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Auswahl der wissenschaftlichen Literatur zum Thema „PV Solaire“
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Zeitschriftenartikel zum Thema "PV Solaire"
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Botet, Lucile, und Samuel Renaud. „Étude et modélisation du couplage PV/Hydroélectricité“. E3S Web of Conferences 346 (2022): 03007. http://dx.doi.org/10.1051/e3sconf/202234603007.
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Le couplage d’une centrale solaire à un ouvrage hydroélectrique peut être une solution pertinente pour optimiser la production d’énergie hydroélectrique : maximisation de la production et optimisation de la courbe de production annuelle (stockage saisonnier plus flexible grâce à la production solaire supplémentaire). Sous réserve d’un dimensionnement solaire/hydroélectricité optimisé, cette hybridation est également bénéfique pour la centrale photovoltaïque. L’hydroélectricité peut compenser la variabilité du solaire lors des baisses de production journalières (effet nuages), limitant ainsi l’impact de la centrale solaire sur le réseau. Le montant de l’investissement nécessaire à l’implantation de la centrale solaire peut être optimisé (mutualisation des infrastructures d’interconnexion au réseau et des routes d’accès notamment). L’évaluation précise de ces synergies est complexe. Un outil numérique a été spécifiquement développé par Tractebel permettant de quantifier les synergies pour tous types de projets et identifier les conditions optimales de fonctionnement pour les maximiser. Cet article présente le principe de couplage et les fonctionnalités de l’outil HyPV. Des exemples de résultats sont présentés pour l’hybridation de la centrale de Kanji au Nigéria. Les conditions de maximisation de ces synergies sont présentées en fin de document.
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Chachoua-Harmim, El Yakout, Arzezki Harmim, Abdelkrim Mammeri und Mohammed Yaïchi. „Vérification expérimentale de la faisabilité de la poursuite solaire discontinue à deux positions pour panneaux PV à Adrar“. Journal of Renewable Energies 15, Nr. 4 (25.10.2023): 581–87. http://dx.doi.org/10.54966/jreen.v15i4.347.
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La vérification, par mesures expérimentales, de la faisabilité de la poursuite solaire discontinue à deux positions autour d’un axe vertical pour des panneaux solaires installés à Adrar fait l’objet de cet article. Les mesures effectuées sur site confirment la faisabilité de cette technique surtout pour les systèmes de pompage de petite et moyenne taille. Les mesures expérimentales ont montré que le gain énergétique est de l’ordre de 14 – 40 % en fonction du mois et de l’état du ciel. Ceci constitue une contribution au bon dimensionnement du système et à la réduction de son coût d’installation.
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Collin, Stéphane, und Andrea Cattoni. „Rôle et limitations de la plasmonique pour le photovoltaïque solaire“. Photoniques, Nr. 90 (Januar 2018): 25. http://dx.doi.org/10.1051/photon/20189025.
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À la fin des années 2000, la plasmonique a connu un engouement considérable au sein de la communauté photovoltaïque (PV) : le confinement de la lumière à l’échelle nanométrique devait offrir de nouveaux degrés de liberté dans la conception des cellules solaires, avec l’espoir de diminuer les coûts et d’augmenter les rendements des cellules solaires. Petit bilan après une décennie de recherches intensives.
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Aouchiche, Nedjma. „Défauts liés aux systèmes photovoltaïques autonomes et techniques de diagnostic - Etat de l’art“. Journal of Renewable Energies 21, Nr. 2 (30.06.2018): 247–65. http://dx.doi.org/10.54966/jreen.v21i2.686.
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L’efficacité de la production de l’énergie solaire photovoltaïque (PV) dépend essentiellement des conditions auxquelles est soumis le générateur photovoltaïque. Ces conditions peuvent être environnementales, opérationnelles liées au processus de fabrication ou de l’exploitation. Ces facteurs sont l’origine d’un important nombre de défauts qui engendre la dégradation de générateur PV. Dans la récente littérature, plusieurs méthodes ont été développées pour faire face à ce genre de problème. Dans cet article, on a cité des articles qui parlent de types de défauts rencontrés, leurs causes ainsi que leurs impacts. On a passé en revue un nombre d’articles qui traitent les méthodes de supervision et de diagnostic de systèmes photovoltaïques.
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Hamidat, Abderrahmane, Amar Hadj Arab und Mohamed Tahar Boukadoum. „Performances et coûts des systèmes de pompage PV en Algérie“. Journal of Renewable Energies 8, Nr. 2 (31.12.2005): 157–66. http://dx.doi.org/10.54966/jreen.v8i2.859.
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L’alimentation en eau potable et d’irrigation reste toujours le souci quotidien des populations des régions enclavées et sahariennes. Le pompage de l’eau à l’aide de l’énergie solaire photovoltaïque est une solution bien adaptée pour ces régions. En effet, la majorité de ces régions sont très ensoleillées et l’eau est disponible dans des nappes souterraines peu profondes. Dans cet article, nous avons déterminé les performances électriques, hydrauliques et les coûts des systèmes de pompage disponibles sur le marché algérien. La modélisation et la simulation de fonctionnement des systèmes de pompage photovoltaïque ont été effectuées en se basant sur l’expérimentation.
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Bouzidi, Belkacem. „Effet de la variation de l’angle d’inclinaison du générateur sur le rendement des systèmes photovoltaïques Application aux systèmes de pompage de l’eau“. Journal of Renewable Energies 15, Nr. 3 (23.10.2023): 521–31. http://dx.doi.org/10.54966/jreen.v15i3.341.
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Les habitants des régions sahariennes, malgré la faible densité de la population, doivent bénéficier de certaines commodités socio économiques pour éviter une migration vers les grands centres urbains. Cependant, les besoins pour l’approvisionnement en eau domestique, l’irrigation des récoltes et l’abreuvement des animaux augmentent en fonction de la croissance de la population. En l’absence des eaux de surface, les eaux souterraines localisées dans les couches aquifères semblent être la seule alternative à ce dilemme, mais difficile pour le pompage manuel et animal. La préservation des écosystèmes dans ces régions sahariennes ne peut être obtenue qu’avec la fixation de la population dans leurs régions par les moyens de l’amélioration et le développement de leur niveau de vie. Le développement socio-économique de ces régions est très lié à deux facteurs principaux qui sont la présence de l’eau et la disponibilité de l’énergie. Dans ce contexte, les énergies renouvelables de part leur fiabilité et leurs caractères non polluants, peuvent contribuer grandement au développement de ces régions éloignées. Le fonctionnement des systèmes photovoltaïques (PV) dépendent de plusieurs paramètres, appelés grandeurs d’influence entre autres, l’irradiation globale sur le plan des modules PV, la température des modules PV, etc. L’irradiation solaire varie donc selon la position géographique du site, les saisons, et l’angle d’inclinaison du générateur par rapport à l’horizontale. Ce travail présente donc les méthodes d’estimation du potentiel énergétique solaire sur le plan des modules photovoltaïques pour différents angles d’inclinaison par rapport à l’horizontal avec une application dans un système de pompage de l’eau.
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Firman, Aries, Hendriyawan, Akhmad M. Firdaus und Farid P. Bakti. „Application du photovoltaïque flottant sur le réservoir du barrage en Indonésie“. E3S Web of Conferences 346 (2022): 03029. http://dx.doi.org/10.1051/e3sconf/202234603029.
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L’application solaire flottante (FPV) est très appropriée pour les zones où la disponibilité des terres est limitée, utilisant des réservoirs de barrage ou des lacs. Il présente également plusieurs avantages en termes d’aspects environnementaux, tels que la conservation de l’eau en raison d’une diminution du taux d’évaporation et l’inhibition de la croissance des algues en réduisant l’intensité de la lumière solaire. Cependant, les directives locales spécifiées pour les usines FPV en Indonésie ne sont toujours pas disponibles pour le moment. Ces dernières années, plusieurs études ont été menées sur le potentiel de l’installation de PV solaire flottant (FPV) dans le réservoir du barrage en Indonésie en tenant compte de trois aspects, à savoir (1) technique, (2) environnemental, (3) aspects juridiques et commerciaux. Ce document présente principalement deux aspects ; technique et juridique. L’aspect technique s’est concentré sur les critères de conception proposés en tenant compte de toutes les normes locales (nationales) et internationales pertinentes. L’aspect juridique a introduit quelques problèmes concernant la fourniture d’électricité et la disposition relative à l’accord sur le niveau de service. Cet article a également discuté des barrages Charlie comme cas d’étude pour la mise en oeuvre des critères proposés dans cet article. Le barrage Charlie est un barrage existant situé dans la province centrale de Java, en Indonésie.
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Hassaine, Linda, Issam Abadlia, Antar Beddar, Fateh Abdoune und Mohamed Rida Bengourina. „Contrôle Avancé des Onduleurs Photovoltaïques Connectés au Réseau“. Journal of Renewable Energies 24, Nr. 2 (31.12.2021): 181–201. http://dx.doi.org/10.54966/jreen.v24i2.980.
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L’énergie solaire photovoltaïque (PV) est parmi les énergies renouvelables la plus utilisée pour la production de l’énergie électrique. Le point le plus important en ce qui concerne l'intégration des systèmes photovoltaïques au réseau est le convertisseur de puissance, notamment les onduleurs qui ne sont pas tout à fait capables de fonctionner en mode avancé. Les nouvelles techniques en développement permettent d'améliorer les performances des onduleurs en assurant l'intégration correcte des systèmes photovoltaïques en tenant compte des caractéristiques du réseau. D’où, des exigences pour le contrôle avancé de l'onduleur connecté au réseau permettent le contrôle complet de l'énergie photovoltaïque fournie, toute en assurant une bonne qualité d’énergie, un faible Taux de Distorsion Harmonique (THD) des courants injectés dans le réseau et le contrôle de la puissance active et réactive. Ce papier présente, les configurations, la classification et les topologies des différents types d’onduleurs PV connectés au réseau. Un résumé concis des méthodes de contrôle pour les onduleurs monophasés et triphasés est également présenté. Un banc d’essai a été réalisé pour la validation expérimentale des techniques de contrôle proposées et développées.
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Carrier, F., und E. J. Schiller. „Méthode de dimensionnement du réservoir dans les systèmes de pompage photovoltaïques“. Revue des sciences de l'eau 6, Nr. 2 (12.04.2005): 175–93. http://dx.doi.org/10.7202/705172ar.
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L'un des plus urgents problèmes auquel ont à faire face plusieurs pays en voie de développement est l'accès à l'eau potable. La plus grande partie de la population touchée par ce problème se retrouve en milieu rural, éloignée des grands réseaux de distribution d'électricité. Pour tenter de résoudre cette crise, l'introduction de systèmes de pompage photovoltaïques (PV), dans le cadre de programmes de pré-électrification rurale, offre une solution attrayante pour satisfaire les besoins en eau, en terme d'autonomie, de fiabilité et de performance. Un système de pompage photovoltaïque comprend un champ de modules PV qui transforme l'énergie solaire en électricité. Un onduleur (aussi appelé convertisseur) transforme ensuite le courant continu (CC) généré par le champ en courant alternatif (CA), ce dernier permettant d'alimenter un groupe moto-pompe (GMP) qui peut être immergé - dans un puits ou un forage - ou de surface (sur une rivière). II existe aussi des GMP à courant continu. Au lieu de stocker les surplus d'énergie produite dans de dispendieux accumulateurs (batteries), ce sont les surplus d'eau pompée que l'on emmagasine dans un réservoir. Ce système, dit « au fil du soleil », a obtenu d'excellentes performances en conditions réelles d'opération. Cependant, avec les méthodes de conception actuelles, la taille du réservoir est souvent grossièrement estimée. Dans le cas d'un réservoir trop petit, il en résulte une insatisfaction des usagers lorsque des débordements de réservoir se produisent. Ce gaspillaged'eau fait subir à la population des privations en ce qui concerne la consommation personnelle et affecte la rentabilité de l'opération quand les excédents d'eau sont habituellement vendus ou destinés à l'irrigation. Lorsque le réservoir est sur-dimensionné, les villageois ont alors à faire face à des coûts de construction trop élevés. La démarche entreprise dans cet article a pour but d'offrir une méthode de conception du réservoir qui ne se base pas uniquement sur le jugement et/ou les expériences passées. L'analyse du comportement des différentes composantes d'un système de pompage solaire a permis de mettre au point des modèles informatiques qui ont ensuite été validés grâce à des données obtenues sur le terrain au Sénégal. Le logiciel développé dans ce travail a pour but d'offrir une grande flexibilité pour la simulation de différents types d'équipement dans divers milieux d'opération. La qualité des résultats dépend étroitement de la précision des paramètres décrivant l'équipement et des données météorologiques. Grâce au logiciel, on pourra prédire le fonctionnement de nouvelles installations et assurer le suivi des systèmes déjà en place. La personne qui doit concevoir le système PV, de concert avec la communauté villageoise, sera capable de déterminer la taille optimale du réservoir (et peut-être valider les résultats obtenus avec les règles empiriques) permettant ainsi de mieux évaluer les coûts et les risques de pénurie qui sont liés à l'exploitation d'un système de pompage PV.
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Graillet, Olivia, Frédéric Alicalapa, Pierre-Olivier Lucas de Peslouan, Denis Genon-Catalot und Jean-Pierre Chabriat. „Approche pédagogique pour l’étude d’autoconsommation photovoltaïque au niveau Master avec utilisation de l’API de SolarIO en langage Python“. J3eA 23 (2024): 0002. http://dx.doi.org/10.1051/j3ea/20240002.
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L’île de La Réunion, qui fait partie des Zones Non Interconnectées (ZNI), dépend actuellement à 62% des importations d’énergies fossiles pour la production d’électricité. Afin de contribuer à son autonomie énergétique, il est nécessaire de développer les sources d’énergies renouvelables locales. Dans ce contexte, l’unité de recherche ENERGY-Lab et la Faculté des Sciences et Technologies de l’Université de La Réunion proposent le cursus « Master Energie ». L’un des objectifs du Master est de permettre aux étudiants d’acquérir des compétences pouvant répondre aux problématiques énergétiques actuelles. A La Réunion, le secteur des installations photovoltaïques est particulièrement actif en raison d’un fort potentiel solaire, lié à son climat subtropical. La démarche pédagogique présentée dans ce document est ainsi composée d’activités en lien avec l’optimisation de l’autoconsommation d’une centrale photovoltaïque : établir un plan de sobriété énergétique, affiner la précision du dimensionnement de la centrale PV et simuler des flux de puissances. Les différents outils et technologies utilisés (tableurs, programmation Python et G LabVIEW, API, bases de données) ont été choisis pour s’adapter à la fois à un contexte scientifique et industriel.
Dissertationen zum Thema "PV Solaire"
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Assoa, Ya Brigitte. „Performances de capteurs solaires PV/T hybrides bi-fluides intégrables à l'enveloppe des bâtiments“. Lyon, INSA, 2008. http://theses.insa-lyon.fr/publication/2008ISAL0007/these.pdf.
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Cette thèse se bas sur les projets Slar Steel (ADEME/PUCA) et Toit PV-Th (ANR-PREBAT). Son objectif est de concevoir une configuration innovante de composant Hybride multi-fonctionnel et intégrable à l’enveloppe des bâtis, basée sur la juxtaposition des fonctions de production thermique et électrique. Ainsi, ont été proposées deux configurations de capteurs solaires PV/T hybrides bi-fluides (à air et à eau) intégrables en toiture et composé de modules PV à support métallique nervuré. A l’intérieur des nervures, sont disposés des systèmes producteurs d’eau chaude. Des modèles thermiques et électriques de ces prototypes ont été développés progressivement sous TRNSYS et validés étape par étape à partir d’expérimentations menées en régime permanent puis dynamique. Ces étapes ont permis d’évaluer leurs productivités thermiques et électriques et le taux de couverture solaire des besoins énergétiques pour des configurations types afin de les comparer à la production de composants standardsThis work is based on the Solar Steel program and on the PV-Th roof ANR-PREBAT program. The purpose of this work is to design a new configuration of multi-functional hybrid solar collector based on the superposition of the thermal and electric functions. Then, we proposed two prototypes of solar PV/T hybrid bi-fluids collector (air and water) which can be integrated into roof and are composed of some PV modules stuck on a ribbed metal absorber. Inside the rib, are installed hot water producing devices. Thermal and electrical models of these components have been developed gradually by the meaning of TRNSYS and have been validated step by step on the basis of experiments conducted in steady state and in dynamic state. These steps have permit to evaluate their thermal and electrical productivities and the energy needs solar coverage for various standard configurations in order to compare them to the productivity of some standard components
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Assoa, Ya Brigitte Brau Jean Ménézo Christophe. „Performances de capteurs solaires PV/T hybrides bi-fluides intégrables à l'enveloppe des bâtiments étude expérimentale et modélisation adaptée /“. Villeurbanne : Doc'INSA, 2008. http://docinsa.insa-lyon.fr/these/pont.php?id=assoa.
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Zeitouny, Joya. „Advanced strategies for ultra-high PV efficiency“. Thesis, Perpignan, 2018. http://www.theses.fr/2018PERP0056.
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La limite théorique de rendement des cellules photovoltaïques simple-jonction est de l’ordre de 33% d’après le modèle de Shockley-Queisser, ce qui reste éloigné de la limite de Carnot, prédisant une limite maximale de conversion énergie solaire → électricité de 93%. L’écart important entre ces deux limites découle des pertes intrinsèques, essentiellement liées à la conversion inefficace du spectre solaire et à la disparité entre les angles solides d’absorption et d’émission. Pour surmonter ces pertes et se rapprocher de la limite de Carnot, trois stratégies sont envisagées dans cette thèse : les cellules multi-jonction àconcentration, la combinaison de la concentration et de la restriction angulaire et les systèmes hybrides PV/CSP. Chacune de ces stratégies est limitée par des mécanismes qui dégradent leur performance.L’objectif de cette thèse est donc de comprendre dans quelle mesure les différents mécanismes limitants sont susceptibles d’affecter les performances des différentes stratégies étudiées, et d’optimiser l’architecture des cellules dans le but d’accroitre leur efficacité de conversion. Dans ce but, un modèle détaillé de cellule solaire tenant compte des principaux mécanismes limitant a été développé. Un outil d’optimisation par algorithme génétique a également été mis au point, afin d’explorer l’espace des différents paramètres étudiés pour identifier les conditions d’opération optimales. Nous démontrons l’importance majeure que revêt l’adaptation des propriétés optoélectroniques des matériaux utilisés aux conditions opératoires, que ce soit dans le cas des cellules solaires à concentration endurant des pertes résistives significatives, ou encore dans le cas de cellules solaires fonctionnant à des niveaux de températures très supérieurs à l’ambiante. Enfin, nous avons déterminé l’effet des principaux facteurs limitant que constituent les pertes résistives et les recombinaisons non-radiatives sur les cellules solairessimultanément soumises au flux solaire concentré et à la restriction angulaire du rayonnement émisThe maximum efficiency limit attainable with a single-junction PV cell is ~ 33% according to the detailed balance formalism (also known as Shockley-Queisser model), which remains far from the Carnot limit, predicting a solar to electricity efficiency upper value of 93%. The large gap between both limits is due to intrinsic loss mechanisms, including the inefficient conversion of the solar spectrum and the large discrepancy between the solid angles of absorption and emission. To overcome these losses and get closer to the Carnot limit, three different strategies are considered in this thesis: concentrated multi-junction solarcells, the combination of solar concentration and angular confinement, and hybrid PV/CSP systems. Each strategy is inherently limited by several loss mechanisms that degrade their performances. The objective of this thesis is, hence, to better understand the extent to which these strategies are likely to be penalized by these losses, and to tailor the cell properties toward maximizing their efficiencies. To address these questions, a detailed-balance model of PV cell accounting for the main loss mechanisms was developed. A genetic-algorithm optimization tool was also implemented, aiming at exploring the parameter space and identifying the optimal operation conditions. We demonstrate the uttermost importance of tailoring the electronic properties of the materials used with both multi-junction solar cells undergoing significant series resistance losses, and PV cells operating at temperature levels exceeding ambient temperature. We also investigate the extent to which series resistances losses and non-radiative recombination are likely to affect the ability of PV cells simultaneously submitted to concentrated sunlight and angular restriction of the light emitted by band-to-band recombination
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Yu, Hyun Jin Julie. „Public policies for the development of solar photovoltaic energy and the impacts on dynamics of technology systems and markets“. Thesis, Paris Sciences et Lettres (ComUE), 2016. http://www.theses.fr/2016PSLED011/document.
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Le marché des systèmes photovoltaïques a connu une forte croissance cette dernière décennie soutenue par des actions politiques favorables dans un contexte de transition énergétique. Pourtant, malgré ces conditions bénéfiques, le marché mondial du PV a paradoxalement traversé une période chaotique rencontrant des problèmes de surproduction, une crise industrielle et des différends commerciaux durable entre pays. Cette thèse part de ces problématiques et tente de comprendre les politiques publiques PV et les impacts sur la dynamique des technologies et des marchés. Afin de préciser ces questions, une approche systémique est utilisée pour fournir une compréhension correcte des mécanismes généraux des politiques publiques PV. Une vue d’ensemble systémique concrète de ces mécanismes est construite sur la base d’analyses théoriques et historiques en définissant les variables clés et le contexte. Une analyse rétrospective utilisant des mappings construits pour l’occasion est conduite afin de cerner les limites et défis critiques du secteur PV ainsi que les facteurs de risque. Cette thèse montre également la façon dont la nature du contexte politique change en liaison avec la dynamique du secteur PV. La thèse met en évidence que la dynamique nationale a été brisée par l’entrée de la Chine sur le secteur PV. La thèse propose au final des orientations stratégiques pour le développement du PV selon deux dimensions, nationale et internationale. Au niveau national, la thèse s’intéresse à l’autoconsommation PV en tant que manière naturelle d’utiliser l’énergie PV dans le système électrique. Cette analyse implique un changement de nature des politiques PV dans le futur. Pour terminer, afin de résoudre la crise industrielle actuelle, la thèse présente des possibilités d’actions internationales en collaboration pour créer une nouvelle demande PV dans le contexte international en recherchant des bénéfices économiques et environnementaux au niveau mondialSolar PV systems have experienced strong market growth over the last decade supported by favorable political reactions in the energy transition context. However, despite these favorable conditions, paradoxically, the global PV market recently went through a chaotic time encountering the overproduction issue, the industry crisis and the long-lasting trade disputes. This thesis started from these problematics to understand the PV public policies and the impacts on dynamics of technology systems and markets. In order to define those issues, a systemic approach is taken to provide an accurate comprehension of the overall mechanisms of PV public policies. The concrete systemic vision of PV policy mechanisms is constructed based on theoretical and historical analysis by defining key variables and the context. A retrospective analysis using the proposed mapping tools is conducted to understand critical limits and challenges of PV development and to identify risks factors in the sector. This thesis also demonstrates how the nature of policy context changes in combined with the dynamic feature of the PV sector. Our analysis highlights the nationwide PV policy dynamics was broken with the arrival of China in the PV sector. This thesis eventually proposes strategic orientations of PV development at the two dimensions from both national and international perspectives. At the national level, this thesis discusses on PV self-consumption as the natural way of PV power use in the electricity system. This analysis implies a change in the nature of PV policies in the future. Next, as a response to the current global industry crisis, the thesis proposes opportunities of international collaborative actions to create new PV demand in the international context in pursuit of global economic and environmental benefits
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Brottier, Laetitia. „Optimisation biénergie d'un panneau solaire multifonctionnel : du capteur aux installations in situ“. Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLN009/document.
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Dans un contexte de lutte contre le réchauffement climatique, le bâtiment est un secteur stratégique du fait de sa forte consommation de chaleur et d’électricité. Le solaire, thermique et photovoltaïque, a de forts atouts pour répondre à cet enjeu avec une compétitivité qui s’accélère. En particulier, le solaire hybride PVT est prometteur avec un double gain : l’extraction de la chaleur sous le module photovoltaïque apporte à la fois un gain de rendement électrique, et un gain de par l’utilisation de cette chaleur pour les besoins du bâtiment. L’état de l’art permet de toucher du doigt la diversité des concepts de solaire hybride, et le PVT plan non survitré à eau a été retenu dans cette thèse. Pour faire face à des problématiques de durabilité et de performance, DualSun a conçu un module hybride avec un échangeur en acier inoxydable directement laminé pendant le process du module photovoltaïque.L’analyse de ces capteurs est faite en Partie I, d’abord avec un modèle 3D de l’échangeur. Ce modèle permet de déterminer des débits minimaux, de quantifier l’intérêt à ne pas isoler les bords du module et de visualiser que la perte de charge pour ce concept est principalement liée aux entrées et sorties du module mais reste tout à fait acceptable. Devant les limitations en termes de périmètre et de temps de calcul de ce modèle 3D, des modèles simplifiés sont proposés et comparés. Les résultats de ces modèles simplifiés corroborent une température de stagnation du concept DualSun de l’ordre de 75°C, ce qui confirme que le design est intrinsèquement résiliant à la surchauffe même en l’absence de besoins. Enfin les performances thermiques sur 9 prototypes avec des variations de composition couche par couche ont confirmé que le modèle est robuste. La puissance thermique(non isolé) est de 758W thermique pour un besoin à 30°C et la puissance photovoltaïque de 250Wc électrique dans des conditions extérieures standards (STC).Une analyse système de ces modules intégrés dans un ensemble complexe est réalisée dans la Partie II. Pour le système dit préchauffage d’eau sanitaire en maison individuelle (CESI), les quatre logiciels PVSyst, PVGis, Polysun, Solo sont comparés au logiciel Trnsys avec les Type 295 et Type 816 qui intègrent les deux modèles simplifiés du module définis dans la partie I. Les modèles physiques de ces logiciels sont cohérents entre eux dans le domaine d’utilisation.Les résultats de ces logiciels utilisés à partir de données statistiques pour la météo et les habitudes de consommation sont comparés à des mesures terrain sur 28 installations CESI hybride chez des particuliers. L’objectif a été de quantifier les erreurs d’estimation des prédictions statistiques par rapport au réel. Si l’écart type sur productible photovoltaïque et les températures maximales atteinte par les modules reliés à l’incertitude sur la météo est faible (environ 10%), l’écart type sur l’estimation du besoin sur la base d’un volume moyen consommé est beaucoup plus forte (de l’ordre de 30%) du fait d’un comportement très irrégulier de consommation chez les particuliers en terme d’heure et de volume de puisage en fonction des jours. Les températures moyennes atteintes au niveau des modules sont supérieures à 45°C pendant la moitié de l’année et permettent un préchauffage effectif du ballon sanitaire. Des couvertures solaires des besoins d’eau chaude de 57-58% sont mesurées près de Lyon.Dans le chauffage d’eau sanitaire collectif en couplage pompe à chaleur (HP+) ou en chauffage piscine (SP), les modèles statistiques permettent une évaluation des productibles du fait d’une stabilité des besoins.En conclusion, le solaire hybride devrait être une technologie clé de la transition énergétique pour les bâtiments dans les années à venir, sa compétitivité avec le vecteur électrique est déjà réelle. La technologie est appelée à évoluer pour réduire ses coûts d’année en année à l’instar du photovoltaïque et renforcer ainsi son positionnement face au gazIn the context of the fight against climate change, the building is a strategic sector to address because of its high consumption of heat and electricity. Solar energy, both thermal and photovoltaic, has strong assets to meet this challenge and is becoming more and more cost-competitive. In particular, the PVT hybrid solar is a promising solution with a double advantage: the extraction of heat under the photovoltaic module brings both a gain in electrical efficiency, and a gain by generating heat for the needs of the building. The state of the art demonstrates the diversity of solar hybrid technologies, and this thesis specifically addresses the unglazed flat-plate design with water as the heat transfer fluid. To address sustainability and performance issues, the company DualSun designed a PVT hybrid module with a stainless steel heat exchanger directly laminated during the photovoltaic module process.The analysis of the DualSun collector is done in Part I, first with a 3D model of the exchanger. This model makes it possible to determine minimum flows, to quantify the interest not to insulate the edges of the module and to visualize that the pressure drop for this concept is mainly related to the inlets and outlets of the module but remains acceptable. Given the limitations in terms of scope and calculation time of this 3D model, simplified models are proposed and compared. The results of these simplified models corroborate a stagnation temperature of the DualSun concept of around 75°C, which confirms that the design is intrinsically resilient to overheating even in the absence of hot water consumption. Finally, thermal performance on 9 prototypes with layer-by-layer composition variations confirm that the model is robust. The models demonstrate that the 250Wp non-insulated version of the PVT panel has a thermal power output of 758 Wth for hot water needs at 30°C.A system analysis of these modules integrated in a complex system is carried out in Part II. For the preheating Domestic Hot Water system (DHW), four software programs, PVSyst, PVGis, Polysun, Solo are compared to Trnsys with the Type 295 and Type 816, which integrate the two simplified models of the module defined in the section I. The physical models of these software programs are consistent with each other in the field of use.The results of these software programs used from statistical data for the weather and consumption habits are compared to field measurements on 28 DHW (domestic hot water) hybrid installations in private homes. The objective was to quantify the errors of estimation of the statistical predictions with respect to the reality. While the standard deviation of PV output and maximum temperatures reached by the modules related to the uncertainty on the weather is low (about 10%), the standard deviation of estimated hot water needs based on an average consumption is much higher (about 30%) because of irregular consumption behavior in individuals in terms of time and volume depending on the days. The average temperatures reached at the level of the modules are higher than 45°C during half of the year and allow an effective preheating of the sanitary tank. Solar covering of hot water needs of 57-58% are measured near Lyon.For combined solar and heat pump (HP+) systems in multi-dwelling buildings and for pool heating (SP) systems, statistical models allow a reliable evaluation of the energy production because of stable hot water needs.In conclusion, solar hybrid should be a key technology for the energy transition of buildings in the coming years. PVT technology will evolve to reduce costs from year to year as observed with photovoltaic technology and thus strengthen its cost-competitive position against gas as a heat source for homes and buildings
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Marteau, Baptiste. „Intégration en dispositifs tandem des cellules PV à contactspassivés : vers une technologie d'interface multifonctionnelleet universelle“. Electronic Thesis or Diss., Université Grenoble Alpes, 2023. http://www.theses.fr/2023GRALT096.
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Le marché des modules photovoltaïque est dominé par les technologies basées sur le silicium cristallin (c-Si). L'utilisation de contacts passivés fabriqués à basse température (SHJ) ou haute température (TOPCon) mène à des rendements records (26,8% et 26,2%) proches de la limite théorique de 29,4%. L'option privilégiée par la majorité des acteurs pour dépasser cette limite consiste à associer la technologie c-Si avec un autre matériau semi-conducteur à large bande interdite (EGap) pour permettre une conversion optimale du spectre solaire sur toute la gamme énergétique. L'efficacité maximale théorique de tels dispositifs tandem peut alors atteindre 42%. Il semble avantageux de privilégier une structure à deux terminaux pour simplifier la mise en module et réduire les coûts associés. Cependant, cela implique de fortes contraintes sur les couches d'interface situées entre les deux cellules. En effet, ces dernières doivent alors permettre l'obtention d'excellentes durées de vie des porteurs dans chaque cellule, tout en assurant des propriétés optiques (absorption et réflexion parasites minimales) et électriques (jonction de recombinaison (JR) efficace et peu résistive) optimales.Pour la cellule c-Si, cette thèse se concentre sur la technologie TOPCon qui devrait dominer le marché d'ici 2030. De plus cette approche basée sur des empilements poly-Si/SiOx permet de disposer d'une grande versatilité pour les procédés de fabrication du dispositif tandem (stabilité jusqu'à 800°C), et de bénéficier de couches fortement dopées adaptées à la formation de JR. Le choix de l'absorbeur à large EGap s'est porté sur la technologie pérovskite (Pk) qui semble faire l'unanimité car elle combine potentiellement de faibles coûts de production et de hauts rendements. L'interface entre les deux cellules (TOPCon et Pk) du dispositif tandem est habituellement réalisée avec des couches d'oxydes transparents conducteurs comme l'ITO (Oxyde d'Indium Etain), permettant l'obtention d'excellentes propriétés électriques et optiques. L'indium est cependant un matériau critique qui pourrait limiter le développement de cette technologie à long terme. L'objectif de cette thèse consiste ainsi à explorer des approches sans indium pour l'interface des cellules tandem Pk/c-Si.Les études réalisées dans ces travaux concernent des cellules tandem Pk/c-Si en configuration nip, pour lesquelles deux approches alternatives sont étudiées pour l'ingénierie d'interface. La première n'utilise aucune couche d'interface additionnelle, et la seconde intègre une couche nc-Si (n+) pour former une diode tunnel en silicium afin d'obtenir un courant de recombinaison optimal. Ces deux approches alternatives ont mené à l'obtention de meilleures performances initiales que le procédé de référence, principalement en s'affranchissant de la problématique de court-circuits dans la cellule Pk. Les dispositifs tandem fabriqués sans couche d'interface permettent d'obtenir des facteurs de forme comparables à ceux des meilleurs dispositifs mondiaux (> 81%) ainsi que des rendements proches de 25%, démontrant le potentiel des contacts passivés TOPCon pour la formation de JR sans ITO. Ces deux technologies d'interface sans indium se sont cependant révélées limitées par l'apparition au cours du temps de résistances séries internes. Des caractérisations avancées expliquent ces dégradations par l'apparition d'une couche de SiOx entre le silicium et le SnO2 (la couche sélective d'électron - ESL- de la cellule Pk).En conclusion, les contacts passivés TOPCon sont particulièrement adaptés à la formation de jonctions de recombinaison (directes ou par le biais de diode tunnel en silicium) permettant de s'affranchir d'indium dans les couches d'interconnexion. Le silicium étant particulièrement sensible à l'oxydation, le choix de la couche de contact (ESL en configuration nip) devrait se porter sur un matériau ne comportant pas d'oxygène ou présentant une affinité pour l'oxygène plus forte que le siliciumThe photovoltaic module market is dominated by technologies based on crystalline silicon (c-Si). The use of low temperature (SHJ) or high temperature (TOPCon) passivated contacts leads to record efficiencies (26.8% and 26.2%) close to the theoretical limit of 29.4%. The option explored by the majority of institutes to overcome this limit is to combine c-Si technology with another wide bandgap (EGap) semiconductor material to enable optimum conversion of the solar spectrum over the entire energy range. The theoretical maximum efficiency of such tandem devices can then reach 42%. A two-terminal structure enables easiest module processing leading to reduced production costs. However, this places severe constraints on the interface layers between the two cells. These must provide excellent carrier lifetime in each cell, while ensuring optimal optical (minimal parasitic absorption and reflection) and electrical (efficient and highly conductive recombination junction RJ) properties.For the c-Si cell, this thesis focuses on TOPCon technology, which is expected to become market mainstream by 2030. This approach, based on poly-Si/SiOx stacks, offers great versatility for the tandem device fabrication processes (stability up to 800°C), and benefits from highly doped layers that are well suited for the formation of RJ. Among the variety of large EGap materials, perovskite (Pk) technology is the most popular solution as it benefits from both high efficiency potential and low production costs. The interface between the two cells (TOPCon and Pk) of the tandem device is usually formed by transparent conductive oxides layers such as ITO (Indium Tin Oxide), which shows excellent electrical and optical properties. However, indium is a critical material that could limit the long-term development of this technology. Therefore, the aim of this thesis is to explore indium-free approaches for the interface of Pk/c-Si tandem cells.The studies carried out in this work concern Pk/c-Si tandem cells in nip configuration, for which two alternative approaches for interface engineering are investigated. The first one uses no additional interface layer, while the second one integrates an nc-Si (n+) layer to form a silicon tunnel diode, which should provide an optimal recombination current. These two alternative approaches allowed better initial performances than the reference process, mainly by overcoming short-circuit issues in the Pk cell. Tandem devices featuring no additional interface layer show fill factors comparable to those of the world's best devices (>81%) and efficiencies close to 25%, confirming the potential of TOPCon passivated contacts to form indium-free RJ. However, these two indium-free approaches were limited by the appearance of internal series resistance over time. Advanced characterisations explain these degradations by the formation of a SiOx layer between silicon and SnO2 (the electron-selective layer - ESL- of the Pk cell).In conclusion, TOPCon passivated contacts are particularly well suited to obtain efficient recombination junctions (direct or via silicon tunnel diodes), thus eliminating the need to use indium in the interface layers. As silicon is particularly sensitive to oxidation, the choice of contacting layers (ESL in nip configuration) should be focused on a material that contains no oxygen or has a stronger affinity for oxygen than silicon
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Weiss, Lucas. „Modeling of a photovoltaic module under environmental conditions and optimisation of its performance“. Thesis, Lyon, INSA, 2015. http://www.theses.fr/2015ISAL0059.
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Dans un contexte de réduction des émissions de gaz à effet de serre et de raréfaction des ressources fossiles et fissiles, l'énergie solaire est l'une des sources d'énergie les plus prometteuses. La quantité d'énergie renouvelable dans le futur paysage énergétique dépend de sa disponibilité, de son coût et de son niveau d'efficacité. Plusieurs enjeux limitent actuellement le développement de l'énergie solaire. Parmi eux, l'élévation de la température des cellules induit une dégradation du productible d'environ 12% dans le cas général. En dépit de ce constat, la structure actuel des modules PV n'a pas variée depuis sa création dans les années 70. L'objectif de cette thèse est d'évaluer les facteurs d’impact qui gouverne l'élévation de la température du module PV en vue d’identifier les moyens de la réduire de manière significative. Un modèle multi-physique est construit pour prédire le comportement du module dans les conditions environnementales de production. Le modèle thermique est basé sur la radiation en milieu semi-transparent. Cette caractéristique conduit à déterminer les équations généralisées de Fresnel pour les milieux absorbants. Cela nous autorise à déterminer la caractéristique spectrale et angulaire de l’émissivité du verre. Le modèle de couplage optique-thermique-électrique est comparé aux mesures en conditions réelles et est capable de prédire le comportement du module sur une période de vingt-quatre heures. Le modèle est en mesure d’évaluer le gain obtenu en optimisant les composants du module. Une étude paramétrique identifie enfin les différentes améliorations permettant d’obtenir une réduction de la température de fonctionnement des modules PV. Cette thèse inclut un état de l'art (chapitre 1), une étude du transfert de chaleur radiative à l'échelle du module PV (chapitre 2), la description détaillée du modèle multiphysique (chapitre 3), l'étude du module PV au travers de la modélisation (chapitre 4), une étude paramétrique (chapitre 5) et une conclusion (chapitre 6)In the context of greenhouse gas emissions and fossil and fissile resources depletion, solar energy is one of the most promising sources of power. The amount of renewable energies in the future energy mix depends on their availability, on their cost and on their level of efficiency. Various issues still limit the development of the solar energy. Among them, the temperature elevation into the module induces an efficiency degradation of 12% in standard cases. In spite of this statement, the actual solar module structure has not changed since its creation in the seventies, and the technologies are still evaluated at room temperature. The objective of this thesis is to study the impact factors which govern the module temperature elevation in order to identify ways to apply a significant reduction. A multi-physics modeling is built in order to predict the module behavior depending on the environmental conditions. The thermal modeling is grounded on the radiation into participating media. This feature leads to the determination of generalized Fresnel equation for absorbing media. It allows us to determine a spectral and hemispherical value of the glass emissivity. The optical-electrical-thermal modeling has been compared to measurement in real conditions and is able to predict the module behavior over a one-day period. It allows the evaluation of the gain obtained by optimizing the module components. A parametrical study identifies several improvements to lower the module operating temperature. The PhD work includes a state-of-the-art study (chapter 1), a study of the radiation heat transfer at PV module scale (chapter 2), the details of the multiphysics modeling (chapter 3), the study of the PV module through the modeling (chapter 4), a parametrical study (chapter 5) and a conclusion (chapter 6)
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Yamegueu, Nguewo Daniel. „Experimentation et optimisation d'un prototype de centrale hybride solaire pv/diesel sans batterie de stockage : validation du concept "flexy energy"“. Ouagadougou, 2012. http://www.theses.fr/2012PERP0001.
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Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la validation du concept « Flexy Energy » developpé par le laboratoire Energie Solaire et Economie d'Energie de la fondation 2iE. Qui consiste en la production décentralisée d’électricité via les centrales hybrides PV/diesel (gasoil et biocarburant) sans stockage d’énergie dans les batteries d’accumulateurs et avec une gestion intelligente de la production et des charges à alimenter. Une installation pilote basée sur ce concept, constituée d’un groupe électrogène de 11,5 kVA couplé à un champ PV de 2,85 kWc via un onduleur de 3,3 kW, a été mise en place dans le cadre de cette thèse. L’étude expérimentale du prototype «Flexy Energy» a permis dans un premier temps d’évaluer les performances du système (consommation spécifique du groupe Diesel et production du champ PV) pour différents profils de charge et d’ensoleillement. Cette partie de l’étude a fait ressortir la nécessité d’une gestion intelligente de la production et des charges au sein du système afin de toujours lui garantir une meilleure efficacité quelles que soient les conditions de charge. Ensuite, l’étude expérimentale a porté sur l’impact du générateur PV sur les paramètres électriques du réseau local. A ce niveau les distorsions harmoniques (en tension et en courant) ainsi que la stabilité de la tension du réseau ont été étudiés. La dernière partie de cette thèse a consisté en la modélisation et l’optimisation des systèmes hybrides PV/Diesel sans stockage. Le travail réalisé ici se positionne comme un premier pas vers des applications numériques (solutions logicielles ou progicielles) en mesure de dimensionner et d’optimiser les systèmes hybrides PV/Diesel sans stockage avec une gestion intelligente de laproduction et des chargesAn original ‘‘Flexy Energy’’ concept of hybrid solar PV/Diesel power plant, without battery storage has been developed by the Solar Energy and Energy Saving laboratory (SEESL) of 2iE foundation. This concept consists of decentralized electricity generation trough hybrid solar PV/Diesel generators systems without energy storage in batteries and with a smart management of the energy production and loads in the system. This thesis joins in the framework of the validation of this concept. In this sense, an experimental prototype based on this concept has been set up. This facility consists of a PV array of 2. 85 kWp coupled with a diesel generator rated at 9. 2 kW via a single phase inverter of 3. 3 kW. First, the experimental study of the “Flexy Energy” prototype shows that the system is efficient for periods of higher solar radiations and for higher loads. Indeed, this situation allows each generator (PV and Diesel) to operate in optimal way. This part of the study has pointed out the importance of a smart management of the energy production and loads in such a facility, in order to enhance its efficiency whatever are load conditions. A second aspect of the experimental study has concerned the impact of the PV generator on the grid electrical parameters. The voltage and current harmonic distortions, voltage unbalance and voltage rise are studied. Finally, this work concerns the modeling of hybrid PV/Diesel systems without storage. The model developed is a first stage for numerical applications (software or software package), useful in the sizing and the optimization of such systems with a smart management of energy production and loads
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Ouhsaine, Lahoucine. „Modélisation et simulation de l’intégration des systèmes combinés PV-thermiques aux bâtiments basée sur une approche d’ordre réduit en représentation d’état“. Electronic Thesis or Diss., Université de Lorraine, 2018. http://www.theses.fr/2018LORR0259.
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Cette thèse porte sur le développement d’une approche pratique de modélisation/simulation des systèmes solaires combinés Photovoltaïques/Thermiques PV/T. Il s’agit d’une approche basée sur un modèle d’ordre réduit en représentation d’état (ORRE). En effet, les systèmes solaires thermiques, électriques et combinés intégrés aux bâtiments possèdent des spécificités permettant de s’affranchir des méthodes numériques classiques (mécanique des fluides numérique et thermique numérique). Ces méthodes sont réputées dans le domaine de l’aérodynamique, de l’aéraulique…etc. Par contre, dans le domaine du mix-énergétique tels que celui considéré dans ce mémoire, l’application directe de ce modèle peut conduire à des dépassements des capacités mémoire ou des temps de calcul exorbitants. Une alternative est de développer des méthodes adaptées au problème physique considéré, en traitant l’aspect multi-physique toute en restant dans une taille de données raisonnable et du temps de calcul réduit. La méthodologie de modélisation consiste à réduire les dimensions des équations qui régissent le problème. En se basant sur la symétrie du système, puis en découpant le système en zones de contrôle basées sur une valeur moyenne gouvernée par les nombres adimensionnels de Biot (Bi) et de Fourier (Fo). Les résultats obtenus en fonctionnement dynamique pourront nous fournir des paramètres de sorties, plus particulièrement, les rendements électrique, thermique et la puissance de circulation du fluide caloporteur. L’avantage de l’approche proposée réside dans la simplification du modèle résultant, qui est représenté par un seul système d’équations algébriques en représentation d’état regroupant tous les éléments physiques du système en fonctionnement dynamique (conditions aux limites variables dans le temps). Ce modèle regroupe la variable fondamentale qui est la température, et les deux types de contrôle et de conception. De plus, le modèle d’ORRE est intégrable dans le fonctionnement en temps réel des systèmes PV/T intégrés aux bâtiments (PV/T-Bât) afin d’accompagner leurs régulation et gestion des flux mise en jeu. Le modèle ainsi proposé a fait l’objet d’une validation où les résultats numériques ont été comparés aux résultats expérimentaux. En effet, quatre configurations ont été étudiées et évoquées dans une approche linéaire. Les résultats obtenus montrent une cohérence tolérable entre les résultats expérimentaux, et numériques. Cette cohérence a été évaluée en termes d’incertitude entre les résultats du modèle et le cas étudié expérimentalement. Le cas d’un système non-linéaire a été également abordé. En effet, rares sont les travaux qui ont été publiés mettant en valeur les phénomènes non-linéaires dans les systèmes complexes PV/T-Bât, Ainsi, on a développé avec la même stratégie, des modèles bilinéaires qui modélise le mieux possible le comportement thermique dans les systèmes PV/T-Bât. Une étude d’optimisation du système multi-physique en introduisant une étude paramétrique est menée en terme afin d’étudier la sensibilité des paramètres sur le rendement énergétique. Cependant, les études d’optimisation paramétriques restent limitées et insuffisantes à cause de la résolution mono-objectif du problème d’optimisation, alors que notre système manifeste un comportement combiné et multi-physique de nature contradictoire. Pour ce faire, une optimisation multi-objectifs est introduite avec trois fonctions objectif en employant l’algorithme génétique NSGA-II. L’originalité de notre méthode est d’employer l’algorithme en régime dynamique afin de choisir la conception du système la plus optimale. Les résultats trouvés peuvent contribuer à améliorer la conception des systèmes PV/T-Bât et l’optimisation de leur fonctionnementThis thesis consists to develop a simplified model approach for Photovoltaic / Thermal (PV / T) combined solar system based on state-space reduced order model. The building integrated solar systems are getting high attention in these last decencies, as well as the performance increasing which require high numerical methods to improve the design and reducing the costs. In one hand, the CFD methods are useful tool to predict the energy (mechanical and thermal) of combined PV/T systems, but it requires an expensive computing capacities and exorbitant calculation times, On the other hand, the PV/T systems can generate both the electrical and thermal flows, and requires an easily and performant optimization model. An alternative is to develop methods that are adapted to the physical problem under consideration, treating the multi-physics aspect while remaining in a reasonable data size and reduced computing time. The first part of the current thesis consists to develop a mathematical model which consists of reducing the dimensions of the governed equations. Based on the symmetry of the geometry, the system is subdivided into control areas which governed by the dimensionless Biot (Bi) and Fourier (Fo) numbers. The obtained results in dynamic mode can provide output key parameters, more particularly the electrical and thermal efficiencies and the dissipated hydrodynamic power. The advantage of this approach lies in the simplification of the resulting model, which is represented by a single state-space representation that groups all the physical elements of the system into dynamic mode, i.e. in continuous variation of the boundary condition. This model groups the fundamental variable, which is the temperature, and two type parameters, which are the control parameters and the design parameters. In addition, the reduced order model can be integrated into real-time operation of building-integrated PV / T (BIPV/T) systems in order to support their regulation and management of intervening flows. In order to validate the use of our model, it is necessary to test it for several cases of Building Integrated PV/T systems (BIPV/T). For this, four major configurations were studied and discussed in a linear approach; the found results show a good agreement with experimental works. A second level has been developed as part of our thesis work, which is the non-linearity in combined PV / T and BIPV/T systems; in particular, bilinear models have been developed with the same strategy which best models the thermal behavior in BIPV/T systems. The second issue, related to Multi-physics aspect. Furthermore, in order to evaluate the sensitivity of the parameters, a parametric optimization has been made with dimensionless numbers. However, parametric optimization studies remain limited and insufficient because of the single-objective resolution of the optimization problem, whereas our system manifests a mixed and multi-physics behavior with contradictory nature. To do this, a multi-objective optimization is introduced with three objective functions using the NSGA-II genetic algorithm. The originality of our method is to use the algorithm in dynamic mode in order to choose the design of the optimal system. The found results can contribute to the design of BIPV/T systems and optimize their operation
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Ul, Abdin Zain. „Modélisation et contrôle des panneaux photovoltaïques hybrides“. Electronic Thesis or Diss., Amiens, 2022. http://www.theses.fr/2022AMIE0057.
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Le niveau de vie a augmenté la demande mondiale d'énergie et la consommation d'énergie fossile est considérée comme le principal facteur de l'augmentation de la température mondiale. Les énergies renouvelables sont l'un des principaux domaines d'intérêt des gouvernements de presque tous les pays. L'énergie solaire est propre et la source d'énergie la plus abondante disponible dans le monde et un système photovoltaïque thermique (PV-T) utilise l'énergie solaire et fournit en même temps de la chaleur et de l'électricité à faible émission de carbone. Différents moyens d'extraction de chaleur, des configurations de conception hybrides et les principales applications des collecteurs PV-T hybrides sont abordés pour mettre en évidence leur faisabilité et leur utilité. L'objectif de ce travail de thèse est la modélisation, la conception, l'optimisation et le contrôle d'un collecteur PV-T hybride. La modélisation des différentes configurations de collecteurs hybrides PV-T a été réalisée et étudiée en détail. Cela nécessite une étude approfondie des transferts de chaleur entre les composants du collecteur, l'approche proposée est basée sur une technique de graphe de liaison qui est un outil générique et général pour représenter les transferts thermiques. Une véritable application d'ingénierie, un séchoir solaire basé sur le collecteur PV-T et la récupération de la chaleur perdue ainsi que la recirculation de l'air est également étudiée. La thèse présente une nouvelle conception d'un collecteur PV-T qui intègre un réservoir de stockage de la chaleur ainsi qu'une résistance électrique pour augmenter la production thermique lorsque cela est nécessaire. La simulation numérique de la dynamique des fluides d'un système et la validation ultérieure de la conception proposée sont ensuite présentées. Cette étude porte également sur l'évaluation de l'influence des paramètres géométriques internes. Les résultats obtenus permettent d'analyser l'utilité du design proposé et d'en valider la viabilité. L'optimisation de tels systèmes est importante afin d'obtenir un rendement maximal : le plus d'énergie possible à moindre coût et cela nécessite d'analyser l'effet de divers paramètres. La plage de température du collecteur doit être contrôlée et les modèles développés sont appliqués à des fins de contrôle et d'observation. La température de sortie a été contrôlée à l'aide d'une variété de contrôleurs qui sont : un contrôleur PI simple, un contrôleur H-infinity et un contrôleur à mode glissant. De plus, un modèle multiple est construit et un observateur est conçu pour estimer les états du modèle multiple. Un observateur d'état avec une entrée inconnue est également développé, une amélioration de la conception. Il a été démontré que les contrôleurs conçus suivent les points de consigne souhaités et que les observateurs proposés estiment les états du collecteur, affichant ainsi l'efficacité. Enfin, le collecteur thermique PV-T a été modélisé en utilisant un réseau de neurones artificiels et utilisé à des fins de contrôleThe standard of living has risen the global energy demand and fossil fuel energy usage is considered the main factor for the rise in global temperature. Renewable energy has been one of the main areas of interest by governments of nearly all countries. Solar energy is clean and the most abundant energy source available around the globe and a photovoltaic thermal (PV-T) system uses solar energy and provides heat and low carbon electricity at the same time. Different heat extraction mediums, hybrid design configurations and the main applications of PV-T collectors are addressed to highlight their feasibility and usefulness. The focus of this thesis work is the modeling, design, optimization, and control of a hybrid PV-T collector. The modeling of the different configurations of hybrid PV-T collectors was conducted and studied in detail. It requires a thorough study of heat transfer between the collector's components and the proposed approach is based on a bond graph technique which is a generic and general tool to represent thermal transfers. A real engineering application, a solar dryer based on the PV-T collector and waste heat recovery along with air recirculation is also investigated. The thesis presents a new design of a PV-T collector that incorporates a storage tank to store heat as well as an electrical resistance to increase thermal production when necessary. Computational fluid dynamics (CFD) simulation of a system and the subsequent validation of the proposed design are then presented. This study also focuses on assessing the influence of internal geometrical parameters. The achieved results permit to analyze the usefulness of the proposed design and validate the viability. Optimization of such systems is highly important in order to get maximum output that is the most energy with lower cost and this requires analyzing the effect of various parameters. The temperature range of the collector must be controlled and the developed models are applied for the purpose of control and observation. The output temperature was controlled using a variety of controllers that are; a simple PI controller, H-infinity controller and sliding mode controller (SMC). Moreover, a multiple model is constructed and an observer is designed for estimating the states of the multiple model. A state observer with an unknown input is also developed, an improvement in the design. It was shown that the designed controllers track the desired set points and the proposed observers estimate the states of the collector, thus displaying the effectiveness. Finally, the hybrid PV-T collector was modeled by using artificial neural network (ANN) and also used for the purpose of control
Bücher zum Thema "PV Solaire"
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Deambi, Suneel. Solar PV power: A global perspective. New Delhi: The Energy and Resources Institute, 2011.
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S, Ullal Harin, IEEE Photovoltaic Specialists Conference (33rd : 2008 : San Diego, Calif.) und National Renewable Energy Laboratory (U.S.), Hrsg. The role of polycrystalline thin-film PV technologies in competitive PV module markets: Preprint. Golden, Colo: National Renewable Energy Laboratory, 2008.
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3
Emery, K. Monitoring system performance: Venue: PV Module Reliability Workshop. Golden, Colo.]: National Renewable Energy Laboratory, 2011.
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4
Kurtz, S. R. Ensuring quality of PV modules: Preprint. Golden, CO]: National Renewable Energy Laboratory, 2011.
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5
(Organization), IT Power, Hrsg. Solar photovoltaic power generation using PV technology. [Manila?]: Asian Development Bank, 1996.
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6
National Renewable Energy Laboratory (U.S.), Hrsg. Questions utilities should ask to mitigate PV technology risk. Golden, Colo.]: National Renewable Energy Laboraroty, 2010.
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7
Sengupta, Manajit. Measurement and modeling of solar and PV output variability: Preprint. Golden, CO]: National Renewable Energy Laboratory, 2011.
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8
Smith, Ryan M. Outdoor PV module degradation of current-voltage parameters: Preprint. Golden, CO: National Renewable Energy Laboratory, 2012.
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9
Gessert, Timothy A. Junction evolution during fabrication of CdS/CdTe thin-film PV solar cells. Golden, Colo.]: National Renewable Energy Laboratory, 2010.
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Paulescu, Marius. Weather Modeling and Forecasting of PV Systems Operation. London: Springer London, 2013.
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Mashiloane, Kabelo, Peet F. Le Roux und Coneth G. Richards. „Simulation and Fault Diagnostics Using I–V and P–V Curve Tracing“. In Lecture Notes in Networks and Systems, 101–22. Singapore: Springer Nature Singapore, 2024. http://dx.doi.org/10.1007/978-981-97-4581-4_9.
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AbstractLocalization of problems continues to be very difficult, especially in large-scale photovoltaic (PV) systems. Especially for small-scale PV plants, the layout of PV systems significantly impacts the efficiency of detection systems. Due to faults occurring within PV arrays, this paper aims to highlight the value of fault detection in PV systems through I–V curve features. This is achieved by simulating models using MATLAB/Simulink of normal and faulty operations. Investigating faults in solar PV arrays is critical in improving PV systems’ dependability, effectiveness, and safety. A quick and efficient way to determine the actual performance of solar PV modules or strings is to use the I–V curve. To guarantee a PV installation's operational dependability, fault detection is essential. Identifying and detecting faults, particularly in installations of solar systems, remains a major difficulty. The paper proposes an effective fault detection and identification method that uses PV array I–V curve analysis.
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White, Sean. „Solar trigonometry“. In Solar PV Engineering and Installation, 99–106. Second edition. | New York, NY : Routledge, [2019]: Routledge, 2019. http://dx.doi.org/10.4324/9780429435553-7.
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Palz, Wolfgang. „PV photovoltaics Policies photovoltaic (PV) policies and Markets photovoltaic (PV) market“. In Solar Energy, 212–25. New York, NY: Springer New York, 2013. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4614-5806-7_458.
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Zweibel, Ken. „PV Costs“. In Harnessing Solar Power, 27–53. Boston, MA: Springer US, 1990. http://dx.doi.org/10.1007/978-1-4899-6110-5_3.
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Al−Ali, Amel Khalid Ali, Alaa Abdul-Ameer und Basim Touqan. „Establishing a Guideline and Decision-Making Approach for UAE Solar Assets Waste Management by Utilizing PVsyst“. In BUiD Doctoral Research Conference 2023, 321–36. Cham: Springer Nature Switzerland, 2024. http://dx.doi.org/10.1007/978-3-031-56121-4_31.
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AbstractThis research studies the PV solar panels waste with respect to their end-of-life EOL management for PV assets installed in a solar park in the UAE. The lack of thorough worldwide rules and frameworks that direct decision-making in connection to the disposal of photovoltaic (PV) panel waste, as well as the insufficient research on the management of such waste, are the driving forces behind this study. The study aims to address this gap by identifying the factors affecting the performance and efficiency of PV systems, specifically in UAE, a country known for its extremely hot and dry climate, and establish an evaluation approach and guidelines. PVsyst simulation software was utilized for the purpose of system performance analysis and to provide support in the decision-making process by adhering to specifically designed technical flowcharts. The fundamental performance-related parameters of the PV panels, coupled with meteorological information, were determined as important elements for assessing the general performance. The study also identified the main instruments used to make end-of-life (EOL) decisions. The results reveal that the photovoltaic (PV) system at the UAE solar park completed its end of life coupled with an 80% PR ratio sooner than anticipated, with 22 years as compared to the manufacturer's expected 25 years. This leads to the conclusion that installing photovoltaic (PV) panels in hot climates regions accelerates the degradation of the PV panels. The study provides a clear understanding of the circumstances that cause PV systems to fail earlier than expected and consequently introduce more waste to the environment.
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White, Sean. „Memorize and familiarize“. In Solar PV Engineering and Installation, 1–9. Second edition. | New York, NY : Routledge, [2019]: Routledge, 2019. http://dx.doi.org/10.4324/9780429435553-1.
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White, Sean. „Practice exam 2“. In Solar PV Engineering and Installation, 163–81. Second edition. | New York, NY : Routledge, [2019]: Routledge, 2019. http://dx.doi.org/10.4324/9780429435553-10.
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White, Sean. „Practice exam 2“. In Solar PV Engineering and Installation, 183–255. Second edition. | New York, NY : Routledge, [2019]: Routledge, 2019. http://dx.doi.org/10.4324/9780429435553-11.
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White, Sean. „Bonus practice exam questions“. In Solar PV Engineering and Installation, 257–65. Second edition. | New York, NY : Routledge, [2019]: Routledge, 2019. http://dx.doi.org/10.4324/9780429435553-12.
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White, Sean. „Bonus practice exam questions“. In Solar PV Engineering and Installation, 267–90. Second edition. | New York, NY : Routledge, [2019]: Routledge, 2019. http://dx.doi.org/10.4324/9780429435553-13.
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Kulkarni, Sudhir, Saurabh Tonapi, Pierre Larochelle und Kunal Mitra. „Effect of Tracking Flat Reflector Using Novel Auxiliary Drive Mechanism on the Performance of Stationary Photovoltaic Module“. In ASME 2007 International Mechanical Engineering Congress and Exposition. ASMEDC, 2007. http://dx.doi.org/10.1115/imece2007-42973.
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General ways of cost reduction in solar power generation are Solar Tracked Photovoltaic (PV) arrays and concentrator systems. The PV array tracking becomes infeasible with increase in the size of the array and concentrated system is ineffective for continuous power generation as it requires external cooling system. Proposed approach here is to employ a novel auxiliary mirror drive mechanism to track the sun and reflect the rays on to stationary PV arrays. The performance is compared with same PV module without reflector under the same environmental conditions. Solarex SX 38 PV module and cleardome solar reflector (96% reflectivity) are used for the experiments. PV module is connected to electrical load through Maximum Power Point Tracker (MPPT) and data acquisition system for voltage and current measurements. Incident radiation is measured using Li-Cor pyranometers located on the plane of the module and horizontal plane. A shadow band device is used for the measurement of diffuse solar radiation. The PV module is placed facing south at a tilt angle equal to the latitude angle. A reflector is placed facing north and oriented using the novel Mirror Positioning Device (MPD). The MPD is a five bar spherical mechanism used for solar tracking. This mechanism has two degrees of freedom which allows for tracking the sun along its azimuth and altitude. The mechanism is driven by two servo motors which actuate two links. The actuated link 1 helps in achieving the altitude gained by the sun while the actuated link 2 helps to attain the azimuth (or horizontal movement). The reason for using a spherical mechanism is due to the virtue of its architecture; it allows for carrying a larger payload and also helps in reducing weight. Its advantages are that it requires less power than traditional PV array tracking; there is no need for sensors to determine the position of the sun and also that it being a two degree of freedom spherical mechanism yields a large singularity free mirror orienting workspace. Solar radiation, efficiency, and temperature are plotted as a function of time for analysis. Average diffuse solar radiation is found to be in the range of 15 to 20% of total solar radiation. Different experiments are performed to find out the optimum cycle speed for reflector. Measurements show that output from the PV panel can be increased in the order of 22% with the use of tracking reflector. This work has succeeded in its goal in realization that the considerable increase in output power from PV modules can be achieved.
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Pearce, Joshua, und Andrew Lau. „Net Energy Analysis for Sustainable Energy Production From Silicon Based Solar Cells“. In ASME Solar 2002: International Solar Energy Conference. ASMEDC, 2002. http://dx.doi.org/10.1115/sed2002-1051.
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A number of detailed studies on the energy requirements on the three types of photovoltaic (PV) materials, which make up the majority of the active solar market: single crystal, polycrystalline, and amorphous silicon were reviewed. It was found that modern PV cells based on these silicon technologies pay for themselves in terms of energy in a few years (1–5 years). They thus generate enough energy over their lifetimes to reproduce themselves many times (6–31 reproductions) depending on what type of material, balance of system, and the geographic location of the system. It was found that regardless of material, built-in PV systems are a superior ecological choice to centralized PV plants. Finally, the results indicate that efficiency plays a secondary role to embodied energy in the overall net energy production of modern solar cells.
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Atmaram, Gobind H. „Uncertainty Estimates of Photovoltaic Module Performance Measurements“. In ASME 2003 International Solar Energy Conference. ASMEDC, 2003. http://dx.doi.org/10.1115/isec2003-44224.
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Commercially available photovoltaic (PV) modules and systems often fall short of meeting the performance ratings specified by the module manufacturers or system designers [1]. This has resulted in reduced performance and low system availability, some system failures, and generally, a lack of confidence by systems users. Hence, a need for an independent accredited laboratory to conduct the testing and certification of PV modules and systems has been indicated by the PV industry, electric utilities, and other system users and owners. To meet this industry and user need, the Florida Solar Energy Center (FSEC) has started a PV testing and certification program. The FSEC PV testing laboratory and certification program have been accredited by the American Association for Laboratory Accreditation (A2LA) and approved by the PowerMark Corporation (PMC, www.powermark.org ), which is the certification body of the PV industry in the United States. The FSEC program currently covers three areas: (i) PV module power rating certification, (ii) Stand-Alone PV system performance evaluation and certification, and (iii) Grid-Connected PV system design review and approval. The PV module power rating certification is central to these three areas of the FSEC program, as illustrated in Figure 1. The details of the FSEC PV testing laboratory accreditation and certification program are described in a previous paper [2].
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Barkaszi, Stephen F., und James P. Dunlop. „Discussion of Strategies for Mounting Photovoltaic Arrays on Rooftops“. In ASME 2001 Solar Engineering: International Solar Energy Conference (FORUM 2001: Solar Energy — The Power to Choose). American Society of Mechanical Engineers, 2001. http://dx.doi.org/10.1115/sed2001-142.
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Abstract The mechanical attachment of photovoltaic (PV) arrays to rooftops presents a number of unique and challenging issues for system designers and installers. With a resurgence of roof-mounted PV installations due to increasing duel costs and decreasing PV system prices, the Florida Solar Energy Center (FSEC) has accelerated its investigations of array mounting strategies, with the objectives of identifying key performance and cost parameters from a systems engineering perspective. Two principal classifications can be defined for rooftop PV array mounting systems: building-integrated (BIPV) and building-attached (BAPV) or standoff designs. The various attachment methods within these categories each have pros and cons that affect the labor and cost associated with the install and the system performance. An overview and assessment of some existing rooftop PV array attachment methods or mounting approaches, and their advantages and disadvantages with respect to key design criteria are presented to assist designers and installers in the selection of the appropriate method for a given project.
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Furushima, Kaoru, und Yutaka Nawata. „Performance Evaluation of Photovoltaic Power-Generation System Equipped With a Cooling Device Utilizing Siphonage“. In ASME 2004 International Solar Energy Conference. ASMEDC, 2004. http://dx.doi.org/10.1115/isec2004-65061.
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Recently, the photovoltaic (PV) power generation system has attracted attention as one of clean energies. Especially, residential roofing PV system connected with power grids has been popularized as a result of increasing concerns over global warming and continuing decline in PV manufacturing costs. The power generated by the PV module increases with irradiance, but it decreases as PV module temperature becomes high. The PV temperature depends on ambient temperature, and becomes more than 60°C in summer. Therefore, the power generated does not necessarily increase even if the irradiance increases in summer. However, if the PV modules were cooled under such a high PV temperature condition, more electrical power would be obtained from PV modules. In this study, a PV power generating system equipped with a cooling device has been developed. The major components of the system are an array of PV modules and cooling panels attached to the backside of the PV modules. The respective PV module is cooled with cooling water flowing through a narrow gap in each cooling panel. Hot water discharged from the cooling panel is delivered to a storage tank and can be reused in anywhere. In order to save energy for introducing cooling water into the panel, a siphonage from an upper level of a building to the ground level is utilized. A siphon tube is connected to a discharge port of the cooling panel, thus the pressure at the discharge port becomes negative. Cooling water enters into the bottom end of the cooling panel at atmospheric pressure and goes up to the top, discharge side. By adopting this cooling water system, we could spread the cooling water evenly over the entire backside of the PV module and thus realized an effective cooling device. In addition, we could make the cooling device light and smaller because no auxiliary pumping system is needed for introducing cooling water. To provide field performance data for the present PV power generation system equipped with the special cooling device mentioned above, long-term monitoring tests in a natural environment were conducted in summer for a test facility constructed at the Yatsushiro National College of Technology (YNCT), Japan. As a result, it was confirmed that the cooling of the PV modules increases the electric power and that the reuse of hot water from the cooling panel contributes very much for saving energy consumed for heating water.
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Furushima, Kaoru, Yutaka Nawata und Michio Sadatomi. „Performance Evaluation of Photovoltaic Power-Generation System Equipped With a Cooling Device Utilizing Siphonage: 2nd Report — Improvement of a PV System Placed on a Residential Rooftop“. In ASME 2005 International Solar Energy Conference. ASMEDC, 2005. http://dx.doi.org/10.1115/isec2005-76027.
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PV modules have a problem that the power generated decreases with the rise of the PV module temperature. In order to solve the problem, we recently developed a new PV cooling device utilizing siphonage. In the first report [1] of this series, we presented the experimental results on the PV mounted on an open rack and that the cooling system is effective in both the improvement of the PV efficiency and the reduction of fuel consumption by reusing hot water from the system. In this study, we conducted long-term monitoring tests on the open rack-mount PV system with a cooling panel behind the PV module and with an insulation board (made of foam polystyrene) behind the cooling panel, simulating the residential rooftop PV system. The data obtained in the experiment have been compared with those obtained for the previous system with the cooling panel but without the insulation board. The comparison shows that the increment in energy production after equipping the cooling panel is much more for the present system with the insulation board irrespective of the cooling start temperature, being the PV temperature when cooling water was started to flow. This result suggests that the installation of the cooling system is more useful for the residential rooftop PV system than the open rack-mount system.
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Dunlop, James P., und Brian N. Farhi. „Recommendations for Maximizing Battery Life in Photovoltaic Systems: A Review of Lessons Learned“. In ASME 2001 Solar Engineering: International Solar Energy Conference (FORUM 2001: Solar Energy — The Power to Choose). American Society of Mechanical Engineers, 2001. http://dx.doi.org/10.1115/sed2001-135.
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Abstract This report contains notes, observations and recommendations about the use of batteries in small stand-alone photovoltaic (PV) systems. The conclusions of this work are based on the results of more than a decade’s worth of battery testing at the Florida Solar Energy Center and related work with Sandia National Laboratories, the PV industry and user groups. The most critical findings were the relationship between battery state-of-charge and battery life and the importance of an adequate PV array-to-load ratio.
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Doi, Takuya, Izumi Tsuda, Koichi Sakuta und Goichi Matsui. „Fabrication and Characteristics of Recyclable PV Modules“. In ASME 2003 International Solar Energy Conference. ASMEDC, 2003. http://dx.doi.org/10.1115/isec2003-44223.
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Since the life of crystalline silicon PV modules is mainly determined by that of the encapsulations and not of the cells, it is possible to reuse the cells, except when the cells are physically damaged. By reusing the cells, we can save the significant amount of energy consumed in the manufacture of PV cells, and reduce the total cost of PV modules as a consequence. PV cells are resources, and they should be recycled. However, it has not been easy to remove cells from modules without damaging them because of the very strong adhesiveness of EVA, the most common encapsulant resin. We propose a new PV module with a double encapsulation module (DEM) structure, in which both surfaces of the PV cells are wrapped with non-adhesive transparent films. Here, the concept of DEM is explained and detailed results from the fabrication of single-cell modules are presented. The results of PV cell recovery experiments and weather resistance tests are also shown.
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Lynn, Kevin. „The Importance of Site Surveys in Florida’s PV Buildings Program“. In ASME 2001 Solar Engineering: International Solar Energy Conference (FORUM 2001: Solar Energy — The Power to Choose). American Society of Mechanical Engineers, 2001. http://dx.doi.org/10.1115/sed2001-132.
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Abstract One of the goals of the Florida PV Buildings Program is to ensure that only quality utility-interactive PV systems are installed in the state. One important component of the Program is the site survey. The purpose of the site survey is to inspect the potential location for PV system before beginning construction, ensuring it is a sensible place to install it. The purpose of this paper is to introduce the method used by this Program and to present some examples that will demonstrate why it is important.
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Mittal, Tarun, Siddharth Saroha, Vishal Bhalla, Vikrant Khullar, Himanshu Tyagi, Robert A. Taylor und Todd P. Otanicar. „Numerical Study of Solar Photovoltaic/Thermal (PV/T) Hybrid Collector Using Nanofluids“. In ASME 2013 4th International Conference on Micro/Nanoscale Heat and Mass Transfer. American Society of Mechanical Engineers, 2013. http://dx.doi.org/10.1115/mnhmt2013-22090.
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The commonly used methods to harness solar energy are solar thermal and solar photovoltaic (PV). A new category photovoltaic/thermal (PV/T) hybrid combines these two technologies, and achieves higher combined efficiency. The challenge is to keep the operating temperature of the PV low and at the same time not compromise on the temperature of the thermal cycle. Various designs of PV/T hybrids (both flat plate and concentrated) have already been proposed which utilize air or water to remove the heat from PV cells in order to enhance the overall efficiency of PV/T hybrid collector. Recent papers have showed that nanofluids can be used as an optical filter to filter the required wavelength range (equivalent to the band gap of the PV cell) from solar spectra. Thus, the heating of PV cells can be significantly reduced and higher overall efficiencies can be achieved using selective absorption by nanofluids. In this study, a new design of a PV/T hybrid collector was proposed and two nanofluid filters that can be used with Silicon (Si) PV cells were identified and corresponding thermal and overall efficiencies of PV/T hybrid collector were calculated.
Berichte der Organisationen zum Thema "PV Solaire"
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Elshurafa, Amro, Fakhri Hasanov und Lester C. Hunt. Macroeconomic, Energy and Emission Effects of Solar PV Deployment at Utility and Distributed Scales in Saudi Arabia. King Abdullah Petroleum Studies and Research Center, Juni 2023. http://dx.doi.org/10.30573/ks--2023-dp10.
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This study assesses the macroeconomic, energy and emissions impacts of solar photovoltaic (PV) deployment in the Kingdom of Saudi Arabia for the period 2021–2030. This is accomplished by linking an energy and environmental sector augmented macroeconometric model with a power model and a distributed generation model. Furthermore, this study distinguishes between the macroeconomic, energy and emissions impacts of PV deployment at the utility and distributed generation scales. To the best of our knowledge, these two aspects make this work novel. We analyze three scenarios: (i) fully government-funded utility-scale PV deployment, (ii) half-government-funded utility-scale PV deployment and (iii) household-funded distributed-generation-scale PV deployment, with some government support alongside a business-as-usual (BaU) scenario.
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Stein, J., und G. Maugeri. Fact Sheet: Bifacial Tracking. International Energy Agency Photovoltaic Power Systems Programme, 2024. http://dx.doi.org/10.69766/ulmk1464.
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The Task 13 Fact Sheet on bifacial photovoltaic (PV) modules and advanced tracking systems highlights how these technologies revolutionize solar energy production. It details how bifacial PV modules, which capture light from both sides, paired with single-axis trackers, increase energy output by up to 35% compared to conventional systems. These systems achieve the lowest Levelized Cost of Electricity (LCOE) for over 90% of global markets, demonstrating rapid market growth and cost-effectiveness. Additionally, the fact sheet covers market development and provides an overview of system designs for optimal yield and value, including backtracking and adjustments for complex terrain and weather conditions.
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Baumgartner, Franz, Cyril Allenspach, Ebrar Özkalay, Matthew Berwind, Anna Heimsath, Christof Bucher, David Joss et al. Performance of Partially Shaded PV Generators Operated by Optimized Power Electronics 2024. Herausgegeben von Ulrike Jahn. International Energy Agency Photovoltaic Power Systems Programme, 2024. https://doi.org/10.69766/leof5152.
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Inhomogeneous shading on the PV generator leads to disproportionately high losses. As the potential of PV generation on roofs or façades is to be increasingly utilised in the coming decades, these cases will occur more frequently. The aim here is to provide an overview of the challenges and state-of-the-art technical solutions for partial shading. Current developments in PV engineering show that maximum performance lies in the combination between optimised module placement, the use of modules that are tolerant of shading and optimised power electronics. Shortly after the discovery of the solar cell, blocking or bypass diodes were used to solve the inhomogeneous currents of groups of solar cells arranged in series or parallel wiring. Even today, they are still the most efficient and robust solution for the majority of common shading PV applications. Due to the very high rated outputs of the solar modules and the presence of only three bypass diodes, high temperatures can occur on a locally shaded solar cell. This forces heat outputs of up to 200W or 100W in the butterfly module connection through the associated activated bypass diode, which must be dissipated by the most shaded cell. If additional small-area defects occur in this affected solar cell, hotspot peak temperatures can occur, which can lead to permanent damage to the module or the risk of fire. However, in order to prevent a third of the module output being lost in this case, four or more bypass diodes are now used in so-called shadow-tolerant PV modules. With a higher number of bypass diodes per module area, it is also possible to selectively bypass smaller, less efficient areas of the module, which leads to an increase in the module yield. The hotspot effects can also be comprehensively and robustly prevented by the small number of solar cells per bypass diode, provided the bypass diode is properly designed. The first manufacturers are beginning to place these shade-tolerant PV modules on the markets. Today, planners can also select different power electronics systems for the next step in system integration towards grid feed-in, i.e. the connection of the individual modules in the string. This is the classic series connection of all modules in the string to the input of the DC/AC string inverter (SINV), which leads to the highest yields for weak and medium shading. This applies, for example, to light shading with a chimney or a ventilation pipe, where no more than one tenth of the modules in the string are reached by the shade at the same time during the six hours around midday, even when using standard modules with only three bypass diodes. (see Table 1) With medium to heavy shading, the widely used DC/DC converters directly on the PV module (MLPE), often also called power optimisers, can be used profitably. However, the combination of shade-tolerant PV modules with conventional SINVs can often deliver comparable annual yields. However, if the optimisers are also used behind each module even with weak shading (allMLPE), they deliver less yield in total than the simple SINV, as their own DC/DC losses then have a negative impact compared to simple connectors. This only becomes apparent if the MLPE manufacturers' data sheet claims of 99% efficiency are not viable. The published measurements carried out in independent laboratories over the last four years are listed in this report, which suggest that losses are around 2% higher. As the differences in yield between the power electronics variants SINV and MLPE are usually less than four per cent in annual yield for light to medium shading, the above-mentioned real MLPE efficiency at the specific operating points plays the decisive role in planning the most efficient system. However, as the commercial PV software planning tools currently use these MLPE manufacturer specifications which are over estimated, no meaningful system comparison can be expected for these shading categories. In this report the results of annual simulations performed by some sophisticated simulation tools that take these real MLPE losses into account are discussed.
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Arnold, Gunter, Adolfo Anta, Peter Jonke, Roland Bründlinger, Siddhi Shrikant Kulkarni, Nils Schäfer, Giovanna Adinolfi et al. Provision of frequency related services from PV systems. The IEA Photovoltaic Power Systems Programme, 2024. http://dx.doi.org/10.69766/kxij7164.
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The report highlights the necessity for solar PV systems, along with other inverter-coupled generators such as wind turbines and storage units, to take on additional grid support tasks traditionally managed by conventional power plants. These responsibilities are critical to ensure the stable operation of electrical power systems worldwide.
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Ullal, Harin. National solar technology roadmap: CdTe PV. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), Juni 2007. http://dx.doi.org/10.2172/1217168.
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von Roedern, Bolko. National solar technology roadmap: CIGS PV. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), Juni 2007. http://dx.doi.org/10.2172/1217217.
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Friedman, Dan. National solar technology roadmap: Concentrator PV. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), Juni 2007. http://dx.doi.org/10.2172/1217265.
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Ginley, Dave. National solar technology roadmap: Organic PV. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), Juni 2007. http://dx.doi.org/10.2172/1217435.
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Toole, Gasper Loren. NMSBA PROJECT: Solar PV Firming Options. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), Januar 2017. http://dx.doi.org/10.2172/1340943.
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OShaughnessy, Eric J., Kristen B. Ardani, Dylan S. Cutler und Robert M. Margolis. Solar Plus: A Holistic Approach to Distributed Solar PV. Office of Scientific and Technical Information (OSTI), Juni 2017. http://dx.doi.org/10.2172/1364033.
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