Avis de soutenance de thèse

Sujet : Contribution à l’amélioration des performances des systèmes photovoltaïques : Problématique du nettoyage de la poussière

Candidat : Monsieur  Mohamed Cherif AIDARA

Ecole Doctorale : PHYSIQUE, CHIMIE, SCIENCES DE LA TERRE, DE L’UNIVERS ET DE L’INGENIEUR

Formation doctorale : Systèmes, Energétiques et Environnement

Laboratoire de recherche : Centre Internationale de Formation et de Recherche en Energie Solaire (C.I.F.R.E.S)

Directeur de thèse: Mamadou Lamine Ndiaye, Maitre de Conférences, ESP–UCAD

Date et lieu de soutenance: Samedi 08 février 2020  à 10h au grand amphi de l’ESP

Résumé:

Ce travail s’inscrit dans le contexte de l’amélioration des performances des systèmes solaires photovoltaïques exploités dans des environnements sévères caractérisés par une importante quantité de poussière. L’objectif principal est de proposer des méthodes de maintenance préventive adaptée aux zones d’implantation des systèmes photovoltaïques.

Ainsi la mise en place d’une plateforme expérimentale a permis de recueillir des paramètres climatiques et des paramètres électriques des modules. Nous avons également utilisé un système de nettoyage automatique développé au laboratoire pour varier les conditions de salubrité des modules. Ainsi les coefficients de détermination faibles (0,0638; 0,0636; 0,059; 0,031) montrent une absence de corrélation linéaire entre la variation quotidienne de l’indice de salubrité et les paramètres météorologiques. Cependant, la régression non linéaire h² montre qu’il existe de fortes relations (0,97 ; 0,96 ; 0,85 ; 0,92) entre la variation quotidienne de l’indice de salubrité et les paramètres climatiques. Les résultats montrent aussi que de fortes vitesses de vent contribuent au nettoyage des panneaux alors que des humidités relatives élevées entrainent une augmentation de la salissure. Un taux de dégradation du courant de court-circuit du module sale par rapport au module propre de 17,18% et de 25,78% est aussi noté respectivement après un mois et deux mois d’exposition des modules PV. Ce résultat correspond à un taux de dégradation de la production d’énergie de 14,89% après deux mois d’exposition. Nous avons noté une dégradation de la production de 10,16% et 24,09% respectivement pour le module propre et le module sale par rapport aux conditions initiales (modules neufs). Au niveau de la plateforme expérimentale, les pertes d’énergies après deux mois sont évaluées à 14 kWh pour le module sale. Une application de cette étude sur la centrale solaire de Diamniadio et celle de Diass a permis d’estimer des pertes respectives de 204 423 kWh et de 1 496 365 kWh sur deux mois. Ce qui correspond à des pertes respectives de 13 287 495 FCFA et 97 263 725 FCFA sur deux mois. Le moteur du système de nettoyage sans eau consomme entre 0,34 et 0,54 Wh d’énergie par nettoyage. Après deux mois, la consommation totale du moteur en termes d’énergie est évaluée à 24,96 Wh. L’énergie consommée par le moteur du système de nettoyage sur la production des panneaux est de 0,35%.

Une autre contribution de cette thèse concerne l’élaboration d’un modèle d’évaluation de la fréquence de nettoyage en fonction du site d’implantation des modules. Ce modèle propose une fréquence de 43 jours sans nettoyage pour la saison JJA et de 28 jours pour la saison SON pour garantir une dégradation des performances inférieurs à 5%. Durant les deux autres saisons, DJF et MAM des fréquences de nettoyage de trois semaines sont estimées pour les mêmes performances. L’application des deux fréquences de nettoyage (2 semaines et 3 semaines) sur le champ solaire du CIFRES donne des taux de dégradation du courant de court-circuit due à la salissure de 12% et 15% respectivement.

Mots clefs: modules photovoltaïques, poussière, courant de court-circuit, impact, nettoyage automatique, vitesse du vent, humidité, indice de propreté, régression non linéaire, Fréquence, Saison, taux de perte, Potentiel solaire