Évaluation des modules photovoltaïques grand format
L'un des sujets les plus débattus aujourd'hui concerne la réorientation de l'ensemble du secteur vers la conception de modules photovoltaïques grand format.
La réduction des coûts, l’amélioration des performances et l’accélération du déploiement sont essentielles pour permettre au secteur solaire de rivaliser avec les sources d’énergie issues des combustibles fossiles. La capacité collective du secteur à réduire les coûts tout au long de la chaîne de valeur des projets au cours de la dernière décennie est l’une des principales raisons pour lesquelles le solaire devrait représenter la plus grande part des nouvelles capacités de production d’électricité aux États-Unis ces dernières années.
Aujourd'hui, l'une des perspectives les plus prometteuses en matière de réduction continue des coûts, tant au niveau des modules qu'au niveau des systèmes, réside dans le développement et le déploiement de modules photovoltaïques grand format. L'argument commercial est si convaincant que certains analystes du secteur prévoient que les modules grand format représenteront 90 % du marché d'ici 2025.
Les modèles de modules photovoltaïques grand format étaient omniprésents au salon RE+ 2022 à Anaheim.
LES AVANTAGES DES CRÉATIONS GRAND FORMAT
Les avantages majeurs des modules photovoltaïques grand format sont évidents. Des plaquettes et des cellules plus grandes — généralement de 182 mm ou 210 mm de côté — permettent de fabriquer des modules de plus grandes dimensions. Ces nouveaux modules mesurent généralement plus de deux mètres de long et affichent des puissances nominales allant de 500 watts à plus de 800 watts. Pour un secteur habitué depuis longtemps à des augmentations progressives de la puissance des modules, il s’agit là d’un bond considérable en termes de puissance.
La proposition de valeur des modules photovoltaïques grand format comporte plusieurs aspects. Au niveau de la fabrication, les modules grand format permettent de réaliser des économies d’échelle qui font baisser les coûts de production et réduisent le coût par watt en aval. En termes de manutention, un nombre réduit de modules de plus grande capacité permet de gagner en efficacité logistique et de réduire les coûts de main-d'œuvre sur le terrain. Au niveau du système, les modules grand format permettent également d'augmenter la densité énergétique, d'utiliser des circuits d'alimentation plus puissants et de réaliser des économies potentielles sur les composants annexes (BOS).
Hongbin Fang, directeur du marketing produit chez LONGi Solar, souligne que « ces deux dernières années, les modules grand format se sont révélés être un moyen efficace d’améliorer le rendement des modules, de réduire les coûts de fabrication et d’aider les clients à diminuer les coûts BOS. Ainsi, les modules grand format ont permis au secteur d’accélérer la baisse du coût actualisé de l’énergie (LCOE) ».
COMPROMIS LIÉS AUX CONCEPTIONS GRAND FORMAT
Lorsqu'on évalue des modules grand format pour des projets et des applications spécifiques, il est important de garder à l'esprit que les économies initiales peuvent avoir un coût. Tout nouveau produit ou toute nouvelle technologie ayant fait l'objet d'une mise en œuvre limitée sur le terrain comporte inévitablement une part de risque et d'incertitude. Cependant, les modules grand format présentent également des défis particuliers.
D'un point de vue structurel, les modules photovoltaïques grand format exposent une surface plus importante à une même force de vent pour un emplacement donné. Ces modules plus grands peuvent présenter la même épaisseur de verre et le même cadre que leurs prédécesseurs de plus petit format, ce qui augmente de fait les charges de vent par module. En particulier dans les zones exposées à des vents violents ou en altitude, où les charges de neige sont extrêmes, les modules grand format peuvent accroître le risque lié au projet ou les coûts d'exploitation à long terme.
Les données issues des essais de résistance à la grêle indiquent également que les grands modules dotés d’un verre frontal plus fin sont moins résistants à la grêle de grand diamètre que les modèles précédents. Cela s’explique en partie par le fait qu’un verre plus fin dispose d’une surface plus réduite pour absorber un choc sans se briser. Plus important encore, les verres frontaux plus fins — courants dans les modules bifaciaux dotés d’une configuration « verre sur verre » — ne peuvent pas être trempés par des moyens traditionnels et doivent être renforcés par des méthodes alternatives, telles que des traitements chimiques.
Les modules de grand format peuvent être moins résistants au vent, à la neige et à la grêle.
RELEVER LE DÉFI
Tant que les modules grand format n'auront pas fait leurs preuves dans des applications sur le terrain dans des zones géographiques variées, les parties prenantes des projets devront évaluer ces produits avec soin, en tenant compte de l'environnement d'installation spécifique et des données issues d'essais de vieillissement accéléré. De plus, le secteur doit s'assurer que ses protocoles et séquences d'essais sont adaptés pour mettre en évidence les modes de défaillance potentiels et les mécanismes d'usure des modules susceptibles d'être soumis à des contraintes mécaniques plus élevées, notamment des charges de neige importantes et des effets dynamiques du vent.
« L’innovation et les améliorations doivent résister à une durée de vie de projet de 25 à 30 ans », souligne Vikash Venkataramana, directeur technique chez Jinko Solar. « Les performances dans des environnements extrêmes doivent être garanties. C’est là que les essais de fiabilité prolongés aident le secteur à aller de l’avant. En validant les performances des modules grâce à des essais accélérés réalisés par des organismes tiers, nous sommes en mesure de faire progresser la technologie dans le secteur tout en préservant la qualité et la fiabilité. »
En fin de compte, les risques et les avantages liés aux modules grand format ne sont pas répartis de manière équitable. Pour les fabricants de modules, la tendance vers les modules grand format constitue une opportunité d'augmenter leurs marges bénéficiaires et de se démarquer sur le marché. Pour les promoteurs et les entreprises EPC, cette opportunité de réduction des coûts pourrait permettre d'augmenter le taux de conclusion des contrats et de gagner des parts de marché.
Si la fiabilité et les performances sur le terrain venaient à être compromises, ce sont probablement les compagnies d'assurance et les bailleurs de fonds qui en feraient les frais. Il est donc important que les promoteurs, les assureurs et les ingénieurs en électricité posent les bonnes questions et examinent les données d'essais pertinentes lors de la qualification des modules grand format, en particulier pour les sites exposés à des conditions météorologiques extrêmes.
Une version de cet article a été initialement publiée dans le magazine RETC’s