La plateforme de mesure nous a permis de mettre en place une base de données dont les caractéristiques sont présentées dans le Tableau III-7. On distingue deux types de données : les mesures des paramètres environnementaux d’une part et les mesures des caractéristiques électriques des modules d’autre part. Les données environnementales portent sur l’ensoleillement global à la surface des modules photovoltaïques, la température ambiante et l’humidité relative du site de mesure et la température des modules. Les mesures électriques sont relatives au courant de court-circuit, à la tension en circuit-ouvert et à la puissance maximale des modules. Ces deux types mesures sont effectués simultanément toutes les minutes sur une période d’une année complète comme indiqué dans le tableau III-7.
Paramètres mesurés Pas de mesure Période de mesure
Ensoleillement global (E) Température ambiante (Tamb)
Humidité relative (HR) 1 minute Avril 2012-Avril 2013
Température des modules (Tmod) Courant de court-circuit (Icc) Tension en circuit-ouvert (Vco) Puissance maximale (Pmax)
Tableau III- 7. Caractéristiques de la base de données.
III.3.1. Variation des paramètres d’environnement sur le site de mesure III.3.1.1. Ensoleillement et radiation UV
L’ensoleillement global et la radiation UV mesurés à la surface des modules pendant une année sur le site de la plateforme, sont présentés par la Figure III-5. Cet ensoleillement correspond à celui d’une journée type pour chaque mois. Les variations de l’ensoleillement traduisent des passages nuageux qui sont plus fréquents et plus nombreux pendant la saison des pluies (Juin-Juillet-Août). Cependant, en dehors de la saison des pluies, il est fréquent d’avoir des passages nuageux comme on peut le remarquer sur les autres mois. Ceci est accentué par la proximité de notre site de mesure avec la mer. On peut noter une déformation de la courbe en fin de journée pour tous les mois due à un ombrage du bâtiment voisin sur une partie du pyranomètre au coucher du soleil.
L’ensoleillement qui arrive à la surface des modules, nous permet dans la suite de déterminer l’ensoleillement dominant lors du fonctionnement des modules en milieu sahélien durant une année.
La variation de la radiation UV a été déduite de l’ensoleillement global qui atteint la surface du module. Nous nous sommes basés sur la norme de qualification CEI 60904-3 qui indique que l'irradiation UV correspond à 3,3915% de l'ensoleillement total E pour une gamme de longueur d'onde comprise entre 280 et 385 nm [CEI_08].
73
Il est important dans le cadre de ces travaux d’étudier la quantité et la variation des rayons UV à la surface des modules compte tenu de leur influence majeure sur la photodégradation des modules [Zim_08].
Figure III- 5. Variation journalière de l’ensoleillement à la surface des modules.
III.3.1.2. Humidité relative
Pour déterminer l'évolution de l'humidité relative sur le site de mesure, nous avons mesuré celle-ci d’Avril 2012 à Avril 2013 avec un pas d’une minute. Les mesures d'humidité
74
relative pour les douze mois sont présentées sur la Figure III-6. Pendant la même campagne de mesures, nous avons mesuré la température ambiante dont l'évolution sera traitée dans la section suivante. L'examen de ces courbes nous permet de confirmer que l'humidité relative du site situé en milieu sahélien présente une grande variabilité comme annoncé dans la présentation du contexte général [Der_08]. L’humidité est plus élevée pendant la période de Juin à Août
correspondant à la saison des pluies avec un maximum de HRmax 98, 7% et un minimum sur
l’année deHRmin 13,9%. Ce qui correspond à une variation maximale de HR84,8%. Ces
différentes valeurs de l’humidité relative données au Tableau III-8 représentent des niveaux de contraintes du module selon la norme CEI 61215 [CEI_05].
Paramètre HRmin(%) HRmax(%) HR(%)
Humidité relative (HR) 13,9 98,7 84,8
Tableau III- 8.Valeurs extrêmes de l’humidité relative sur une année.
Figure III- 6. Humidité relative mesuré pendant une année sur le site.
III.3.1.3. Température du module et température ambiante
Deux mesures de température (Tmod_1 et Tmod_2) sont effectuées toutes les minutes sur
deux points assez éloignés l’un de l’autre sur la face intérieure du module comme le montre la
Figure III-2. La température instantanée du module (Tmod) est donnée par la moyenne des deux
températures Tmod_1 et Tmod_2. La variation de la température ambiante et celle du module pendant
une année sont présentées sur la Figure III-7. Pour chaque mois, la journée-type correspondante a été considérée.
L’examen des courbes montre que la température du module (Tmod) évolue identiquement avec la
75
La température du module présente une grande variabilité durant la journée. Durant la campagne de mesure, il a été noté des valeurs très élevées de la température du module par rapport l’ambiante. Le Tableau III-9 donne les températures extrêmes sous lesquelles le module fonctionne pendant toute l’année. Le gradient de température du module peut atteindre 51°C. Cette grande variation de la température du module représente un niveau de contrainte thermique selon la norme CEI 61215 [CEI_05].
Paramètres Module Ambiant
Température maximale (Tmax) 65,75°C 47,42°C
Température minimale (Tmin) 14,4°C 16,3°C
Variation maximale
(Tmax) 51,35°C 31,12°C
Tableau III- 9. Valeurs extrêmes de la température ambiante et celle du module sur une année.
Figure III- 7.Variation annuelle de la température du module et de la température ambiante.
III.3.2. Variation des paramètres électriques du module
Les paramètres électriques de performance du module mesurés sont le courant de court-circuit (Icc), la tension en circuit-ouvert (Vco) et la puissance maximale (Pmax). Le principe de mesure de ces paramètres a été présenté à la section III.2.2.6.
On constate que le courant de court-circuit reste très sensible aux variations de l’ensoleillement comme le montre la Figure III-8.
La tension en circuit-ouvert présentée sur la Figure III-9 reste constante pendant toute la journée allant du lever au coucher du soleil et durant toute l’année. Ce constat confirme que la tension en
76
circuit-ouvert reste peu sensible aux variations de l’ensoleillement. En effet, lorsque le module PV est en circuit ouvert, il se comporte comme une source de tension continue. Ainsi, il existe un ensoleillement minimal à partir duquel la tension en circuit ouvert prend sa valeur maximale pour rester constante malgré la variation de l’ensoleillement.
La puissance maximale du module présente les mêmes variations que le courant de court-circuit comme le montre la Figure III-10. Elle reste très dépendante des variations de l’ensoleillement comme le courant de court-circuit.
Figure III- 8. Variation annuelle du courant de court-circuit.
77
Figure III- 10.Variation annuelle de la puissance maximale.