Pour analyser les courbes I-V des systèmes photovoltaïques (PV), utilisez un traceur de courbe I-V pour comparer les courbes mesurées aux courbes standards ou prévues, en tenant compte de l´impact de l´environnement, notamment l´ombre et la température.
L´« Organigramme de dépannage des matrices PV » est un guide complet développé à partir des nombreux retours de techniciens de terrain, de l´analyse de la documentation sur la fiabilité des matrices PV et des préconisations d´experts du NREL (National Renewable Energy Laboratory). Les traceurs de courbes I-V, tels que le Fluke Solmetric PVA-1500, fournissent des informations détaillées permettant d´identifier les problèmes de performances matérielles des systèmes photovoltaïques. Cependant, des facteurs tels que les ombres, les salissures, l´irradiance, la température et les techniques de mesure peuvent compliquer les mesures des performances photovoltaïques.
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Chacun des six types de déviations de la courbe I-V abordés dans cet article est présenté ici. Les déviations sont numérotées en fonction de l´ordre dans lequel nous les examinons dans l´organigramme.
Capture d´une courbe I-V utile
Tout d´abord, vérifiez que le test renvoie bien une courbe I-V utile. Si ce n´est pas le cas, assurez-vous que les cordons de mesure sont correctement connectés. S´ils le sont, le circuit source peut ne pas être complet. Vérifier qu´un fusible en série est installé. Si c´est le cas, vérifier la continuité du fusible. Si la continuité du fusible en série est correcte, le problème peut provenir du câblage du circuit source. Avant de réaliser des tests pour déterminer si des modules sont défectueux, il est conseillé de rechercher des interconnexions de module ouvertes, ainsi que des signes de dommages, tels que des marques de brûlé.
Dans de rares cas, les tests renvoient une courbe I-V présentant des interruptions verticales étroites ou des creux. La cause peut être une interconnexion électrique intermittente, telle qu´un cordon de mesure qui a bougé ou une épissure bout à bout mal sertie. Si la connexion intermittente se trouve dans le circuit de la source photovoltaïque, isolez-la et effectuez les réparations nécessaires.
Forme normale & performances
Pour les problèmes de performances sur site, il faut établir une comparaison, le plus souvent par rapport aux informations de la plaque signalétique du module ou aux mesures des circuits voisins. Les traceurs de courbes I-V comme le Fluke Solmetric PVA-1500 utilisent un logiciel pour prédire les caractéristiques de performance dans des conditions de test standards, en s´adaptant aux conditions sur place. Une forme de courbe I-V normale et un facteur de performance compris entre 90 % et 100 % indiquent généralement que le circuit ou le module de la source photovoltaïque fonctionne correctement.
Identification des déviations de la courbe I-V
Plusieurs types de déviations de la courbe I-V peuvent se produire, chacune ayant plusieurs causes possibles. Ces déviations peuvent inclure des formes en escalier ou en encoche dans la courbe, ce qui dénote une valeur anormale de courant pouvant être due à des ombres ou des cellules endommagées.
1. Courbe I-V en escalier
Le premier type de déviation se traduit par une forme de courbe I-V avec des encoches ou en escalier, et est dû à une valeur anormale de courant dans le circuit de test. La forme en escalier se produit lorsque les diodes de dérivation du courant s'activent pour contourner les cellules plus faibles ou moins irradiées. Le nombre et la largeur des marches varient en fonction de la densité et de l’étendue de l´ombre. Ce problème peut avoir plusieurs explications, telles que des salissures non uniformes, une ombre partielle, des cellules ou des chaînes de cellules endommagées, voire des diodes de dérivation court-circuitées.
2. Courant de court-circuit faible
Dans une courbe I-V normale par ailleurs, une valeur Isc inférieure à la valeur attendue peut résulter d´une erreur de l´opérateur, d´une mauvaise mesure de l’irradiance, d´une ombre ou d´une salissure, ou encore de problèmes de performances du module. Etant donné que vous pouvez vous-même résoudre certains de ces problèmes, l’organigramme de dépannage traite rapidement ce deuxième type de déviation.
3. Tension de circuit ouvert faible
Le troisième type de déviation possible de l´organigramme de dépannage est une Voc faible. Une mesure erronée de la température des cellules est très probablement à l’origine d´une Voc faible. En outre, l´ombre peut sembler réduire les Voc dans certaines conditions de test. Des problèmes matériels sont également possibles. Cependant, étant donné que la tension en circuit ouvert a l´un des taux de vieillissement les plus bas de tous les paramètres du module PV, vous devez examiner les autres causes avant de conclure qu´il existe un lien de cause à effet entre la dégradation des cellules et la Voc faible.
4. Point de flexion arrondi
Un point de flexion plus arrondi que prévu caractérise le quatrième type de déviation de la courbe I-V. Il est souvent difficile de déterminer si une région à point de flexion arrondi est une altération distincte de la courbe I-V ou s´il s´agit d´une illusion causée par les variations de pente de la courbe. L´arrondi du point de flexion en lui-même est probablement la manifestation du processus de vieillissement. Vous devrez tester à nouveau et surveiller le circuit au fil du temps pour repérer et suivre les tendances.
5. Rapport de tension faible
Une pente plus faible que prévu dans le segment vertical de la courbe I-V est symptomatique de la cinquième variation de la courbe I-V. Vous pouvez détecter cette condition en comparant visuellement les courbes mesurées et prévues, ou en comparant les valeurs de rapport de tension sur l’ensemble des données de mesures de chaîne, avec comme préalable que les courbes soient exemptes d´escaliers dus à des effets d´incohérence. Pour calculer le rapport de tension : VMP ÷ VOC. Le rapport de tension est une excellente mesure pour identifier une chaîne avec une pente atypique dans le segment vertical de la courbe I-V.
6. Faible rapport de courant
Une pente plus élevée que prévu dans le segment horizontal de la courbe I-V est représentative de la sixième et dernière variation de la courbe I-V. Vous pouvez détecter cette condition en comparant visuellement les courbes mesurées et prévues, ou en comparant les valeurs de rapport de courant sur l’ensemble des données de mesures de chaîne, tant que les courbes ne présentent pas d´escalier dû à des effets d´incohérence. Pour calculer le rapport de courant : IMP ÷ ISC Le rapport de courant est une excellente mesure pour identifier une chaîne dont le segment horizontal de sa courbe I-V présente des pentes atypiques. Avant de rechercher des problèmes matériels, éliminez les erreurs de mesure dues à l´ombre, aux salissures et à l´irradiance.
Utilisation des traceurs de courbes I-V lors du dépannage
Les traceurs de courbes I-V, tels que le Fluke Solmetric PVA-1500, jouent un rôle crucial dans le dépannage des systèmes photovoltaïques. Ils fournissent non seulement des données détaillées pour identifier les problèmes, mais aident également à documenter et à surveiller les performances du système au fil du temps.
Un dépannage efficace des systèmes PV passe par une compréhension complète des facteurs matériels et environnementaux. L´utilisation d´outils avancés tels que le Fluke Solmetric PVA-1500 et l´application de méthodologies structurées peuvent considérablement améliorer la précision et l'efficacité du diagnostic et de la résolution des problèmes de performances pour les systèmes photovoltaïques.