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Présentation de la société PHOTON Laboratory GmbH

PHOTON Laboratory GmbH est une entreprise du groupe PHOTON, riche de nombreuses années d’expérience dans les domaines de la production d’électricité solaire et des énergies renouvelables, et célèbre pour les magazines qu’il édite et les conférences qu’il organise.

Depuis sa fondation en 2009, la société PHOTON Laboratory GmbH teste des modules solaires. A ce jour, elle a déjà effectué plus de 6.000 essais. Le cœur de métier de l’entreprise réside dans la réalisation de mesures de puissance dans les conditions standards d’essai (STC) et dans la détermination de la performance en faible luminosité ainsi que de coefficients de température. En outre, elle dispose d’équipements de pointe destinés à l’imagerie par électroluminescence et à la thermographie, deux procédés de mesures en images qui permettent de détecter des anomalies, des défauts de transformation et des défauts de matériaux.

Actuellement, le laboratoire d’Aix-la-Chapelle compte plus de vingt collaborateurs. Ils n’ont de cesse de développer l’offre des bancs d’essai de modules et de perfectionner l’efficacité des bancs d’essai déjà existants au moyen de développements technologiques. Grâce à des conceptions ingénieuses, le laboratoire est désormais en mesure de proposer à ses clients internationaux des essais qui répondent aux exigences des normes industrielles les plus récentes, et ce, à des conditions intéressantes.

Les activités du laboratoire comprennent l’examen de composantes photovoltaïques (tels des onduleurs, des câbles et des connecteurs) et également d’effectuer des mesures sur des modules au profit du secteur solaire international. Forte de son offre variée, l’entreprise vise sciemment les producteurs, distributeurs, installateurs, cabinets d’études, exploitants de systèmes et instituts de recherche ainsi que les banques et assurances, à qui il peut offrir des mesures de qualité professionnelle et rapides en toute simplicité.

Par ailleurs, PHOTON Laboratory GmbH dispose d’un banc d’essai en extérieur qui lui permet de réaliser des mesures de rendement sur la durée. Les mesures portant sur plus de 130 types de modules différents provenant de 90 producteurs nationaux et internationaux (en juillet 2011), la société est actuellement en droit d’affirmer qu’elle publie les essais comparatifs les plus complets, mais également les plus précis.

L’indication du ratio de performance et des courbes de rendement facilite davantage la comparaison entre les résultats des tests de rendement. Le ratio de performance correspond au rapport entre la quantité effective d’électricité solaire produite par un module et le rendement électrique théorique. Outre la mesure de l’irradiation solaire, nous prenons également en compte le rendement STC que nous avons calculé et le comportement du dispositif soumis à différentes conditions de rayonnement .

La vignette du ratio de performance comporte les informations pertinentes sur les résultats de nos mesures et sur le module testé. Par ailleurs, les deux autres diagrammes représentent la performance du module en faible luminosité et l’évolution du rendement pendant l’année des tests. Ils donnent également des indications sur le coefficient de température du module. Ces graphiques sont expliqués plus en détail ci-dessous.

1) Classement

PHOTON a établi un classement de tous les modules solaires testés durant toute l’année 2011 (c’est-à-dire ceux étant sur le banc d’essai depuis début janvier 2011) en fonction de leur ratio de performance. Puisque de nombreux modules présentent des ratios de performance très similaires, de minimes imprécisions de mesure peuvent entraîner des changements de places dans le classement. De même, les variations climatiques (été plus chaud ou froid, hiver plus ensoleillé ou gris) ont une influence sur le classement. Néanmoins, un module en première place est indéniablement plus performant qu’un module en fin de classement.

2) Fabricant et type de module
Il s’agit du nom de la société qui commercialise ce type de module, c’est-à-dire soit le constructeur lui-même, soit une entreprise qui sous-traite la production des modules et les commercialise sous sa propre marque.

3) Mesure de rendement de 2011
Ici apparaît l’année de la campagne de mesure.

4) Dégradé de couleurs
Les valeurs des ratios de performance de 70 à 100 pour cent y sont représentées. Les deux lignes blanches verticales indiquent la position du ratio le plus faible et celle du ratio le plus élevé des modules testés. Les valeurs chiffrées de ces ratios apparaissent à côté des lignes correspondantes. Le triangle noir indique la position du module évalué parmi tous les modules soumis aux tests. Plus ce triangle s’approche de la droite, meilleur est le module.

5) Nombre de modules soumis à l’essai
Il s’agit du nombre de modules ayant été testés une année complète durant l’année de la campagne de mesure. Ce nombre sert à évaluer la pertinence du rang du module dans le classement.

6) Ratio de performance

Le ratio de performance (RP) correspond au rendement réellement obtenu par un module (rendement effectif) par rapport au rendement qu’il aurait dû produire (rendement théorique).

Le rendement effectif correspond à l’énergie (en kilowattheures) que le module a générée au cours de l’année entière.
Le rendement théorique est déterminé à partir de l’irradiation cumulée (la quantité totale d’énergie solaire rayonnée au niveau du module durant l’année) et de l’énergie électrique que le module aurait pu produire dans des conditions standards de test (conditions STC : température de cellules de 25 °C, irradiation de 1.000 W/m² et spectre normé de AM 1,5). Ce rendement se calcule comme suit:

Le rendement du module est égal à:

dans les conditions STC, c’est-à-dire que la puissance rayonnée rapportée à la surface est de 1 kW/m². Le rendement se décompose donc comme suit:

On obtient ainsi le rendement théorique suivant:

Le rendement théorique est calculé en multipliant l’irradiation cumulée par unité de surface avec la puissance STC du module, divisée par l’irradiation STC de 1 kW/m². La surface des modules n’influe pas sur le calcul étant donné qu’elle apparaît au numérateur et au dénominateur de la fraction ; elle disparaît donc après simplification:

with Isolaire = Irradiation solaire cumulée annuelle par m²
PSTC = Puissance de module aux conditions STC
ISTC = Rayonnement STC, 1 kW/m²

Si Rréel désigne le rendement effectif du module, on peut alors calculer le ratio de performance à l’aide de la formule suivante:

Si les modules étaient continuellement soumis aux conditions STC, le ratio de performance de tout appareil serait de 100 pour cent. Ce n’est pas le cas en réalité : non seulement la puissance rayonnée et la température varient, mais le spectre du rayonnement solaire incident change également dans le temps. En fait, le ratio de performance fournit des renseignements sur le comportement d’un module dans des conditions réelles : il dépend de la dégradation du rendement du module en cas d’irradiation inférieure à 1.000 W/m² ainsi que du niveau du coefficient de température et du degré d’uniformité de la réponse spectrale à toutes les gammes de longueurs d’onde. Par ailleurs, les conditions environnementales changent au cours d’une année et dépendent beaucoup du lieu où est installé le module. Les ratios de performance indiqués ici correspondent uniquement au site d’Aix-la-Chapelle en Allemagne. L’évaluation se base sur un rayonnement annuel de 1.267 kWh/m2. Sur d’autres sites aux conditions environnementales différentes, on obtiendrait d’autres valeurs et le classement des modules serait également différent.

Comportement en faible luminosité et rendement

La courbe de gauche représente la performance du module en faible luminosité. L’axe des abscisses représente la puissance rayonnée de 100 W/m² à 1.000 W/m². Sur l’axe des ordonnées, on peut lire le rendement du module pour chaque irradiation, relativement au rendement à l’irradiation normée de 1.000 W/m². Ce dernier niveau correspond donc au seuil des 100 pour cent. Les mesures ont été effectuées à des rayonnements de 100, 200, 400, 700 et 1.000 W/m². Plus la courbe obtenue est plate, meilleure est la performance du module en faible luminosité. Cela signifie que le module est moins sensible aux écarts d’intensité de rayonnement. Ainsi, un module dont la courbe est plus plate aura tendance à fournir des rendements au-dessus de la moyenne en début et en fin d’année.
Le mois et l’année figurant sous la courbe correspondent à la date à laquelle la mesure de la performance en faible luminosité a été effectuée.

La courbe de droite représente l’écart entre le rendement du module évalué et le rendement moyen de tous les modules au cours de l’année. Les mois de janvier (1) à décembre (12) figurent sur l’axe des abscisses. La grandeur de l’écart se lit sur l’axe des ordonnées. Les valeurs positives correspondent aux situations où le rendement du module est supérieur à la moyenne, les valeurs négatives aux cas où le rendement y est inférieur. A un module toujours moyen correspondrait une droite constante à 0 pour cent. Le module présenté ici a fourni un rendement supérieur à la moyenne durant les mois d’hiver ; son rendement était moyen durant l’été. Cette courbe est caractéristique d’un module à base de silicium cristallin.

Les informations relatives au coefficient de température figurent sous les graphiques : à gauche, on trouve la valeur de la variation de la puissance (en pourcentage) lorsque la température augmente de un degré kelvin (K) relativement à une température STC de 25 °C. Par exemple, le module représenté ici fournit 15,75 pour cent de puissance en moins lorsque la température s´élève à 60 °C que lorsqu’elle est de 25 °C (-0,45 %/K x (60 ° – 25 °) K = 15,75 %). Tous les modules ont un coefficient de température négatif car la puissance baisse lorsque la température augmente.

A droite, l’écart entre le coefficient de température et la valeur moyenne (environ 0,44 %/K) de tous les modules est représenté. Lorsque la barre est verte, cela signifie que le coefficient de température est meilleur que la moyenne : la puissance baisse alors plus lentement lorsque la température augmente. Dans le cas contraire, la barre est rouge. La longueur de la barre est proportionnelle à l’écart entre le coefficient de température du module et la moyenne.

Source d’information: http://www.photon.info/_photon_lab_modul_ertragsm_cert_fr_.photon?channel=print&ActiveID=3284

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