Programme d'essais de résistance à la grêle du RETC

En réponse à une récente crise de confiance, le RETC a mis en place un programme de tests spécifique, allant au-delà des exigences de certification, destiné à faire face aux risques liés aux grêlons de grand diamètre.

En mai 2019, la grêle a endommagé quelque 400 000 modules de la centrale solaire de Midway, dans l'ouest du Texas, entraînant des pertes assurées d'un montant jusqu'alors inimaginable de 80 millions de dollars. Conscient que les normes de base en matière d'essais de certification ne suffisent pas à identifier et à quantifier les risques liés à la grêle dans le cadre de ce type de projet, le RETC a mis au point son programme innovant d'essais de résistance à la grêle (HDT).

En élargissant le champ d'application des normes UL et CEI existantes, le programme HDT aide les parties prenantes des projets à mieux comprendre les effets de la grêle sur les modules photovoltaïques dans des conditions réelles d'utilisation. Nous répondons ici à quelques questions fréquemment posées concernant la séquence HDT et le système de classification exclusifs du RETC.

QUELS SONT LES AVANTAGES DU PROGRAMME HDT ?

La grande majorité des modules résistent sans encombre aux essais de résistance aux chocs balistiques de base prévus par les normes des Underwriters Laboratories (UL) et de la Commission électrotechnique internationale (CEI). La norme UL 1703 soumet les modules à l’impact d’une sphère en acier de 50 millimètres (2 pouces) lâchée d’une hauteur d’environ 130 centimètres (51 pouces) ; dans de rares cas, l’impact de 6,78 joules qui en résulte peut endommager les cellules. Pratiquement tous les modèles de modules réussissent l’essai de résistance à la grêle prévu par la norme CEI 61215-2, qui soumet les modules à 11 impacts d’une boule de glace de 25 millimètres (1 pouce) se déplaçant à sa vitesse terminale ; cet essai de certification de base du produit génère une force d’impact modérée de 1,99 joule.

Les normes minimales applicables aux essais de certification ne permettent pas de caractériser les risques liés à la grêle de grand diamètre.

Afin de différencier les conceptions de produits, le programme HDT du RETC élargit et améliore de manière significative les exigences UL et CEI. Premièrement, le programme HDT soumet les modules à des énergies d’impact cinétique plus élevées, garantissant ainsi que la norme d’essai reflète mieux le risque posé par la grêle sur une durée de vie opérationnelle de 25 ou 30 ans. Deuxièmement, le RETC a conçu ce programme pour étudier de manière approfondie toute une gamme de résultats possibles, ce qui fournit des données précieuses pour les analyses probabilistes. Troisièmement, la séquence d’essais ne se limite pas aux essais d’impact balistique ; elle comprend également des essais de cycles thermiques et de points chauds afin de mettre en évidence les modes potentiels de dégradation à long terme des modules.

En soumettant les modules à des impacts de grêle de niveau « sévère », « très sévère » et « extrême », la séquence HDT évalue efficacement la résistance aux impacts balistiques au seuil de l'endommagement, juste au-delà de ce seuil et jusqu'à la rupture du matériau. Le programme du RETC garantit une qualité constante des boules de glace, des vitesses d'impact reproductibles et des énergies cinétiques d'impact précises, afin de maximiser la confiance des parties prenantes dans les résultats des essais.

Les essais jusqu'à la rupture permettent aux parties prenantes de comparer et de mettre en parallèle les performances dans des conditions extrêmes.

QUELS SONT LE CHAMP D'APPLICATION ET LA STRUCTURE DE BASE DU HDT ?

Vous trouverez ci-dessous un organigramme présentant la séquence HDT étendue du RETC :

Pour commencer, le RETC caractérise l'état initial de huit échantillons de test sélectionnés au hasard à l'aide d'essais EL, d'une inspection visuelle et d'une mesure de la puissance maximale.

Ensuite, le RETC soumet chaque échantillon d'essai à dix impacts de grêlons à cinq emplacements différents. Afin de comprendre comment la violence de l'impact influe sur les résultats, nous divisons les huit modules en quatre scénarios d'essai qui varient en fonction du diamètre, de la masse, de la vitesse d'impact et de l'énergie cinétique des grêlons.

Après avoir soumis chaque ensemble de deux modules à 10 impacts d'une boule de glace d'un diamètre spécifique — 45 millimètres (1,8 pouce), 50,8 millimètres (2 pouces), 55 millimètres (2,2 pouces) ou 60 millimètres (2,6 pouces) —, le RETC évalue l'état de chaque échantillon d'essai après la grêle.

Nous plaçons ensuite les huit modules dans une chambre climatique et les soumettons à 50 cycles de température allant de 85 °C (température maximale) à -40 °C (température minimale), conformément à la norme CEI 61215.

Après l'exposition au cycle TC50, nous évaluons l'état des modules à l'issue du cycle thermique.

L'avant-dernière étape de la séquence HDT du RETC consiste à soumettre les échantillons d'essai à l'essai d'endurance aux points chauds prévu par la norme CEI 61215. Cet essai évalue la capacité des modules à résister aux effets de surchauffe des points chauds dans les conditions d'ombrage et de fonctionnement les plus défavorables.

À l'issue des essais « hot-spot », le RETC évalue l'état final des échantillons testés à partir des résultats des essais EL, d'une inspection visuelle et de la mesure de la puissance maximale.

Après avoir analysé ces résultats, le RETC classe les conceptions de produits selon un système de classification de la résistance à la grêle allant de la classe A (la meilleure) à la classe D (la pire). Sur le plan conceptuel, le système de classification de la résistance à la grêle des modules photovoltaïques mis au point par le RETC s'apparente aux classifications de résistance au feu des installations photovoltaïques, qui sont essentielles à la sélection et à la qualification des produits.

QUI UTILISE LES INFORMATIONS CONTENUES DANS UN RAPPORT HDT ?

Les informations détaillées contenues dans un rapport HDT finalisé sont utiles aux fabricants de modules, aux compagnies d'assurance, aux investisseurs, aux promoteurs et aux bureaux d'études indépendants. Le rapport final qui en résulte analyse les données de caractérisation des modules recueillies, en identifiant et en quantifiant les anomalies non critiques, critiques et très critiques.

La mise en place d'un nombre croissant de projets solaires de grande envergure à travers le monde n'est pas sans risque. Pour atténuer les risques spécifiques à chaque site, il est nécessaire de recourir de manière stratégique à des produits et à des technologies adaptés. Par exemple, la conception de modules et de systèmes résistants à la grêle permet de réduire les risques liés aux projets dans les régions sujettes à la grêle, comme l'ouest du Texas.