Des chercheurs du Sandia National Laboratories (SNL), Albuquerque, ont mis au point un nouveau système pour surveiller l’incidence des nuages sur les centrales solaires photovoltaïques (PV) de grande taille.
En observant la forme, la taille et le mouvement des nuages, le système fournit un moyen efficace de prévoir et de se prémunir face aux fluctuations de puissance dues à l’évolution des conditions météorologiques. Les modèles résultants offriront aux entreprises des données précieuses pour évaluer les sites potentiels, les taux de rendement et la puissance théorique délivrée.
Les travaux des chercheurs du Sandia portent actuellement sur la centrale solaire "La Ola" (1,2 mégawatts) située sur l’île hawaïenne de Lana’i. Elle constitue la plus importante centrale de l’Etat amércain, et peut produire suffisamment d’électricité pour alimenter jusqu’à 30% de la demande électrique. Comprendre la variabilité d’une telle centrale est essentielle pour veiller à ce que la puissance délivrée soit fiable et que les taux de rendement restent efficaces.
"Comme l’énergie solaire continue de se développer et prendre une part de plus en plus grande dans le réseau de transport électrique national, être en mesure de prévoir la production d’électricité va devenir de plus en plus critique", a déclaré Chris Lovvorn, directeur des énergies renouvelables chez Castle & Cooke Resorts, propriétaire privé de l’île à 98%.
Les effets des nuages sur les petites centrales PV sont bien documentés, mais il existe peu de recherches sur les interactions entre les centrales plus puissantes et le niveau de couverture nuageuse. Un petit système peut être entièrement couvert par un seul nuage, ce qui réduit considérablement sa puissance de sortie, mais ce qui est bien moins compris, c’est ce qui arrive quand une partie seulement d’un système plus grand est couverte par l’ombre d’un nuage en mouvement, tandis que le reste demeure sous l’emprise directe de la lumière du soleil.
"Notre objectif est d’arriver au point où nous pourrons prédire ce qui va se passer dans les centrales solaires de plus grandes envergures allant jusqu’à des centaines de mégawatts. Pour ce faire, vous avez besoin de données, et l’occasion s’est présentée ici, à La Ola ", a déclaré Scott Kuszmaul, chercheur au SNL.
La forte pénétration de l’énergie photovoltaïque sur Lana’i, avec sa centrale PV de 4 hectares combinée avec une météo variable (alternances soleil et nuages) , offre un environnement optimal pour la prédiction et la recherche de modélisations. L’objet de la recherche pourrait même ne pas interférer avec les activités courantes de la centrale, dont l’électricité est vendue à la compagnie Maui Electric Company (MECO), dès lors que les ingénieurs du Sandia auront reliés les panneaux photovoltaïques avec 24 petits capteurs non intrusifs et utilisés un réseau radio fréquence pour transmettre des données. Les capteurs auraient des lectures à 1 seconde d’intervalle permettant d’offrir aux chercheurs des détails sans précédent sur la direction des nuages et sur l’importance de la couverture nuageuse.
Un système de transmission à radio fréquence a l’avantage d’être portable. "Actuellement, une entreprise qui veut construire une grande centrale solaire PV pourrait légitimement se poser beaucoup de questions sur la puissance potentielle et sur le choix du site. Les travaux menés à la centrale de "La Ola" conduisent à de nouvelles méthodes qui peuvent être utilisées pour répondre à ces questions", a déclaré un autre chercheur au SNL, Josh Stein. "Ces techniques permettent à un développeur de placer un réseau de capteurs sur un site proposé, faire des mesures pendant une période de temps et de les utiliser pour prédire la variabilité de production électrique de la centrale."
"La Ola" a été mise en service en décembre 2008 par Castle & Cooke Resorts et SunPower Corp, un fabricant de cellules solaires. Le projet utilise la technologie du tracker de SunPower. Les panneaux en rotation sur axe unique suivent le soleil, ce qui permet d’augmenter la capture d’énergie jusqu’à 25%.
