Accéder directement au contenu Accéder directement à la navigation
Thèse

Modélisation d’une installation photovoltaïque avec réflecteurs en vue de l’intégration dans un réseau intelligent

Résumé : Dans un but d’amélioration des performances d’une installation photovoltaïque (PV), une approche complémentaire à l’amélioration du rendement des modules PV est l’augmentation de la collecte des photons par faible concentration du flux solaire sur les modules. Les réflecteurs plans sont une solution a priori simple et économique. Ils permettent d’augmenter la production électrique sans surcoût important. Cependant, l’estimation de ce gain demande une prise en compte fine de l’éclairement non uniforme apporté par ces réflecteurs. L’objectif de ce travail de thèse est de tester le potentiel d’un système PV-réflecteurs avec la possibilité d’un ajustement périodique des angles d’inclinaison du plan des réflecteurs et du plan des modules PV. Dans ce but, il a été nécessaire de mettre en place un démonstrateur PV-réflecteurs avec des modules industriels, ainsi que de développer et de valider expérimentalement un outil de modélisation simple. Dans un premier temps, un modèle d’estimation de l’irradiation du plan des modules « plane of array, POA » basé sur l’optique cartésienne et des hypothèses de rayonnement isotrope de l’atmosphère et de réflexion lambertienne des surfaces est développé. Il s’appuie en entrée, sur des mesures au sol ou des images satellite. Ce modèle validé a ensuite permis d’optimiser la géométrie d’une installation PV-réflecteurs en considérant une installation fixe ou à géométrie variable, avec des ajustements périodiques différents (mensuels, saisonniers) des angles d’inclinaison des modules PV et des réflecteurs, ainsi que différentes longueurs de réflecteurs. Cette stratégie d’optimisation géométrique de l’irradiation POA a été appliquée dans six lieux dans le monde ayant des conditions météorologiques très différentes. Un modèle d’estimation analytique est ensuite élaboré pour passer de l’irradiance POA à la puissance PV. L'ajout de réflecteurs plans introduit une distribution non uniforme de l’irradiance sur les modules PV pouvant provoquer l’activation de diodes bypass. Ce modèle photo-électrique a été évalué expérimentalement pour un module PV avec éclairement non uniforme. Finalement, un démonstrateur PV est construit au laboratoire GeePs (avec 6 modules au Silicium cristallin connectés en série) et équipé de réflecteurs plans, de capteurs d’irradiance POA et de température. Une analyse de la production de cette installation a été conduite sur une année en absence et en présence de réflecteurs. Le modèle analytique développé précédemment a permis de choisir l’architecture fixe de ce démonstrateur ainsi que de mener des études de performances. Les résultats soulignent l’importance d’optimiser spécifiquement l’architecture d’un système PV-réflecteurs selon la zone géographique et la saison ou le mois de l’année. Ils montrent également qu’une étude en irradiation permet d’optimiser un potentiel local indépendamment de la technologie des modules mais en aucun cas elle, n’est suffisante pour optimiser la géométrie d’une installation. Enfin, le modèle théorique est nécessairement simplificateur : non prise en compte de l’horizon très proche, hypothèse de rangées infinies, hypothèse d’une atmosphère uniforme et isotrope, coefficient de réflexion des miroirs constants, approche pessimiste concernant l’activation des diodes de bypass… et les mesures localisées nécessairement limitées et présentant des incertitudes. La mise en place des démonstrateurs a notamment permis d’apporter des réponses et des éléments de discussion autour de ces aspects.
Type de document :
Thèse
Liste complète des métadonnées

Littérature citée [81 références]  Voir  Masquer  Télécharger

https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-03014229
Contributeur : Abes Star :  Contact
Soumis le : jeudi 19 novembre 2020 - 12:28:08
Dernière modification le : lundi 25 janvier 2021 - 15:55:13

Fichier

81373_ABDEL_NOUR_2020_archivag...
Version validée par le jury (STAR)

Identifiants

  • HAL Id : tel-03014229, version 1

Citation

Christine Abdel Nour. Modélisation d’une installation photovoltaïque avec réflecteurs en vue de l’intégration dans un réseau intelligent. Energie électrique. Université Paris-Saclay, 2020. Français. ⟨NNT : 2020UPASS146⟩. ⟨tel-03014229⟩

Partager

Métriques

Consultations de la notice

122

Téléchargements de fichiers

129