"banner top"

25 ans de recherche photovoltaïque à la HESB-TI

Download

Depuis plus de 25 ans la HESB s’occupe de l’application du photovoltaïque (PV). Entre 1985 et 1992, des véhicules solaires ont été construits conjointement par les sections A, E et M de l’ancienne École d’ingénieurs de Bienne (EIB). Ceux-ci ont obtenu de grands succès aux courses de véhicules solaires nationales et internationales ainsi qu’un écho médiatique important. À l’époque, les étudiant-e-s de l’École d'Ingenieurs de Burgdorf voulaient absolument construire eux aussi des véhicules solaires.

Les véhicules solaires constituent d’excellents objets d’entraînement pour la collaboration des différentes disci-plines en ingénierie. De simples estimations montrent cependant qu’un tel véhicule n’est pas assez performant toute l’année avec comme seule énergie celle irradiée sur sa  surface. Une mobilité électrique judicieuse n’est possible que dans le cadre d’une interconnexion avec le réseau.

À la fin des années 80, les premiers onduleurs PV couplés au réseau ont été développés à l’EI de Bienne. Les assistants impliqués ont, par la suite, fondé l’entreprise Sputnik SA. L’EI de Burgdorf s’est concentrée sur l’ingénierie des systèmes d’installations PV et a examiné en premier lieu  les problèmes avec le couplage au réseau.

Le Laboratoire PV à Burgdorf

Suite à la catastrophe de la centrale nucléaire à Tchernobyl en 1986, une installation de test PV de 60kWp a pu être projetée sur le toit du nouveau bâtiment d’Électro-technique de l’EI de Burgdorf (finalisation planifiée en 1993). Pour permettre que des expériences pratiques avec des installations PV puissent être faites rapidement, une installation isolée de 1,2 kWp (24/48V) a tout d’abord été mise en service, fin 1987, à Oberburg. En 1988, grâce au soutien des forces motrices locales (IBB), un assistant en photovoltaïque supplémentaire a été engagé pour mettre en service le laboratoire PV. L’installation PV a été développée à 3,3 kWp, pour permettre l’analyse du premier onduleur commercialisé des USA (SI-3000). Grâce aux appareils de mesure du laboratoire d’électricité, des mesures précises du rendement et des harmoniques ont pu être effectuées. Comme au cours des premières années, ces onduleurs tombaient souvent en panne, il a paru évident d’utiliser les ordinateurs du laboratoire pour surveiller en permanence leur fonctionnement et constater les causes de ces pannes (par ex., le niveau élevé du signal de télécommande superposé lors d’une tension surélevée du réseau).

Nouveaux simulateurs de générateurs PV

Grâce aux expériences faites, un premier projet a été déposé en 1989 à l’OFEE (aujourd’hui OFEN) et les pre-miers appareils européens commercialisés ont été testés. D’autres appareils de mesure ont été achetés et des examens de comptabilité électromagnétique et de protection contre la foudre ont été effectués sur les installations PV. Le savoir-faire relatif au processus de test a ainsi été élargi et nombreux furent les fabricants intéressés à faire effectuer des mesures indépendantes par les appareils du laboratoire PV de la HESB.

Dans les années 1992 à 1995, d’autres projets ont permis la planification et la réalisation de l’installation de test 60 kWp, mentionnée précédemment. Toutefois, les tests sur des installations PV réelles ne pouvaient souvent être faits que par beau temps et n’étaient pas reproductibles avec précision. C’est pourquoi, on a émis le souhait de pouvoir recourir à des simulateurs de générateurs PV, alimentés en réseau, programmables et capables de reconstituer précisément en tout temps les caractéristiques des générateurs PV. Un appareil commercialisé par un fabricant connu s’est avéré quasiment inutilisable, mais nous a encouragés à développer de tels appareils nous-mêmes. Trois simulateurs de générateurs PV de 25 kW (2001), 20 kW (2004) et 100 kW (2008) de grande précision ont ainsi vu le jour après l’an 2000.

Mesures à long terme très convoitées

Le comportement à long terme d’installations PV intégrales est intéressant pour vérifier si les rendements énergétiques calculés peuvent réellement être atteints en pratique. Par conséquent, en 1992, des appareils de mesure à long terme ont été installés sur quelques sites dans le cadre d’un premier projet de ce genre. Les premières mesures ont été exploitées fin 1991 et mi-1992 à Burgdorf.

Des simulations montrent qu’en haute montagne, le rendement énergétique est comparable à celui des installations du Sud de l’Europe. Afin d’obtenir une confirmation pratique, du matériel de mesure approprié a été installé sur un poste de 4,1 kWp, à Birg ( 2670m ), fin 1992. De plus, en 1993 une installation PV de 1,1 kWp ( à l’époque, c’était l’installation PV la plus élevée du monde ) a été érigée sur la façade de la station de recherche du Jungfraujoch, à 3454m, et équipée de matériel de mesure.

Au cours du temps, d’autres installations y ont été inté-grées, entre autres en 2001, l’installation à Mt. Soleil et en 2005 celle sur le Stade de Suisse. Actuellement, 43 installations PV avec 72 onduleurs sont mesurées. Depuis 1992, des projets de mesure ont été organisés de manière ininterrompue et leurs données sont très convoitées. Pourtant, outre le financement permanent, la simple transition de l‘assistant responsable du projet à son successeur pose régulièrement des problèmes.

Au début des années 90, une méthode utile pour la représentation normée du rendement énergétique a été développée au centre de recherche JRC à Ispra et différentes améliorations ont été développées au laboratoire PV dans le cadre de ces projets de mesure de longue durée.

Simulateurs de courant de foudre dans les installations PV

De 1999 à 2000, un générateur de courant de choc a été développé dans un projet UE. Il peut créer des courants de foudre jusqu’à 120 kA et des pentes de courants jusqu’à 40 kA/μs pour examiner les effets sur les installations PV. Au cours d’autres projets, le principe d’un détecteur d’arc capable de découvrir des arcs électriques dangereux sur le côté DC des installations PV a été développé.

Les expériences acquises au laboratoire PV ont été pu-bliées lors de congrès scientifiques, dans les revues spécialisées et dans trois livres (1991, 2007 et 2010). Le site Web du laboratoire www.pvtest.ch permet un accès direct à un grand nombre d’articles.

Vue du générateur partiel ouest de l’installation photovoltaïque de 1,1 kWp (année de construction 1993) de la HESB-TI, sur la façade de la station scientifique du Jungfraujoch à 3454m.

(Kopie 1)

[Translate to French:]

Infos