Les leçons du Texas en matière de fiabilité
De par sa superficie et son ensoleillement moyen, le Texas bénéficie du meilleur potentiel solaire du pays, mais il est également confronté à des risques météorologiques extrêmes.
L'essor du solaire au Texas illustre les hauts et les bas extrêmes de ce secteur, souvent qualifié de « montagnes russes ». D'un côté, le Texas abrite le Samson Solar Energy Center d'Invenergy, d'une puissance de 1 310 MW, qui est actuellement le plus grand projet solaire en cours de développement aux États-Unis. De l'autre, le Texas accueille également la centrale solaire Midway Solar, d'une puissance de 182 MW, située dans l'ouest de l'État, qui a malheureusement subi des pertes considérables en raison de dégâts causés par la grêle.
Selon les sources, les pertes assurées liées au parc solaire de Midway se situaient entre 70 et 80 millions de dollars, ce qui en fait probablement le plus important sinistre lié à l'énergie solaire à ce jour. Alors que les répercussions de cet événement isolé survenu en mai 2019 continuent de se faire sentir dans l'ensemble du secteur, nous en avons tiré, collectivement, des enseignements précieux.
Les risques liés à la grêle sont élevés au Texas et sur d'autres marchés émergents de l'énergie solaire.
ESSAIS DE GRÊLE
Le test de base d'évaluation de la résistance à la grêle pour la certification des produits repose sur 11 impacts d'un grêlon de 1 pouce se déplaçant à sa vitesse terminale. Cette norme d'essai minimale est insuffisante pour évaluer le risque de dommages causés par la grêle dans les régions sujettes à ce phénomène, notamment au Texas, dans le centre des États-Unis et dans d'autres régions du monde. À mesure que la taille des modules augmente et que l'épaisseur du verre frontal diminue, la grêle peut avoir un impact plus important, tant en termes de bris de verre que de fissuration des cellules.
Pour pallier cette lacune, le RETC a mis au point le « Hail Durability Test » (HDT), un programme d’essais allant au-delà des critères de qualification et destiné à mieux caractériser les risques liés aux projets. Le HDT utilise des critères de test de résistance renforcés pour simuler des grêlons de plus grand diamètre. Il permet également d’évaluer l’efficacité des suiveurs solaires dotés de modes de rangement défensifs qui font pivoter les modules selon un angle d’inclinaison élevé, réduisant ainsi considérablement les risques d’impact direct.
Greg Beardsworth, directeur de la gestion des produits chez Nextracker, déclare : « En collaboration avec le RETC, nous avons constaté une amélioration considérable de la résistance aux impacts de grêle à des angles d’inclinaison élevés. Les données d’essai indiquent que le repli des modules face au vent à 60° lors d’une tempête de grêle peut faire passer le taux de survie des panneaux photovoltaïques de 81,6 % à 99,4 %, d’après les données relatives aux conditions météorologiques extrêmes. »
Bien que les résultats préliminaires des essais HDT menés par le RETC soient prometteurs, des recherches supplémentaires sont nécessaires et sont en cours. Henry Hieslmair, docteur en sciences et ingénieur principal spécialisé dans le solaire chez DNV, souligne : « La question à laquelle nous devons répondre n’est pas de savoir si le verre se brise ou non sous l’impact de grêlons de 25 mm. Le principal sujet de préoccupation concernant les dégâts causés par la grêle est de savoir si les cellules commencent à se briser face à des grêlons de 35 mm ou de 45 mm. Le type d’essais de résistance à la grêle dont le RETC est le pionnier est indispensable à l’industrie. »
Pour quantifier le risque de grêle violente, il faut disposer de protocoles d'essai permettant de déterminer le seuil de dommages physiques à partir duquel se produisent le bris de vitres et la fissuration des cellules.
VENTS VIOLENTS
Des ouragans de la côte du Golfe aux parcs éoliens de l'ouest du Texas, cet État est également l'une des régions du pays où les parcs solaires sont exposés à des vitesses de vent élevées. Dans ces régions très venteuses — telles que la Floride, Hawaï, le New Jersey et la Caroline du Nord —, l'intégrité mécanique de la face arrière du module, soumise à la force de portance, revêt une importance capitale. Les indices de résistance mécanique de nombreux modules sont très faibles par rapport aux charges de vent associées à un ouragan.
M. Hieslmair, de DNV, souhaiterait également que l'on s'appuie davantage sur des essais de résistance renforcés pour les zones exposées à des vents violents. « La norme d'essai dominante pour le montage des modules sur des suiveurs solaires, la norme UL 3703, ne prévoit pas de tests portant sur la fissuration des cellules ni sur la dégradation de la puissance des modules », explique-t-il. « DNV examine de près l’écart entre les essais de charge mécanique statique/dynamique de type CEI habituels et les normes d’essai UL 3703 relatives au montage sur suiveurs solaires. Les clients sont particulièrement préoccupés par le fait que l’essai UL ne prévoit pas non plus les cycles thermiques et les cycles humidité-gel nécessaires pour faire apparaître les fissures des cellules et les observer à leur puissance maximale dans un testeur d’électroluminescence. »
Les essais de charge mécanique dynamique permettent de simuler les contraintes liées à des vents violents.
ASSURANCE
L’un des principaux enseignements tirés du Texas est que l’époque des assurances relativement peu coûteuses offrant une couverture étendue est révolue. Avant les importants sinistres survenus au parc solaire de Midway — ainsi que d’autres sinistres catastrophiques de grande ampleur —, il était possible de souscrire une assurance abordable pour les projets solaires, qui transférait efficacement le risque du propriétaire à l’assureur. Ce n’est plus le cas aujourd’hui, les assureurs ayant augmenté leurs tarifs et leurs primes et mis en place des sous-limites et des exclusions.
Pour naviguer dans ces eaux, il faut des produits et des approches d'assurance plus sophistiqués. Sur le marché actuel, les parties prenantes d'un projet doivent s'attacher à prévenir les pertes avant qu'elles ne surviennent ; dans ce cas, l'assurance fonctionne davantage comme un outil de soutien au crédit basé sur les dépenses d'investissement nettes. Cette approche de l'assurance nécessite une diligence raisonnable technique approfondie et des données d'essais allant au-delà de la simple certification.
Essais de résistance à la grêle réalisés au sein du laboratoire d'essais indépendant accrédité du RETC.