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25 janvier 2011 2 25 /01 /janvier /2011 16:50

25 Janvier 2011


Une boîte plate, bien fermée par un couvercle en verre, l’intérieur peint en noir , et exposée face au soleil, normalement cela s’appelle une serre, ou un four solaire.


Cela peut fournir un peu d’électricité si l’on place ce qu’il faut à l’intérieur, on a alors un panneau photovoltaïque.


Un tel panneau va donc accumuler beaucoup de chaleur. Au Soleil d’été , par temps dégagé et sur le coup de 12 h TU il peut recevoir une puissance rayonnée proche de 1 KW/m2 dans le Sud de la France.


Une partie de cette énergie est réfléchie, le moins possible, grâce à un revêtement mat.


Une autre partie, de l’ordre de 12%, est convertie en électricité.


Le reste doit impérativement être évacué sous peine d’une élévation de température considérable qui endommagerait le dispositif.


De par sa constitution le panneau n’est pas précisément un radiateur, ni par la forme, ni par la disposition, ni par les matériaux qui le constituent.


Un radiateur normalement constitué dissipe la chaleur par trois méthodes:


La convection, le rayonnement, et la diffusion .


La diffusion, c’est l’écoulement de la chaleur vers un corps dissipatif auquel le radiateur est fixé. Rien de tel pour un PV. Aucune diffusion  possible, le panneau n’est au contact de la structure que par les petites brides de fixation.


Le rayonnement, c’est le renvoi de la chaleur par le rayonnement infrarouge de tout corps chauffé. Le PV rayonne moyennement car le couvercle en verre et l’arrière en Tedlar ne sont pas précisément de bons matériaux de dissipation.


La convection, c’est l’évacuation de la chaleur par le fluide en mouvement dans lequel de radiateur est plongé. Le PV est dans l’air, c’est donc le courant d’air qui va le refroidir.


Mais encore faut-il qu’il y ait un courant d’air suffisant. C’est pourquoi il est essentiel de monter les panneaux en ménageant en-dessous un espace suffisant pour permettre à l’air de circuler.


Le problème devient critique dans le cas des panneaux intégrés au toit, l’air ne peut pratiquement plus circuler en-dessous, et seule la face supérieure contribue au refroidissement.


Le panneau étant assimilable à une serre, si le refroidissement naturel est insuffisant la température interne peut monter à des valeurs importantes, 70 ou 80 °C.


Or il faut savoir que le rendement de la cellule diminue quand la température augmente. Le coefficient est de l’ordre de 0,4%/°C, parfois davantage.


Les valeurs de rendement sont indiquées dans les catalogues pour une température de cellule de 25°C ( STC, Standard Test Conditions). Pour une température de 80 °C, le rendement diminuera donc de plus de 20%.


D’autre part la durée de vie des composants est indiquée pour des conditions normales d’utilisation. Ces conditions ( NOTC, Normal Operating Test Conditions), sont assez clémentes:


Rayonnement solaire : 800 W/m2


Température ambiante: 20 °C


Vent: 1 m/s


Le panneau étant exposé au flux d’air  par ses deux faces, le flux étant parallèle au panneau.


On donne pour ces conditions la température atteinte par la cellule, en général entre  45 et 50°C.


On imagine la température si le panneau est intégré au toit ( refroidi d’un seul côté), si le vent est nul, et si le Soleil tape dur.


Il est donc intéressant à tout points de vue de penser à refroidir les panneaux par un dispositif annexe si le climat est particulièrement ensoleillé.


Des études sont en cours bien sûr pour développer des systèmes de refroidissement des panneaux intégrables aux bâtiments.  Le but étant d’une part de refroidir les panneaux pour améliorer le rendement, et d’autre part de récupérer la chaleur pour produire l’ECS ou satisfaire tout autre besoin de l’habitat.


On peut citer deux projets soutenus par l’ANR dans le cadre du programme PREBAT:


AERAUSOL 2,  projet ANR-07-PBAT-009


COOL-PV, projet ANR -07- PBAT 010


Il existe également des réalisations utilisant un refroidissement par brumisation d’eau, mais non homologuées.


Les prochaines générations de panneaux intègreront une possibilité de refroidissement pour constituer une structure hybride de rendement très supérieur aux dispositifs actuels.



 

 

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