Que sont les structures de montage PV ?
Les structures de montage photovoltaïques sont des charpentes métalliques conçues pour positionner, installer et fixer les panneaux solaires au sein des systèmes de production d'énergie solaire. Ces structures supportent les principaux composants de production d'énergie d'une centrale photovoltaïque ; constituant l'ossature de l'installation, elles représentent un élément essentiel du système global de production d'énergie photovoltaïque.
En fonction des différentes conditions environnementales et des exigences d'installation, les systèmes de montage photovoltaïques peuvent être classés en : supports fixes, supports à inclinaison réglable, supports à suivi automatique et supports flexibles.
Qu'est-ce qu'un système de montage photovoltaïque à inclinaison fixe ?
Un système de montage photovoltaïque à inclinaison fixe est une structure de support permettant à un champ photovoltaïque de recevoir le rayonnement solaire en restant immobile. La conception d'un tel système est adaptée à la situation géographique, aux facteurs environnementaux et aux conditions climatiques locales, en positionnant le support selon un angle qui maximise la surface exposée au rayonnement solaire ; une fois installé, son positionnement ne nécessite généralement pas de réglages fréquents.
En fonction du scénario d'application, les supports photovoltaïques fixes sont classés en trois catégories : sur toiture, au sol et sur eau.
Toiture:
Support de montage photovoltaïque pour toit en acier coloré
Système de montage photovoltaïque pour toiture inclinée
Système de montage photovoltaïque pour toiture plate
Sol:
Système de montage photovoltaïque à colonne unique
Système de montage PV à double poteau
Leurres de surface :
Système de montage flottant pour panneaux photovoltaïques
Système de montage PV flottant monté sur colonne
Les supports photovoltaïques à montage fixe offrent les avantages suivants :
1. **Grande stabilité :** Les supports photovoltaïques fixes bénéficient d'une conception structurelle robuste leur permettant de maintenir leur stabilité quelles que soient les conditions climatiques. Qu'ils soient exposés au vent et à la pluie en été ou au froid en hiver, ces supports maintiennent les modules photovoltaïques en toute fiabilité.
2. **Faibles coûts d'entretien :** Les supports photovoltaïques fixes, dépourvus de pièces mobiles et de conception simple, sont relativement faciles à fabriquer et à installer, ce qui réduit considérablement leurs coûts d'entretien. Un contrôle régulier et le nettoyage des modules photovoltaïques suffisent à garantir leur bon fonctionnement.
3. **Large applicabilité :** Les supports photovoltaïques fixes nécessitent un minimum d’installation et conviennent à une grande variété d’emplacements, notamment les toitures, les terrains au niveau du sol et les flancs de collines. Ils peuvent être installés facilement en milieu urbain comme en milieu rural.
4. **Longue durée de vie :** Les supports PV à montage fixe bénéficient d'une longue durée de vie, généralement de 30 ans ou plus.
Qu'est-ce qu'un support de montage PV à inclinaison réglable ?
La structure d'un support de montage à inclinaison réglable est similaire à celle d'un support fixe, la seule différence résidant dans l'ajout d'un mécanisme de réglage. L'angle d'inclinaison d'un support réglable peut être modifié manuellement pour compenser les variations saisonnières ou cycliques de l'angle d'incidence du soleil. En ajustant périodiquement l'inclinaison du support, l'absorption du rayonnement solaire direct est optimisée, ce qui augmente la production d'énergie des modules photovoltaïques.
Support de montage photovoltaïque à inclinaison réglable
Support de montage réglable pour panneaux photovoltaïques de toit
Support PV réglable monté au sol
Qu'est-ce qu'un système de montage photovoltaïque à suivi automatique ?
Un système de suivi solaire désigne un système de montage photovoltaïque capable d'ajuster automatiquement l'angle d'un panneau solaire pour suivre les variations de l'angle d'incidence du soleil.
Les supports de suivi solaire sont principalement classés en trois catégories : les trackers horizontaux à un axe, les trackers inclinés à un axe et les trackers à deux axes.
Dans les systèmes de production d'énergie photovoltaïque utilisant des montures à suivi solaire, l'orientation des modules solaires s'ajuste automatiquement en fonction de la luminosité. Ceci minimise l'angle entre les modules et la lumière directe du soleil, ce qui se traduit généralement par une augmentation de la production d'énergie de 10 à 25 %.
Les systèmes de suivi sont particulièrement adaptés aux terrains complexes et sont fréquemment déployés dans les centrales photovoltaïques centralisées.
Système de montage photovoltaïque à suivi mono-axial
Un système de suivi mono-axial est un système qui pivote automatiquement autour d'un seul axe pour suivre la course du soleil et ajuste ainsi la position angulaire d'un panneau solaire. Ce procédé vise à maximiser l'intensité du rayonnement solaire incident perpendiculairement à la surface du panneau, améliorant ainsi le rendement de conversion photovoltaïque.
La structure d'une monture de suivi mono-axe est relativement simple, ne comportant qu'un seul axe de rotation. Selon l'orientation de cet axe, on distingue deux types de montures de suivi mono-axe : les montures horizontales et les montures inclinées.
Support de suivi horizontal mono-axe
Un système de suivi mono-axial horizontal désigne une structure de montage qui suit la course du soleil en pivotant autour d'un axe horizontal. Généralement orienté nord-sud, cet axe permet au plan du générateur photovoltaïque de pivoter d'est en ouest en fonction de la position du soleil. Ce type de système est particulièrement adapté aux régions de basse latitude.
Les systèmes de suivi mono-axial sont composés d'une structure de support pour panneaux solaires, d'une poutre d'arbre rotative, d'un système d'entraînement, d'un système de commande électrique, d'un système de surveillance central et d'autres composants.
Support de suivi mono-axe incliné
Une monture équatoriale inclinée à un seul axe est une structure qui suit la course du soleil en pivotant autour d'un axe unique incliné nord-sud. Du fait de cette inclinaison, ce système utilise généralement une structure à trois points d'appui. Les montures équatoriales inclinées à un seul axe sont particulièrement adaptées aux régions de latitude moyenne à élevée.
Support de suivi solaire à double axe
Un système de suivi à deux axes possède des axes de rotation dans deux directions, permettant au module photovoltaïque de suivre simultanément la position du soleil en azimut et en élévation. Ceci garantit que le module reste perpendiculaire au rayonnement solaire incident. Théoriquement, un tel système est capable de suivre avec précision la trajectoire complète du soleil, atteignant ainsi un angle d'incidence nul.
Les mécanismes de suivi à double axe sont classés en deux types : les systèmes de suivi altitude-azimut et les systèmes de suivi à axe polaire.
Un système de suivi azimutal comporte deux axes de rotation : un axe d’azimut et un axe de tangage. L’axe d’azimut est perpendiculaire au plan du sol et sa rotation contrôle l’angle d’azimut du module photovoltaïque (plus précisément, sa normale à la surface). L’axe de tangage est horizontal et sa rotation contrôle l’angle de tangage (ou angle d’élévation) du module. La rotation coordonnée de ces deux axes permet à la surface du panneau solaire de rester perpendiculaire au rayonnement solaire incident.
Un système de suivi polaire se compose d'un axe polaire et d'un axe de tangage. L'axe polaire pointe vers le pôle Nord terrestre et est parallèle à l'axe de rotation de la Terre, tandis que l'axe de tangage lui est perpendiculaire. L'angle entre le rayonnement solaire et l'axe polaire variant selon les saisons, le panneau solaire doit être ajusté périodiquement – par un mouvement de tangage autour de l'axe de tangage – afin que son vecteur normal reste parallèle au rayonnement solaire incident.
Qu'est-ce qu'un système de montage PV flexible ?
Un système de montage flexible pour modules photovoltaïques est une structure de support de grande portée, ancrée à ses deux extrémités et constituée d'un assemblage de câbles flexibles précontraints. La structure d'un tel système comprend des câbles, un système de support, un système d'amortissement et un système d'ancrage. La portée des câbles varie généralement de 20 à 40 mètres, mais peut atteindre 100 mètres. Les structures de câbles couramment utilisées comprennent les faisceaux de câbles monocouches, les faisceaux de câbles bicouches et les réseaux de câbles.
Les structures de support flexibles sont classées en structures à câbles suspendus monocouches, structures à treillis de câbles bicouches, structures à treillis de câbles en forme de ventre de poisson et structures à câbles et entretoises.
Les systèmes de montage flexibles permettent d'élever les modules solaires entre 2 et 30 mètres au-dessus du sol, offrant des avantages considérables en termes d'agencement, comme un dégagement suffisant sous les modules et un besoin réduit de pieux de fondation. Ces systèmes de montage photovoltaïques flexibles sont particulièrement adaptés à une large gamme de sites d'application de grande portée, notamment les terrains montagneux ordinaires, les pentes arides, les réservoirs et étangs piscicoles, ainsi que les zones boisées. En atténuant efficacement les facteurs défavorables tels que la topographie accidentée et la végétation dense, ils transforment des terres auparavant considérées comme inutilisables en raison de contraintes environnementales en espaces productifs, améliorant ainsi considérablement l'efficacité de l'utilisation des sols.
Comparativement aux solutions structurelles traditionnelles à ossature métallique, les systèmes de montage photovoltaïques flexibles permettent de réduire la consommation d'acier de 35 % et de diminuer les coûts globaux. Grâce à leur conception multi-angles ajustables, ces systèmes permettent d'adapter l'espacement des modules aux spécificités de chaque projet, optimisant ainsi la production d'énergie et contribuant à la fois à la réduction des coûts et à l'amélioration de l'efficacité.