L'Université Curtin de Malaisie développe un modèle de température pour cellules photovoltaïques flottantes, avec un taux de réussite de prédiction de 11/12

fr.wedoany.com Rapport : Une équipe de recherche de l'Université Curtin (Curtin University) en Malaisie a développé un modèle simplifié de température de fonctionnement des cellules pour les systèmes photovoltaïques flottants (FPV). Ce modèle est compatible avec le modèle existant de température de fonctionnement nominale des cellules (NOCT), ce qui permet de l'intégrer aux logiciels photovoltaïques existants.

Ramanan Chidambaram Jayaraj, auteur correspondant de l'équipe, a indiqué que le modèle FPV-NOCT, basé sur le modèle photovoltaïque NOCT standard, intègre la température de l'eau pour estimer la température des cellules solaires flottant sur les plans d'eau. Son principal avantage réside dans sa compatibilité avec les modèles de température photovoltaïques existants, ne nécessitant que la température de l'eau comme donnée supplémentaire, tout en conservant la simplicité du cadre NOCT d'origine. Jayaraj a précisé qu'il perfectionne actuellement ce modèle pour améliorer sa précision de prédiction et prévoit d'étendre le développement du modèle de température des cellules aux technologies émergentes de cellules solaires.

Au cours de la recherche, l'équipe a combiné des mesures sur site, la dynamique des fluides computationnelle (CFD), l'analyse statistique et la modélisation théorique. Ils ont d'abord collecté des données chaque minute sur deux systèmes FPV personnalisés en Malaisie, utilisant des modules d'une puissance de 100 watts, installés respectivement à 250 mm et 800 mm au-dessus de la surface de l'eau. L'équipe a utilisé ces mesures pour dériver des modèles de régression expérimentaux et a validé un modèle CFD bidimensionnel développé dans Ansys Fluent.

Ensuite, l'équipe a utilisé l'analyse statistique de Taguchi pour générer des modèles de régression CFD à 10 facteurs et 7 facteurs, afin d'évaluer l'influence des variables environnementales et de conception. Sur la base de ces résultats, les chercheurs ont développé un modèle NOCT spécifiquement dédié au FPV, intégrant la différence de température de l'eau ambiante, auquel s'ajoute une version avec facteur de correction du vent.

Les chercheurs ont comparé cinq modèles — le modèle de régression expérimental, les modèles de régression CFD-Taguchi à 10 et 7 facteurs, le modèle FPV-NOCT et le modèle FPV-NOCT avec facteur de correction du vent — aux données expérimentales. Ils ont ensuite validé les modèles candidats les plus robustes, en particulier le modèle FPV-NOCT, à l'aide d'ensembles de données FPV indépendants provenant du lac Passaúna au Brésil, ainsi que de Windsor et Oakville en Californie. Le modèle FPV-NOCT de base a démontré la meilleure performance globale. Jayaraj a indiqué que lors des tests sur les données photovoltaïques flottantes du lac Passaúna, ce modèle a prédit avec succès les températures de cellules observées pour 11 mois sur 12, tandis qu'avec l'inclusion du facteur de correction du vent, il a prédit avec succès les 12 mois. Des tendances similaires ont été observées à Windsor et Oakville, où le modèle FPV-NOCT a atteint une précision de prédiction de 92,3 % dans un cas. Pour les systèmes photovoltaïques flottant sur les plans d'eau, le modèle proposé offre de meilleures performances que le modèle standard de température de cellules NOCT.

Les résultats ont été publiés dans un article intitulé « Water cooling effect in solar cell temperature estimation for floating photovoltaics modeling » (Effet du refroidissement par l'eau sur l'estimation de la température des cellules solaires pour la modélisation du photovoltaïque flottant), dans la revue Solar Energy (Énergie solaire).