vent

(m.s-1) ^{Température ambiante} (°C) ^{Humidité relative} (%) ^{Ensoleillement} (W.m-2) moy max min moy max min moy max min moy max

1 1,2 4,7 0,2 25,19 37,7 20 73,8 98,9 24,3 632 710 2 1,58 4,9 0,02 26,89 36,1 22,3 70,3 91,4 27,2 710 721 3 1,98 5,3 0,02 27,3 34 23,5 70,8 90 39,8 702 735 4 2,13 5,2 0,1 28 35 24 73 91 35 812 820 5 1,8 4,8 0,3 27 34 23 68 87 40 708 790 6 1,6 4,9 0,02 23 34 27 72 90 39 835 937

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Pour une telle étude, il est nécessaire de déterminer les paramètres d’environnement de la période de mesure pour l’interprétation des résultats de la corrélation. Nous pouvons noter que les six semaines sont assez similaires relativement aux valeurs moyennes des différents paramètres d’environnement qui les caractérisent.

IV.4.1.4. Evaluation de la densité de poussière

La quantité de poussière déposée sur chaque lamelle est déterminée à la fin de chaque semaine. La quantité déposée sur chaque module est donnée par la moyenne des dépôts sur les

deux lamelles de dix centimètres carrés (10 cm2) qui lui sont associées.

Nous faisons l’hypothèse que la répartition de la poussière sur la surface du module est homogène. Le Tableau IV-7 et la Figure IV-9 présentent respectivement la densité de poussière et l’évolution de celle-ci durant l’expérience pour chaque module.

N° Semaine

Densité de poussière (mg/cm2) Module

monocristallin polycristallin ^Module

0 0 0 1 4,1 6,5 2 9,55 12,1 3 12,65 16,5 4 20,1 16,9 5 27,6 18,5 6 30,5 20,6

Tableau IV- 7. Densités de poussière mesurées sur les deux modules pendant les six semaines.

Figure IV- 9. Variation de la densité de poussière pendant six semaines.

L’accumulation de la poussière induit l’augmentation de sa densité dans le temps. L’évolution de cette densité est fortement dépendante des paramètres environnementaux tels que la vitesse du vent, la température ambiante, l’humidité.

Après la détermination de la densité de poussière, nous allons, dans la suite, étudier la corrélation entre celle-ci et la variation des caractéristiques des modules photovoltaïques.

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