Technique: Des solutions efficaces au problème d'ombrage des modules solaires
Selon une estimation grossière, la puissance d'une cellule solaire est réduite de 10 à 20 % lorsque le ciel est couvert ; une ombre partielle peut avoir un effet tout aussi dévastateur. La taille et le type d'ombre jouent toutefois un rôle. Une ombre diffuse mais étendue, comme celle d'une voile, agit comme une couverture nuageuse et réduit en conséquence la puissance d'environ 80 %.
En revanche, l'ombre étroite et également diffuse d'une pile ne coûte presque rien en puissance, tandis que l'ombre dure d'un grand arbre ou d'un support de bastingage peut stopper presque complètement la production de courant, même si seul un coin du module est concerné.
Ce comportement s'explique par les caractéristiques des cellules solaires et leur interconnexion dans le module. Une seule cellule fournit environ 0,5 volt. Pour obtenir la tension nécessaire à un système de 12 volts, plusieurs cellules sont connectées en série sous forme de string.
Réduire le problème d'ombrage avec des diodes bypass ?
Problème : dans un montage en série, la cellule la plus faible limite le courant de l'ensemble du système. Ainsi, si une cellule solaire est ombragée, le module ne fournit que le courant que cette cellule produit encore. Une ombre diffuse plus importante affecte plusieurs cellules, mais réduit moins leur puissance qu'une ombre dure qui fait s'effondrer complètement une cellule. Il n'y a pas de véritable solution à ce problème, car pour obtenir la tension nécessaire, il n'y a pas d'autre solution que le montage en série. Il est souvent avancé que l'on peut réduire le problème de l'ombre en utilisant des diodes dites de dérivation.
Ces diodes sont branchées en parallèle avec les cellules solaires et fonctionnent de manière très simplifiée comme une vanne. Tant que les cellules solaires fournissent la pleine tension, les diodes sont bloquées. Si la tension des cellules chute en raison de l'ombrage, la diode s'ouvre et court-circuite les cellules ombragées, de sorte que le reste du module peut continuer à fournir du courant. Dans la pratique, cet effet est faible, car le reste du panneau, sans les cellules ombragées, fournit également moins de tension.
Contrôler la surchauffe des panneaux solaires
Les diodes de dérivation sont beaucoup plus importantes pour éviter les points chauds. C'est ainsi que l'on appelle la surchauffe des cellules ombragées. Si une cellule ne peut plus fournir le même courant que ses voisines, elle devient, pour simplifier, une résistance. Le problème est que lorsque la tension des autres cellules atteint environ 15 volts, la cellule à l'ombre commence à absorber énormément de puissance et la transforme en chaleur. Elle s'échauffe alors tellement qu'elle est détruite. Pour éviter cela, on utilise des diodes de dérivation après 24 cellules au maximum, que l'on peut imaginer comme une soupape, comme décrit précédemment. De cette manière, la tension inverse maximale au niveau de la cellule ombragée est limitée à 24 fois 0,5 volt, ce qui est inférieur à la barre critique des 15 volts, et la cellule convertit beaucoup moins de puissance en chaleur.
Répartition intelligente des modules solaires
Afin de réduire la perte de puissance en cas d'ombrage, il est préférable de veiller à une répartition intelligente des modules plutôt qu'à des diodes et de les raccorder de manière appropriée. Ainsi, même sur les petits yachts, il peut être judicieux de diviser l'installation en deux parties, bâbord et tribord, qui seront ensuite raccordées en parallèle ou, idéalement, recevront des régulateurs de charge séparés. Cela permet de compenser l'ombre portée du grand arbre. Pour les installations complexes, Solbian utilise parfois 10 à 15 régulateurs de charge en réseau afin d'isoler les modules d'ombre.
