Pourquoi couper les cellules en deux
La plupart des avantages des panneaux demi-coupés sont attribués à une diminution de moitié du courant interne du panneau. Réduire de moitié le courant diminue les pertes résistives, raison pour laquelle la performance est améliorée. Il en résulte de nombreux avantages, tels qu'un rendement plus élevé, une meilleure production par m² et de meilleures performances thermiques. Les avantages de l'ombrage, une meilleure durabilité et quelques autres gains de performances sont également réalisés avec la configuration de panneau révisée nécessaire.
Réduction des pertes résistives
Dans un module solaire, des pertes d’énergie se produisent lorsque les électrons traversent les interconnexions des cellules et les barres omnibus. Étant donné que la perte de puissance est égale à la résistance multipliée par le courant au carré (perte P = R x I²), une réduction du courant réduirait la perte. En divisant la cellule en deux moitiés, le courant (et non la tension) de la cellule. Ainsi, lorsque vous appliquez cette modification à l'équation, les pertes sont réduites de 75%. Comme le courant est le plus élevé en période de pointe, c'est là que le bénéfice est le plus important . Réduire le courant pour réduire les pertes n’est pas une nouveauté, nous le faisons depuis plus d’un siècle pour le transport de l’énergie. Cependant, le double de cellules à moitié de courant double notre tension, ce qui aurait des conséquences indésirables sur la conception du système. Ceci est résolu dans la configuration révisée du panneau.
Panneau standard à 60 cellules vs 120 cellules demi-coupées
La nouvelle, meilleure configuration
Pour comprendre comment cela fonctionne, vous devez connaître les éléments suivants:
L'ajout de cellules dans une chaîne (série) accumule de la tension et non du courant
L'ajout d'une deuxième chaîne de cellules (en parallèle) accumule du courant et non de la tension
Donc, si les 120 demi-cellules coupées étaient câblées dans une chaîne, nous aurions deux fois la tension et la moitié du courant d'un panneau normal à 60 cellules. Pour résoudre ce problème, les fabricants ont repensé la disposition des cellules afin que deux chaînes de 60 panneaux de cellules demi-coupés soient assemblées en parallèle. Le résultat global est assez intelligent, car la tension et le courant qui en sortent sont identiques à ceux d'un panneau standard à 60 cellules, mais le courant interne est divisé par deux. Cela se traduit par une augmentation de l'efficacité de 1,5 à 3%, ce qui est plus profond qu'il n'y paraît. Il a également des effets secondaires souhaitables.
Amélioration de la gestion de l'ombrage
Comme mentionné, le changement de disposition permet au panneau de mieux fonctionner sous certains scénarios d'ombrage. Avant de creuser ceci, veuillez noter quelques points:
L'ombrage aura toujours un impact significatif sur votre système, même si ce sont les scénarios privilégiés par ces panneaux.
Le panneau peut se comporter de manière différente par rapport à une chaîne ou à un périphérique MLPE (Module Level Power Electronics, comme des micro-inverseurs ou des optimiseurs).
Les fabricants insistent notamment sur le fait que la moitié supérieure du panneau peut fonctionner sans être affectée si la moitié inférieure est à l'ombre, ou inversement. Pour comprendre cela, nous avons besoin d'un rafraîchissement rapide de l'ombrage.
Pourquoi l'ombrage peut-il être mieux géré sur un panneau de cellules demi-coupé?
Lorsque vous avez deux chaînes connectées en parallèle (comme le sont la moitié supérieure et inférieure de ces panneaux), vous pouvez isoler la cellule de courant inférieure sur ce côté uniquement. Ainsi, une moitié peut produire à 10% de sa capacité et l'autre à plein rendement. C'est assez pratique, mais cela a un inconvénient.
Vous vous souvenez de mon commentaire: "Le panneau peut se comporter différemment en lui-même par rapport à une chaîne ou à un périphérique MLPE"? C'est pourquoi c'est important.
Supposons que vous disposiez d'une chaîne de 10 panneaux (assez commune) sur un onduleur à chaîne, le tout en parfait ensoleillement - à l'exception d'un panneau dont l'ombre est complète sur la moitié inférieure. Dans ce cas, ce panneau pourrait produire à 50%, mais il en irait de même pour tous les autres panneaux. Ce n'est pas idéal. Le MPPT de l'onduleur ne laissera pas cela arriver cependant. Au lieu de cela, le courant restera élevé et les diodes de dérivation sur ce panneau activeront et contourneront tout le panneau.
Si vous aviez un optimiseur ou un micro-onduleur dans le scénario ci-dessus, la situation est différente (meilleure). Ce panel pourrait alors produire à 50% tandis que les autres continuent sans être affectés.
Voici une version illustrée:
Deux scénarios
Les deux ont 10 panneaux de cellules demi-coupés dans une chaîne, en utilisant un inverseur de chaîne, dans différentes conditions de nuance.
Scénario 1 , supposons que 90% de la moitié inférieure d'un panneau soit ombrée (comme illustré)
Les diodes de dérivation sur le panneau 1 s'activeront
Malgré les cellules à demi coupées, le système est toujours mieux de laisser tomber un panneau que d'avoir un courant plus faible. Voir ci-dessous un aperçu approximatif et simplifié des raisons. Remarque:
1 puissance (P) = courant (I) xVoltage (V)
1 Disons que les panneaux produisent env. 30 V et 9 ampères
3 La tension augmente lorsque vous touchez des panneaux impairs dans une chaîne. Le courant ne fonctionne pas à la plus basse intensité.
Option 1 - Diodes actives, déposez entièrement le panneau 1:
P = 9 ampères x 270 volts (9 panneaux à 30 volts), p = env. 2430 watts
Option 2 - Diodes inactives, réduisent le courant de tous les panneaux:
P = 4,95 ampères x 300 volts (9 panneaux à 30 volts), p = env. 1485 watts
Scénario 2 , supposons que 90% de l'ombre soit sur le bas de tous les panneaux
Toutes les diodes de dérivation resteront inactives
C'est ici que les cellules à moitié coupées sont excellentes. Les diodes de dérivation ne seraient pas actives et la production serait l'option 2 ci-dessus. Avec un panneau standard, presque toute la production aurait été perdue.
Dans les deux scénarios, un où les cellules à moitié coupées ne vont pas aider et l'autre où elles vont aider énormément