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Recherche photovoltaïque actuelle 8(3) 67­78 (2020)
pISSN 2288­3274
DOI : https://doi.org/10.21218/CPR.2020.8.3.067
eISSN 2508­125X
Un examen de la technologie photovoltaïque flottante (FPVT)
Hasnain Yousuf
Muhammad Quddamah Khokhar
Muhammad Aleem Zahid
Eun Chel Cho
Jeune Hyun Cho *
Junsin Yi*
Jaeun Kim
Youngkuk Kim
Collage d'ingénierie de l'information et de la communication, Université Sungkyunkwan (SKKU), Suwon 16419, Corée
Reçu le 28 mai 2020 ; Révisé le 11 juin 2020 ; Accepté le 21 août 2020
RÉSUMÉ: Un nouveau système de production d'énergie qui a fasciné un large public en raison de ses nombreux avantages appelés technologie photovoltaïque
flottante (FPVT). Le système FPVT qui aide à minimiser l'évaporation de l'eau ainsi qu'une augmentation de la production d'énergie. Pour les besoins de la recherche,
la structure électrique et mécanique nécessite l'étude de ces systèmes pour le développement de centrales FPVT. De différents points de vue, de nombreuses
recherches ont été dirigées sur les systèmes FPVT qui ont évalué ces systèmes. Le présent article de recherche donne une enquête logique et un examen à jour qui
montre les différentes caractéristiques et composants des systèmes FPVT en tant que système de production d'énergie. Cet article passe en revue le FPVT qui attire
l'attention des scientifiques qui ont le stade d'investigation et l'inspection involontaire des systèmes FPVT en plus de l'influence de la mise en œuvre de ces systèmes
à la surface de l'eau. En outre, une comparaison complète a été construite qui montre les inconvénients et les avantages de divers types de systèmes solaires pouvant
être installés à divers endroits. Dans cette revue, il a été constaté que l'énergie solaire sur le toit d'une maison d'habitation a généralement une puissance de 5 à 20
kW, alors que les habitants des bâtiments commerciaux ont généralement une puissance de 100 kW ou plus.
La capacité électrique moyenne d'un panneau solaire flottant est supérieure de 11% à la capacité moyenne d'un panneau solaire installé au sol. Des études montrent
que 40% de l'eau des réservoirs ouverts est perdue par évaporation. En ne couvrant que 30 % de la surface de l'eau, l'évaporation peut être réduite de 49 %. Le
marché mondial des panneaux solaires dépasse les 100 GW et la capacité de 104 GW portera le taux de croissance annuel à 6 %.
En 2018, la capacité photovoltaïque totale mondiale a atteint 512 GW, soit une augmentation de 27 % par rapport à la capacité totale et environ 55 % des ressources
renouvelables nouvellement créées qui proviennent des systèmes photovoltaïques. Il a également été prédit par cet examen qu'en 2025, la technologie solaire, y
compris le système FPVT, augmentera de 7,38 %, soit 485,4 GW de plus de la puissance installée actuelle dans le monde.
Mots clés : technologie photovoltaïque flottante (FPVT), types de systèmes solaires photovoltaïques, composants du système FPV, facteurs de conception FPV, avenir
aspect du FPVT
Nomenclature
a la capacité d'être une source d'énergie de substitution par rapport aux
ressources énergétiques conformistes3). Solaire photovoltaïque (PV)
FPV : Photovoltaïque Flottant
energy system est l'application la plus familière, qui convertit l'énergie lumineuse
FPVT : Technologie Photovoltaïque Flottante
pour produire de l'énergie4). L'utilisation favorable de
PV : Photovoltaïque
le système PV est un système photovoltaïque flottant (FPV), qui
a une productivité élevée et peut minimiser l'évaporation de l'eau, cette
1. Introduction
technologie se développant rapidement5­10). La première installation du système
FPV de 20 kW signalée à Aichi, au Japon, a été construite pour la recherche.
Trapani et Santafé11) enquêtent sur
Partout dans le monde, les significations de l'augmentation de l'utilisation des
développements photovoltaïques flottants montés des années 2007 aux
les besoins en énergie ainsi que la diminution des combustibles fossiles,
l'année 2013, par exemple, des installations considérables à haute capacité avec
l'augmentation du réchauffement climatique et l'émission de gaz à effet de serre,
la puissance installée de 175 kW réalisée en Californie en 2008 et
nécessitent le progrès et la dispersion des sources d'énergie renouvelables1),
un modèle PV flottant de 24 kW monté en Espagne dans le but de minimiser la
qui sont des adoptions décentes pour fournir le
perte d'eau par évaporation, en 2015. Ueda et al.
satisfaction de la demande d'énergie, les systèmes solaires photovoltaïques
construire la recherche pour étudier l'effet de refroidissement et la puissance de
attirent l'attention2). L'énergie solaire a en outre des sources d'énergie
sortie des modules FPV12). Récemment, un système photovoltaïque flottant
appropriées actuellement qui sont utilisées dans une variété de techniques et
(FPV) de 40 MW a été installé en Chine13) et apparemment dans l'imminence,
la capacité de l'installation photovoltaïque flottante a augmenté rapidement. Pour
*Auteur correspondant : yhcho64@skku.edu ; junsin@skku.edu
installer une centrale électrique FPV autour
2020 par Korea Photovoltaic Society Il
s'agit d'un article en libre accès distribué selon les termes de la Creative Commons Attribution Non­Commercial License (http://
creativecommons.org/licenses/by­nc/3.0) qui permet une utilisation non commerciale sans
restriction, la distribution et la reproduction sur tout support, à condition que l'œuvre originale soit correctement citée.
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H. Yousuf et al. / Recherche actuelle sur le photovoltaïque 8(3) 67­78 (2020)
25% des besoins énergétiques mondiaux (en 2014) peuvent être satisfaits en
la grille. Le document de recherche livre en conséquence sa stratégie, sa situation
utilisant seulement 1% des surfaces des bassins naturels14). Les centrales FPV
actuelle et une impression de la technologie FPV.
l'installation a commencé dans de nombreux pays comme le Japon qui commencent
Kim et al.25) ont étudié la technologie actuelle sur l'énergie photovoltaïque flottante
à construire la plus grande centrale électrique du monde15). Pour installer le
systèmes de divers systèmes PV flottants montés en Corée du Sud de 2009 à
système d'alimentation FPV et développer la production d'électricité, de nombreuses
2014. Cazzaniga et al.26) ont examiné les différentes configurations d'alimentation
recherches ont été menées. Ferrer­Gisbert et al.16) ont évalué
PV flottantes installées à la surface de l'eau et le système de ponton en 2018. De
le processus de nouvelle installation d'énergie photovoltaïque flottante dans le domaine
plus, divers projets de systèmes PV flottants ont été prévu pour améliorer la
du bassin agricole contenant des panneaux photovoltaïques flottants en polyéthylène, qui
productivité
ont établi par une Société dénommée CELEMIN Energy et
de ce système. Ce système exploitant des fonctions telles que le refroidissement,
l'Université UPV en 2013. Les parties importantes du FPV
la concentration et le suivi ont précisément été délibérés et
les systèmes d'alimentation sont accompagnés du système d'amarrage, de la
les résultats ont désigné une influence importante du refroidissement et du suivi
structure des flotteurs séparés, des panneaux photovoltaïques, des câbles
sur la compétence du système. Ces dernières années, les énergies renouvelables
électriques et des connexions utilisées sous l'eau et des onduleurs solaires16). De
se sont rapidement développées dans le monde. En raison de sa
plus, Sacramento et al.17) ont inspecté l'effet de refroidissement des panneaux FPV
de puissance et de durée, l'énergie solaire est considérée comme la plus
sur diverses structures de stockage d'eau au Brésil de la zone où se trouve
source d'énergie de substitution intéressante. L'énergie solaire est disponible
les précipitations sont modérées toute l'année et liées à la
gratuitement dans le monde entier27). Grâce à un système photovoltaïque (PV)
l'efficacité des systèmes d'alimentation PV flottants par rapport à la productivité du
est l'utilisation la plus courante de l'énergie solaire. Le système le plus durable, le
système solaire PV monté à la surface du sol. Sahu et al.18) en plus d'étudier les
plus efficace et le plus respectueux de l'environnement dans le domaine des
relations
énergies renouvelables est un système photovoltaïque (PV) 28­33). Le montage
systèmes d'alimentation PV flottants et en délibérant sur la structure locale
de panneaux solaires photovoltaïques
l'assemblage et les mécanismes du système actuel, explorer les
apporter beaucoup de terres, qui seront toujours un produit de qualité.
avantages et inconvénients de ces systèmes, en 2016. L'aspect le plus important
Différents pays ont des réservoirs distincts, ce qui peut réduire les économies de
dans le calcul de la taille des systèmes FPV est de démontrer le réseau électrique
terres et les coûts de production d'électricité34). Par conséquent, l'achat d'un
entre les panneaux solaires, qui montre un rôle impératif dans des conditions
système solaire photovoltaïque peut être un choix très raisonnable pour utiliser
d'ombrage partiel (PSC).
l'énergie solaire par les ressources en eau et
Divers chercheurs ont prévu pour de nombreux inter
contribue à améliorer la stabilité économique des projets solaires. Bien que
connexion des arrangements PV utilisés dans les panneaux FPV. Villa et al.19) ont
l'énergie obtenue à partir du photovoltaïque est une énergie renouvelable,
conféré la recherche approfondie sur les arrangements d'interconnexion des
l'utilisation à long terme peut maintenir l'efficacité de moins de 1535). L'effet de
panneaux PV existants appropriés pour les situations dans des conditions d'ombre
refroidissement de l'eau génère plus d'électricité que les supports solaires flottants
et certaines lois de connexion pour l'agencement des panneaux. Ko et al.20) ont
et les systèmes de toiture. Il réduit également la
examiné le système photovoltaïque
évaporation et croissance des algues dans des bassins ombragés. Le flottant
travaillant sous la condition PSC et mesuré l'effet de
plate­forme peut être recyclée 100 fois en utilisant une haute densité
Propriétés électriques et thermiques PV par mise sur la diode cassée utilisée
polyéthylène qui résiste aux rayons ultraviolets et à la corrosion.
comme dérivation dans les modules PV. Satpathy et al.21) ont étudié les avantages
de catégories d'interconnexion traditionnelles individuelles et par des expériences
2. Pourquoi le PV flottant augmente­t­il ?
expérimentales, désignées comme hautement favorables. Tofoli et al.22) classent
le meilleur coup de pouce pratique
convertisseur avec des dispositions de circuit de masse communes et
désigné les qualités et les inconvénients des structures actuelles. Azidehak et
al.23) ont examiné le fonctionnement et la régulation des convertisseurs de
puissance qui fournissent la combinaison et les arrangements PV. Anurag et al.24)
construisent un trans
système PV solaire sans ancien qui peut être en mesure de se connecter avec le
réseau, avec un convertisseur DC à DC pour réseau combiné à la persistance du
maintien de la productivité dans la tension du
Dans certains pays où l'utilisation des terres est insuffisante, la
prévalence de l'utilisation de systèmes de panneaux solaires pour produire de l'électricité
a été entravé par un manque d'espace et des limites d'espace sur le toit. Les
entreprises photovoltaïques locales sont constamment en concurrence pour les
terres, y compris l'agriculture, l'industrie et la croissance démographique.
Ces entreprises ont récemment découvert des alternatives innovantes
indigènes. La pose de panneaux flottants sur lacs, barrages,
réservoirs et la mer. La technologie solaire flottante est très avantageuse pour les
pays dont les réseaux électriques terrestres sont faibles.
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Fig. 1. Classification du solaire18)
Les gouvernements et les investisseurs commencent à reconnaître ces avantages et
attirent l'attention sur un large éventail de pays d'Afrique, d'Asie et d'Amérique latine.
En particulier, le Japon devrait encadrer les panneaux solaires flottants en raison de la
faible disponibilité des terres
associés à des ressources naturelles limitées. Le Japon compte 73 des
100 plus grandes centrales solaires flottantes au monde. Le plus large
L'usine FPV se trouve au barrage de Yamakura. Cette installation unique peut alimenter
plus de 5 000 foyers. Le projet permet également d'économiser plus de 8 000 tonnes
Fig. 2. PV solaire monté au sol51)
de CO2 par an. Près de la moitié du solaire flottant
les centrales électriques au Japon sont situées dans un état appelé la région de Hyogo.
C'est probablement parce qu'il y a plus de 40 000 exploitations agricoles
réservoirs en l'état et il y a suffisamment d'espace pour installer des panneaux flottants.
Installés dans les lacs, réservoirs et barrages, les panneaux solaires flottants permettent
de gagner un espace précieux au sol. De plus, elle est 16 % plus efficace que les
centrales solaires terrestres. C'est
en raison de l'effet de refroidissement du système fourni par l'eau
sous le panneau. Le fait que cela se traduise par des
L'économie réside dans le fait que ces systèmes sont plus faciles à connecter au
réseau que les parcs éoliens éloignés. Le système occupe la majeure partie de la zone
Fig. 3. Centrale solaire photovoltaïque sur le toit52)
d'eau dans laquelle il est installé. En d'autres termes, l'eau s'évapore très
• Supports d'accessoires de ballast, tels que des bases avec de l'acier
faible en raison d'une exposition moindre à la lumière directe du soleil et au vent. Cela permet d'économiser
béton armé, utilisent des objets lourds pour protéger les modules solaires
eau douce importante dans les zones agricoles. Il ralentit également la croissance des
photovoltaïques en place et ne nécessitent aucune mise à la terre.
algues, qui sont nocives pour les espèces de poissons36).
Ce système de culture convient aux endroits qui ne peuvent pas être excavés,
2.1 Types d'installations solaires photovoltaïques
tels que les sols fermés et les sols, et il est facile de
démonter ou déplacer le système de modules solaires.
Le système solaire photovoltaïque est classé selon sa
l'utilisation et l'emplacement, ainsi, les catégories de diverses installations solaires
2.1.2 Projet solaire sur le toit
photovoltaïques sont présentées à la Fig. 1. Le tableau 1 montre la comparaison entre
Un système photovoltaïque sur le toit (Fig. 3) est une photo solaire
les récompenses et les lacunes de plusieurs systèmes PV.
système voltaïque dans lequel des modules solaires sont montés sur le toit d'un
logement ou d'une construction ou d'une structure rentable37).
2.1.1 Solaire terrestre conventionnel et monté au sol
Les pièces comprennent des onduleurs solaires, des modules photovoltaïques,
configurations
systèmes de montage, câbles et autres composants électriques.
Pour l'installation, systèmes photovoltaïques au sol
Les systèmes photovoltaïques sur le toit, en réseau ou hors réseau, peuvent être utilisés dans
sont généralement des systèmes solaires très efficaces. Les modules solaires sont
combinaison avec des sources d'énergie supplémentaires (telles que des éoliennes,
placé dans des cadres ou une position de rack fixe à l'auxiliaire
des générateurs diesel, etc.). La configuration peut fournir une puissance constante. Le
les équipements au sol et les assistants de terrain comprennent : (Fig. 2) :
système de toiture est plus petit que les systèmes photovoltaïques au sol de l'ordre du
mégawatt. Photovoltaïque
• Un support de poteau fixé avec du béton dans le sol. • Substrats de
les systèmes sur les toits des constructions de logements ont généralement un
fondation, tels que les stabilités coulées ou le béton
dalles.
puissance comprise entre 5 et 20 kW, tandis que les occupants de
les constructions atteignent généralement 100 kW ou plus.
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H. Yousuf et al. / Recherche actuelle sur le photovoltaïque 8(3) 67­78 (2020)
Fig. 4. Systèmes solaires en tête de canal53)
Fig. 6. Centrales solaires flottantes55)
de nombreuses parties du monde. monde. Il n'y a pas assez de terres,
principalement au Japon, à Singapour, en Corée du Sud, aux Philippines et dans
de nombreuses autres îles. Japon, États­Unis, Corée du Sud,
L'Australie, le Brésil, l'Inde et d'autres pays ont commencé à
demander du photovoltaïque flottant. Cette demande pourrait s'étendre et
Fig. 5. Systèmes solaires offshore54)
s'étendre partout dans le monde. Les systèmes solaires photovoltaïques flottants
peuvent être montés sur une surface aquatique telle que les océans, les lacs, les
2.1.3 Système solaire en tête de canal
Traditionnellement, les centrales solaires sont plantées au sol, ce qui nécessite
une grande surface. Pour éviter d'obtenir d'énormes quantités de
terre, l'idée d'installer des centrales photovoltaïques sur le canal est
considéré comme neuf. Non seulement la déforestation a été évitée en
éliminant l'utilisation des terres, mais la déforestation par l'embellissement de
l'environnement a également été encouragée (Fig. 4).
étangs, les réservoirs, les bassins d'irrigation, le traitement des eaux usées
plantes, barrages et canaux. Selon le type de cellule solaire et
les conditions météorologiques, l'électricité est utilisée. Le solaire restant
le rayonnement est transformé en chaleur, ce qui augmente la température
photovoltaïque39,40). La puissance de sortie de la cellule solaire change avec
les changements de température. La facilité d'utilisation des modules
photovoltaïques dépendant de la température, si une installation solaire
système photovoltaïque est installé à la surface de l'eau en raison de l'effet de
2.1.4 Système solaire photovoltaïque en mer
Plus de 70% de la surface de la terre recouvre l'océan et
d'autres plans d'eau. Ils recevaient beaucoup d'énergie solaire. Utilisant
technologie solaire photovoltaïque, ressources d'énergie solaire existantes
peut être utilisé pour concurrencer la production d'électricité actuelle. Exigible
à la rareté des terres, la plage est un environnement de plage qui peut profiter au
maximum de la lumière du soleil tout au long de la journée et constitue un
refroidissement de l' eau33,41­43), la température ambiante en dessous de ce
signe ne peut pas être reconnue. Si un cadre en aluminium est utilisé pour
supporter le module solaire photovoltaïque externe, la température de
refroidissement de l'eau sera également
augmenter, réduisant ainsi la chaleur globale du module PV (Fig.
6). La capacité normale du module solaire est supérieure de 11 % à la capacité
moyenne des modules solaires posés au sol44).
excellent choix pour planter des systèmes photovoltaïques
(Fig. 5). Le chlorure de cadmium est le principal constituant de la photo
3. Concept de système PV flottant
cellules solaires voltaïques qui sont très toxiques et coûteuses, elles
influencent la progression de la production et le coût des cellules solaires.
L'utilisation de la technologie aquatique pour installer le solaire photovoltaïque
L'eau salée contient du chlorure de magnésium, qui peut remplacer le chlorure
systèmes sur les masses d'eau est une idée nouvelle. Le mélange de la
de cadmium extrêmement toxique et coûteux.
technologie des systèmes PV et de la technologie PV flottante34) qui peut
générer de l'électricité combinée. Cette technologie a remplacé les centrales
2.1.5 Système solaire flottant basé sur un réservoir/lac
Le système de production d'énergie photovoltaïque flottant est un nouveau
photovoltaïques dans un emplacement précieux. La photo flottante
système voltaïque contient une structure flottante indépendante ou avoine, un
idée, non mise en œuvre commercialement, et seul un nombre limité de projets
structure du matin, modules solaires photovoltaïques et câbles (Fig. 7). Comme
de démonstration ont été mis en œuvre dans le monde38)
étudié, l'utilisation de ponts flottants et de panneaux photovoltaïques pour couvrir
Il existe suffisamment de dispositifs de production d'énergie photovoltaïque dans
efficacement le réservoir a réduit la vapeur d'eau dans le
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Fig. 8. Structure du ponton18)
Fig. 7. Disposition de la centrale solaire flottante44)
Char. Des études en Australie ont montré que 40 % de l'eau dans
le réservoir ouvert est perdu lors de l'évaporation45).
Le paramètre le plus important pour évaluer les performances FPV
mance est la capacité du photovoltaïque à se convertir efficacement en
conditions de fonctionnement, qui influencent la production d'énergie et
est donc l'appareil de valeur la plus élevée de ce module. La conversion de puissance
du module photovoltaïque est donnée par le rapport entre l'intensité de la production
Fig. 9. Système d'amarrage de PV flottant avec conception de refroidissement actif56)
d'énergie et
le rayonnement solaire total. Selon l'expression suivante,
3.1.3 Système d'amarrage
Les systèmes d'amarrage désignent généralement des structures permanentes
max
×
capables de stocker des conteneurs. Les exemples incluent les quais, les débarcadères,
×
jetées, jetées, bouées d'ancrage et bouées d'amarrage. Quand le solaire
système est éteint, le système peut garder le panneau dans le même
où ηel est l'efficacité de la production d'électricité (%), Pmax est la puissance maximale
position le matin et empêcher le panneau de se replier ou de s'éteindre48). L'installation
produite par le système PV (W), S est la chute de l'intensité du rayonnement solaire
d'un système d'amarrage en eau profonde peut être difficile et coûteuse. Un câble
sur le module PV (W/m2 ) et Apv est la surface du module PV sur que le rayonnement
métallique et un harnais en nylon peuvent être
solaire tombe sur la surface (m2 ).
utilisé pour compléter le système d'amarrage de la plate­forme de sortie. La
la corde peut être attachée au terminal sur le bord et frapper à n'importe quel
3.1 Composants du système PV flottant
coin. le système d'amarrage utilisé dans une centrale électrique illustré à la Fig. 9.
3.1.1 Ponton
Un ponton est une structure automatique qui peut charger automatiquement une
grande quantité de flottabilité. Cette série est conçue avec un
quantité appropriée de modules PV en combinaison avec
3.1.4 Module solaire photovoltaïque
Jusqu'à présent, les modules solaires cristallins standard étaient utilisés dans les
parallèle en fonction des exigences de la plate­forme et de l' espace disponible46,47).
systèmes solaires flottants. De plus, comme de plus en plus
Fig. 8 et Fig. 10 montrent la structure des flotteurs et
les conceptions sont installées sur la surface de l'eau salée, spécialement conçues
Ponton.
les modules doivent être exposés à l'humidité salée pendant une longue période. Plus de
Avec le temps, presque tous les métaux se corrodent, c'est pourquoi il remplace les
3.1.2 Structuration
Ajoutez plusieurs fois des évidements en plastique légers pour former un
cadres en aluminium standard et les supports tels que les cadres en polymère sont
nécessaires.
plus grand ponton. Les flotteurs sont généralement en HDPE (haut
polythène de densité), qui est identifié pour sa précision, non
résistance renouvelable, résistance aux UV et résistance à la corrosion.
3.1.5 Câblage Câbles et connecteurs
L'énergie provient du système solaire et est transportée vers le
Le GRP (plastique renforcé de fibres de verre) peut également être utilisé pour créer des
site local. Cela permet d'injecter de l'électricité dans le réseau
plates­formes flottantes. Le PEHD est généralement utilisé pour la production de réservoirs
réseau ou stocké dans des batteries. Jusqu'à présent, dans la commission
de carburant, de bouteilles et de tuyaux d'approvisionnement en eau et peut également être retraité.
projet, le câble n'a pas été traîné sous l'eau, mais le câble a été maintenu à la surface
de l'eau. Bien qu'il n'y ait pas
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H. Yousuf et al. / Recherche actuelle sur le photovoltaïque 8(3) 67­78 (2020)
3.3 Comparaison entre récompenses et court
venues de plusieurs systèmes FPV
Une comparaison complète a été établie dans le tableau 1, entre les
avantages et les inconvénients des différents types de
systèmes solaires, c'est­à­dire montés au sol, sur le toit, au sommet d'un canal, en mer,
et système solaire photovoltaïque flottant qui a été installé sur
lieux variés.
3.4 Production d'électricité et avenir du PV flottant
Fig. 10. Ciel & Terre's, France, conception de la technologie solaire flottante18)
Technologie
Selon le premier rapport de marché sur l'énergie solaire produite, l'utilisation
câbles et composants électriques sous­marins, et étanches
de l'énergie solaire flottante a été réduite de
boîtes de jonction IP67 essentielles pour les systèmes solaires flottants. Sur le
plus de 100 fois en moins de quatre ans, d'un
site installé, les instruments électriques supplémentaires tels que les onduleurs
puissance installée de 10 MW à fin 2014 à 1,1 GW en
solaires photovoltaïques et les batteries sont toujours des endroits secs. Les
Septembre 2018. Selon un nouveau rapport de Grand View Research, le marché
câbles d'alimentation utilisés pour éviter les températures élevées et
mondial des panneaux solaires flottants devrait atteindre 2,7 milliards de dollars
étanche qui pourrait être en mesure de prolonger la durée de vie du système.
d'ici 2025, contre 13,8 millions de dollars en 2015.
la technologie devrait connaître une croissance importante au cours
3.2 Facteurs de conception importants
la période de prévision en raison de la demande croissante de
3.2.1 Aménagement réservoir/étang/lac
production d'énergie renouvelable. De plus, la possibilité de réduire les coûts des
Les systèmes flottants nécessitent une conception efficace spécifique à
terrains devrait soutenir la demande au cours de la période de prévision. Dans
sa localisation, son développement et sa stratégie. De plus, le
un avenir proche, l'intérêt croissant du gouvernement pour les énergies
différents arrangements structurels de la géométrie 3D de la
renouvelables pour la production d'énergie devrait réduire
la paroi du réservoir et l'intérieur du réservoir ne sont pas compatibles.
la pollution de l'environnement et la dépendance aux combustibles fossiles. La
Par conséquent, la géométrie du module flottant doit être suffisamment adaptée
la vitesse a augmenté lorsque l'Inde a récemment annoncé un plan de construction
aux structures intérieures dissemblables du bassin de stockage d'eau.
10 GW d'énergie solaire flottante. Selon la Banque mondiale, la Chine représente
la majorité des 1,1 GW d'énergie solaire flottante actuellement installée. Le coût
de montage du solaire flottant
3.2.2 Structure flottante
La géométrie du système flottant a été conçue avec
il est prévisible que le système photovoltaïque progresse à mesure que la technologie
progresse en utilisant des systèmes de panneaux solaires conventionnels36).
2 aspects principaux à l'esprit. Tout d'abord, le module doit
protéger au maximum l'eau pour éviter l'évaporation de l'eau Deuxièmement, la
taille du module doit impérativement être adaptée aux modules PV disponibles
dans le commerce49). Problèmes solaires examinés
3.5 Montée en puissance de la technologie PV flottante sur divers
autres sources d'énergie installées dans le monde
Les sources d'énergie renouvelables se développent rapidement et leur
inclus : taille et angle d'inclinaison du photovoltaïque
puissance totale installée au cours des dernières années a été
module, nombre de modules à installer, distance entre
croissance ininterrompue comme le montre la Fig. 11, comme décrit dans les
des rangées de panneaux (pour éviter les effets d'ombre) et, un accès facile pour
données49), où la puissance installée globale est spécifiée composée pour
le prolongement.
les principales technologies d'énergies renouvelables : hydroélectrique
énergie, énergie éolienne, énergie solaire photovoltaïque. Il a été revu que les
3.2.3 Orientation du module PV flottant
La Corée est située dans l'hémisphère nord, à 37° de latitude nord et 126° de
1323,1 GW d'hydroélectricité, 681,6 GW d'énergie éolienne, 677,2 GW d'énergie
photovoltaïque avec technologie flottante seront installés dans le monde d'ici
longitude est. L'axe longitudinal central de
202049). Cela couvre 46,5%, 23,9% et
le réservoir doit être disposé avec le point de base et le panneau solaire doit être
23,8 % du total des sources d'énergie installées respectivement en 2020. Un
orienté vers le sud49).
L'une des informations les plus perceptibles en un coup d'œil dans le graphique
(Fig. 11) est l'augmentation spectaculaire et rapide du photovoltaïque avec
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73
H. Yousuf et al. / Recherche actuelle sur le photovoltaïque 8(3) 67­78 (2020)
Tableau 1. Comparaison entre les récompenses et les lacunes de plusieurs systèmes PV
Lacunes
Récompenses
Terrain
monté
· Augmentation du potentiel et du coût d'installation d'un système de suivi solaire. · Généralement, l'environnement urbain ne laisse aucune place au · Possibilité d'ajuster les pentes
terre. systèmes peuvent être
saisonnières à l'aide d'un système manuel. · En raison de la grande surface au sol et du toit, deLagrands
· Des fondations solides et des fondations en béton doivent être construites pour
installés en milieu rural.
fournir une structure solide qui protège contre les tempêtes et les vents violents.
· Le panneau est facile à nettoyer et à entretenir. · Cela
évite également « l'annulation de la garantie du toit » car il n'y a pas de connexion
entre le système et le toit.
Roof top · Esthétique : les panneaux s'adaptent idéalement aux toitures existantes pour un rendu plus
efficace.
· Optimisation de l'espace : Vous n'avez pas besoin de nettoyer le monde avec un
toit ouvrant.
· Le retard de construction est supérieur aux autres systèmes de
le système constructif.
· Il peut y avoir beaucoup d'obstacles sur le toit, comme des cheminées,
arbres, entrées d'air et antenne satellite. · Le toit
peut ne pas correspondre à la capacité requise du système. · Manque de toits
sud pouvant affecter le rendement · Travail acharné
· Kale : Des panneaux solaires protègent le toit et le protègent des intempéries
et de l'usure. Cela augmentera la valeur à vie de la propriété.
· Vitesse : les systèmes solaires sur les toits sont plus légers et plus rapides que
systèmes basés au sol.
Canal Top · Économisez un terrain précieux et coûteux. · Il économise
l'eau du canal d'évaporation. · En évaporant l'eau du canal, l'effet
de refroidissement
· Les canaux ne sont pas disponibles pour ces projets. · Problèmes
socio­économiques et politiques du fleuve et du canal
utilisation.
les panneaux solaires produisent une énergie plus efficace que le sol · Structure complexe et longue pour accueillir le module. centrales solaires. · De tels systèmes posent
problème en raison d'un entretien insuffisant. · Ombre d'arbres entourant un canal indestructible pour assurer
· Durée de vie plus longue et gain d'énergie (diminution de la privation de semi­
conducteurs).
stabilité du sol et prévenir l'érosion.
· Couvrir ces canaux avec des panneaux solaires détruit les oiseaux et les marais
verdoyants. · Panneaux, structures, etc. Cela peut causer des problèmes avec l'eau
douce
la pollution.
· Meilleur (nécessite des stratégies de construction et de conception, augmente
frais).
· En raison de l'augmentation des coûts des câbles, il est difficile et coûteux de décharger
une petite quantité d'énergie sur de longues distances. · Les problèmes de sécurité sont
très importants dans de tels cas car les systèmes répartis sur de si longues distances ne
peuvent pas être protégés par des murs d'enceinte ou des clôtures.
Off Shore · En raison du contact direct entre le panneau solaire et l'eau, le · Le facteur principal des panneaux solaires est le chlorure de cadmium, qui est l'efficacité du coefficient négatif (% / K) du
photovoltaïque coûteux et extrêmement toxique, qui perturbe à la fois la jonction peut être utilisée
modules
poursolaires
générerphotovoltaïques.
plus d'électricitéplacer
pour la
sur
même
terre.procédure
· Les enquêteurs
industrielle
ont découvert
et le coût des
que l'eau salée comprend · L'efficacité du panneau augmente lorsque le chlorure de magnésium
de haute
du panneau
température,
solaire.il résout
chutes le
dedouble
température.
objectif ·· Le
Le panneau
panneau est
doitétanche.
être allégé,
· Ence
cas
qui
nécessite des matériaux coûteux pour éviter l'évaporation de l'eau par le dessous et la fairel'installation
flotter. Sinon,
vous devez utiliser des conceptions qui rendent l'ensemble de
coûteuse.
plus d'énergie. ·
Profitez au maximum du soleil pendant la journée.
· Connecter les panneaux solaires pour les garder sous l'eau et se connecter au
réseau peut être un gros problème pour ce type de structure.
Solaire flottant · Efficacité accrue : la lumière de refroidissement naturelle réfléchie par l'eau et l'eau qui
s'évapore maintient la température du panneau solaire sous la température du sol, ce
· Le système est soumis à de nombreuses menaces telles que les marées, les tempêtes,
les vagues océaniques, les cyclones et les tsunamis.
qui augmente l'efficacité. · Forte altération des structures métalliques et des pièces qui peuvent se raccourcir · Évaporation d'eau réduite : systèmes photovoltaïques flottants
la durée de vie de l'installation. ·
créer une ombre à la surface de l'eau pour réduire l'évaporation.
· Amélioration de la qualité de l'eau : diminution de la photosynthèse et de la
croissance des algues, ce qui entraîne une amélioration de la qualité de l'eau. ·
Moins de poussière : en général, les zones à fort potentiel solaire sont
Cela réduit l'infiltration de la lumière du soleil dans l'eau et
empêche les animaux, les algues, etc. dans l'eau.
· L'humidité et les changements de température dans le panneau entraînent une valeur de
température négative, ce qui peut réduire l'efficacité électrique totale.
généralement poussiéreux et sec. Ainsi, les systèmes photovoltaïques flottants · L'argile accumulée sur un bord de rivière/lac à nettoyer fonctionnent dans un environnement
moins poussiéreux que leurs homologues au sol.
de façon régulière.
· Selon l'endroit que vous choisissez, la pêche et d'autres
· Économies foncières : convertissez l'eau non commerciale inutilisée en
centrales solaires photovoltaïques rentables pour économiser des terres précieuses pour
l'agriculture locale, l'exploitation minière, le tourisme et d'autres incitations.
les activités de transport peuvent être affectées.
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74
H. Yousuf et al. / Recherche actuelle sur le photovoltaïque 8(3) 67­78 (2020)
Fig. 11. Augmentation du système FPVT sur diverses sources d'alimentation installées dans le monde
Tableau 2. Demande mondiale d'électricité (GW) et aspect futur du FPVT
E = P × n × t (kWh/jour)
Montée (+)
2020 % 2025 %
ou
Tomber (­)
46,5
1387.3
37.2
­9.28
681.6
23,9
976.0
26.2
2.22
677.2
23,8
1162.6
31.2
7.38
Bioénergie
129,9
4.6
160.2
4.3
­0,27
Biogaz
20,5
0,7
26,0
0,7
­0,02
Hydroélectricité 1323.1
L'énergie éolienne
Photovoltaïque
avec FPVT
Total
2847.0
3730.1
Prédiction
où E est la demande d'énergie, P est la puissance en watt (W) de chaque appareil
électrique, n est le nombre d'éléments, t est le temps nécessaire pour fonctionner en
heures (h).
4.2 Prévisions météorologiques
Après le calcul de l'énergie, les données météorologiques comme l'isolation
moyenne mensuelle et quotidienne, la moyenne quotidienne minimale et maximale
la température, la vitesse moyenne mensuelle ou quotidienne du vent, a été
observé à partir du site Web de la NASA ou d'une autre simulation solaire
les installations à technologie flottante qui ont atteint le cumul de l'énergie éolienne
en moins de 10 ans. Ça a été
logiciel en implantant la latitude et la longitude du site d'installation d'environ 10 à 20
ans.
également prédit par cet examen qu'en 2025 la technologie PV
avec le système FPVT augmentera de 7,38% soit 485,4 GW
4.3 Température des cellules du système PV flottant de
plus de puissance installée aujourd'hui et l'installation d'hydroélectricité diminuera de
données météorologiques
9,28 % de la puissance installée aujourd'hui dans le monde, comme prévu dans le
tableau 2.
La température de la mer, la vitesse du vent marin, la température des cellules PV sur
terre, la température des cellules PV dans la mer ont été déterminées par le
équations suivantes.
4. Paramètres de conception technique pour l'installation
FPV
4.1 Demande énergétique
Tw = 5,0 + 0,75Ta
Où Tw = température de la mer (°C) et Ta = température de l'air (°C).
Tout d'abord, calculez la demande totale d'énergie par jour (kWh/jour).
Ce calcul se fait en multipliant la puissance de chaque équipement électrique par le
Vwsea = 1,62 + 1,17 × Vwland
temps nécessaire à son fonctionnement et le nombre d'éléments.
où Vwsea est la vitesse du vent marin, Vwland est la vitesse du vent terrestre m/s.
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H. Yousuf et al. / Recherche actuelle sur le photovoltaïque 8(3) 67­78 (2020)
Tc = 0,943 × Ta + 0,0195 × G ― 1,528 × Vwland + 0,3529
75
Où Pinv est la puissance nominale de l'onduleur, Pa est la puissance de fonctionnement
de l'appareil50).
Où Tc est la température de la cellule PV sur terre G est le rayonnement solaire
global à STP qui est de 1000 W/m2 .
Tcw = 0,943 × Tw + 0,0195*G ― 1,528 × Vwsea + 0,3529
5. Conclusion
Par rapport aux systèmes photovoltaïques terrestres, les avantages des centrales
électriques FPV sont une plus grande efficacité, moins d'évaporation d'eau et une
Où Tcw est la température des cellules PV dans la mer.
réduction des émissions de CO2 vert
gaz domestique, ce qui conduit à l'expansion de ces systèmes dans
4.4 Énergie de sortie quotidienne déclassée du flottement offshore
Panneau photovoltaïque
de nombreux pays. Dans les pays à zones arides et semi­arides,
la crise de l'eau est un gros problème et l'utilisation de modules FPV pour réduire le
taux d'évaporation de l'eau est le bon choix. En général, le soleil dans ces pays est
EPV = Wp (fdc/ac)(G/GSTC)[1 + β(Tc ― TSTC)]
moins cher. Conception d'usine FPV
couvre tous les aspects, y compris électriques et mécaniques
où EPV est la production d'énergie de PV, Wp est la puissance de sortie à STP,
les fonctions. La configuration mécanique du FPV a été
fdc/ac est le facteur de déclassement CC à CA, G est le rayonnement solaire incident,
étudié par de nombreux chercheurs, mais le schéma de câblage doit être appliqué.
GSTC est le rayonnement solaire à STP, β est la température de puissance
coefficient %/°C.
Dans ce cas, ce travail décrit les différentes configurations possibles des connexions
au réseau FPV et l'utilisation de convertisseurs DC­DC multi­niveaux lors de la
connexion des panneaux FPV
4.5 Taille du générateur photovoltaïque
au réseau de grille. La consultation des articles liés montre
que la plupart des travaux portent sur l'étude de l'efficacité énergétique
et de production et sur l'évaluation de la structure mécanique de ces systèmes. En
conclusion, l'étude montre que 40% de l'eau des réservoirs ouverts est perdue par
évaporation. En ne couvrant que 30% de la surface de l'eau par le PV
où ftemp = 1 + β(TC ― TSTC ) = 1 + β(TCw ― TSTC).
Nb de modules en parallèle Nmp
système, l'évaporation peut être réduite de 49%. Le solaire mondial
marché des panneaux dépasse 100 GW et la capacité de 104 GW portera le taux de
croissance annuel à 6%. En 2018, la capacité photovoltaïque totale mondiale a atteint
512 GW, soit une augmentation de 27% par rapport à la capacité totale et environ
55% du renouvelable
ressources nouvellement créées qui proviennent des systèmes photovoltaïques. Ce
Nb de modules en série Nms
a également été prédit par cette revue qu'en 2025 le Solar
technologie, y compris le système FPVT, augmentera de 7,38 %, soit 485,4 GW de
plus que la puissance installée actuelle dans le monde.
4.6 Taille de l'onduleur
6. Suggestions
Dans la première étape, la taille de l'onduleur est déterminée par la puissance
réelle tirée de tous les appareils fonctionnant en même temps. En seconde pour
démarrer les moteurs lourds il faut tenir compte du courant d'appel et
Compte tenu des travaux examinés dans cet article, recommande
les dates des recherches futures sont les suivantes :
compenser la puissance en multipliant la puissance par un facteur par
3 sinon, nous utilisons un facteur de sécurité standard de 1,25.
• La corrosion dans l'eau salée n'est généralement pas un problème puisque
la plupart des systèmes FPV flottent sur l'eau douce, comme les lacs et
Pinv = Pa × 1,25
réservoirs. Cependant, pour les applications offshore, il est
nécessaires pour vérifier l'effet de l'eau de mer sur la structure et le
fonctionnement des modules photovoltaïques.
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76
H. Yousuf et al. / Recherche actuelle sur le photovoltaïque 8(3) 67­78 (2020)
• Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour analyser l'impact de
l'installation d'appareils électriques tels que des convertisseurs sur
surface de l'eau, sur l'efficacité et la performance.
• Dans les projets futurs, l'impact du système FPV sur le
empreinte écologique, qualité de l'eau et autres
facteurs doivent être étudiés plus avant.
• Il est recommandé de poursuivre les études d'optimisation pour
améliorer les performances des centrales électriques FPV.
• Il est recommandé de déterminer le coût des économies d'eau et
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l'utilisation de modules en silicium à couches minces
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