Booster le diagnostic par Courbe IV des centrales solaires

Recherche et innovation

Publié le 17/07/2024

Une alternative prometteuse pour l’analyse de la fameuse courbe courant-tension

Un groupe multidisciplinaire de chercheurs en ingénierie électrique, informatique et mathématiques, issus de nos laboratoires et d’unités de recherche universitaires partenaires, crée une nouvelle méthode pour l’analyse des systèmes photovoltaïques. Cette méthode innovante apporte une alternative pleine de promesse pour l’analyse de la fameuse et incontournable courbe courant-tension ou courbe IV qui est communément utilisée pour caractériser les panneaux photovoltaïques.

L’avancée vient d’être récemment publiée dans la prestigieuse revue scientifique Solar Energy, dans un article intitulé "On the Parameter Domain of the Single-Diode Model", et est le fruit d'une collaboration fructueuse entre trois chercheurs (1).

Dans les systèmes photovoltaïques, la courbe IV est essentielle pour diagnostiquer et optimiser les performances des panneaux solaires. En effet, cette courbe fournit des informations cruciales sur les défauts de fonctionnement des systèmes photovoltaïques.

Traditionnellement, son analyse repose sur le modèle dit « à une diode », qui nécessite l'estimation de cinq paramètres. Mais la résolution de ce modèle est complexe et exige des ressources significatives en temps et capacité de calcul informatiques en raison de la nature qualifiée en mathématique comme transcendante des équations impliquées.

L'équipe de recherche et les résultats de ses travaux bousculent ce sujet et proposent une méthode innovante qui se concentre sur trois points spécifiques de la courbe IV : le point de circuit ouvert, le point de court-circuit et le point de puissance maximale. Grâce à une analyse mathématique rigoureuse, les chercheurs ont démontré pour la première fois l'existence d'intervalles pour chaque paramètre, liés par des fonctions implicites. On peut donc calculer la valeur de 4 des 5 paramètres et des intervalles à partir du 5ème. Cette approche réduit de plusieurs ordres de grandeur le temps de calcul pour optimiser le modèle à une diode. Selon les cas, le temps nécessaire pourrait être 100, 1000 fois plus rapide, voire bien plus.

Ces travaux ouvrent la voie à de nouvelles solutions de diagnostic permettant ainsi une optimisation accrue des performances et une meilleure détection des défauts. En effet, une analyse se passant de moyen de calcul sur ordinateur pourra être faite sur des microcontrôleurs à faible coût. Cette avancée pourrait transformer la manière dont les systèmes photovoltaïques sont analysés et optimisés, par exemple en exploitation et maintenance des centrales, offrant des avantages substantiels pour l'industrie de l'énergie solaire.

1. C. Cárdenas-Bravo, D. Dutykh, and S. Lespinats, “On the Parameter Domain of the Single-Diode Model,” Solar Energy, 2024

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