Comment le suivi mono-axe peut améliorer l'efficacité de la production d'électricité des centrales solaires
Obtenir une meilleure récolte d'énergie et maximiser le retour sur investissement sont les principaux objectifs des propriétaires et développeurs de centrales solaires à grande échelle.
Aujourd'hui, l'accent est mis sur les trackers solaires - structures motorisées qui orientent les panneaux photovoltaïques vers le soleil afin de collecter plus de lumière directe du soleil tout au long de la journée - comme moyen fiable d'atteindre ces objectifs. Selon un récent rapport de recherche du cabinet d'analystes IHS, les trackers à un axe seront le type d'équilibre préféré de la structure au sol du système pour les modules PV aux États-Unis cette année. En effet, les trackers mono-axes augmentent la production de l'usine jusqu'à 25% par rapport aux installations à inclinaison fixe.
La production d'énergie d'une centrale solaire équipée de trackers mono-axe peut être encore optimisée en mettant en œuvre un processus de suivi efficace. Les calculs de rendement de base considèrent un terrain parfaitement plat. Cependant aucun champ n'est complètement plat. Les pentes et les irrégularités du terrain génèrent des pertes de production qu'il convient d'anticiper correctement. L'expert du suivi solaire a pris en compte ces variations du terrain et a développé SMARTracking, un processus de suivi intelligent breveté en deux étapes pour traiter l'impact des champs non plats et générer jusqu'à 5% de rendement supplémentaire par an, par rapport à d'autres solutions de base. Voyons comment cela fonctionne.
Étape 1: Compensation des irrégularités du terrain lors de la phase d'étude de conception
La première étape de ce processus consiste en une optimisation tridimensionnelle de l'aménagement de l'usine lors de la phase d'étude de conception du projet. Avant de réaliser une étude 3D de l'usine, un plan 2D de l'usine est créé et optimisé en fonction de la forme des bordures du site de l'usine.
L'optimisation 3D commence par une analyse topographique détaillée du terrain. Il permet de déterminer la hauteur parfaite de chaque pieu tracker afin de lisser au maximum la surface des modules solaires sur l'usine et de réduire le besoin de nivellement. Par conséquent, l'ombrage mutuel entre les tables est réduit, réduisant ainsi les périodes de retour en arrière et optimisant le rendement énergétique. De plus, cela évite également la coupe de pieux sur site.
Image 1: optimisation des pieux et lissage de surface
Cette étude aboutit à la création d'un livret de pieux, un document dans lequel le positionnement tridimensionnel de chaque pieu de suivi sur l'usine est enregistré.
Image 2: exemple de mise en page 3D avec plusieurs trackers solaires
Étape 2: mise en place d'un suivi individuel pendant la phase de construction
Une fois les pieux enfoncés au début de la phase de construction, leur positionnement réel sur site est collecté et enregistré dans un document, appelé «as-built survey». Le programme de suivi individuel est ensuite développé et mis en œuvre sur la base des valeurs enregistrées. Ce programme correspond à une routine personnalisée au sein de chaque unité de commande de moteur qui comprend une stratégie de retour arrière (panneau sur panneau de protection contre l'ombre).
L'algorithme de suivi, implémenté dans l'API centralisé, calcule l'angle optimisé en temps réel et pour chaque moteur. Cet angle est déterminé en fonction de l'emplacement exact des tables d'un tracker particulier et de ses voisins.
Image 3. Exemple de la cinématique individuelle de deux trackers.
(les cercles orange indiquent le tableau critique qui définit l'angle de suivi du tracker)
Chaque tracker solaire a la position la mieux adaptée à tout moment de la journée et son contrôle est individualisé, ce qui maximise l'irradiation reçue et améliore la production d'énergie par rapport à une approche globale de retour en arrière.
De plus, le levé tel que construit est la base d'une analyse de l'écart entre le livret initial des pieux et le positionnement réel sur site des pieux. Cette étude vise à détecter tout défaut pouvant entraîner une impossibilité croissante, évitant ainsi une perte de temps potentielle.
Le SMARTracking est le résultat de ce processus en deux étapes, chacune conduisant à des gains énergétiques spécifiques. Les deux étapes sont indépendantes l'une de l'autre.
Étude de cas: SMARTracking sur un projet de centrale photovoltaïque de 6,7 MWc en France: un gain de production supplémentaire de 5%
Mettons maintenant des chiffres réels en termes de gains de production et de revenus sur ce processus de suivi breveté en deux étapes en regardant un projet de centrale photovoltaïque de 6,7 MWc situé dans le sud-ouest de la France.
Le tableau ci-dessous résume les données du projet.
| L'emplacement du site | Sud ouest de la France |
| Capacité des plantes | 6,7 MWc |
| Nombre de trackers solaires mono-axe Exotrack HZ | 48 |
| Rendement énergétique annuel | 8750 MWh / an |
| Type de modules PV | 72c Monocristallin 315 Wp |
Le tableau ci-dessous indique les données liées à la topographie du site.
| Pistes locales | Pente sud | Pente Est | Pente nord / est | Pente sud / est |
| Le minimum | -4,02% | -6,45% | -4,39% | -4,75% |
| Maximum | 4,58% | 7,51% | 5,78% | 6,46% |
| Moyenne | 1,21% | 1,34% | 1,15% | 1,28% |
En mettant en œuvre le processus SMARTracking sur cette installation photovoltaïque équipée de trackers mono-axe Exotrack HZ, une augmentation de rendement supplémentaire de 5% a été obtenue chaque année. Cela se traduit par une augmentation des revenus de 880 000 $ sur 20 ans, sur la base d'un CAÉ de 100 $ / MWh. Les résultats ci-dessous ont été validés par un cabinet de conseil technique indépendant, kiloWattsol.
| Gains de production avec SMARTracking | Gains d'irradiation | Gains de production |
| Étape 1. Optimisation de la configuration de l'usine 3D | 1,8% | 2,1% (185 MWh / an) |
| Étape 2. Suivi individuel | 2,5% | 2,9% (255 MWh / an) |
| SMARTracking (étape 1 et étape 2) | 4,3% | 5% (440 MWh / an) |
| Gains de revenus avec SMARTracking | Exemple 1 de PPA | Exemple 2 de PPA | ||
| PPA | 100 $ / MWh | 80 € / MWh | 62 $ / MWh | 50 € / MWh |
| Augmentation annuelle des revenus grâce à SMARTracking | 44 000 $ | 35 000 € | 27 125 $ | 21 875 € |
| Augmentation des revenus générée par SMARTracking sur 20 ans | 880 000 $ | 700 000 € | 542 000 $ | 437 000 € |
