Selon le rapport World Energy Outlook de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), la croissance annuelle mondiale de la capacité photovoltaïque solaire devrait plus que quadrupler en 2030 pour atteindre 650 GW. Près de 50 % de la capacité solaire mondiale devrait provenir d'installations à grande échelle. Les modules photovoltaïques bifaciaux sont une tendance qui devrait dominer les nouvelles installations photovoltaïques commerciales et utilitaires. Un rapport de l'International Technology Roadmap for Photovoltaics (ITRPV) prévoit que les panneaux photovoltaïques bifaciaux s'empareront de 40 % du marché mondial d'ici à 2028, et même de 80 % d'ici à 2031.

Si les modules bifaciaux promettent de meilleures retombées économiques - à la fois grâce à des rendements énergétiques accrus et à des prix favorables -, la bancabilité et la réduction des risques opérationnels sont essentielles pour une future adoption massive. Des modèles de performance largement validés et reconnus par l'industrie, tels que ceux proposés par SolarAnywhere, sont nécessaires pour renforcer la confiance des investisseurs.

Avantages économiques et considérations relatives à la conception des systèmes photovoltaïques bifaciaux

Les modules bifaciaux offrent un rendement énergétique et économique plus élevé que leurs homologues monofaciaux, en raison de leur capacité à capter la lumière du soleil à la fois de l'avant et de l'arrière. Une étude de validation menée par le NREL a révélé que le rendement énergétique d'un système photovoltaïque bifacial peut dépasser celui d'un système monofacial standard de 6 à 9 %. Ce rendement peut varier en fonction de facteurs spécifiques au site, tels que l'albédo de la surface, la hauteur des rangées, le type de montage, le taux de couverture du sol (GCR), etc. Par exemple, Kreinin et al. ont étudié des facteurs tels que la hauteur, l'albédo et l'espacement des rangées dans les systèmes photovoltaïques bifaciaux et ont rapporté que l'optimisation des paramètres de conception permet d'obtenir des gains supérieurs à 40 %.1 D 'autres études quantifiant l'impact des paramètres d'installation sur les performances des systèmes photovoltaïques bifaciaux montrent que l'albédo et la hauteur des rangées ont un impact direct sur la production d'énergie des systèmes bifaciaux.

Pour comprendre comment la production bifaciale évolue en fonction de divers paramètres du système PV, nous avons effectué une analyse de sensibilité de divers paramètres sur la production d'énergie pour un système PV bifacial arbitraire à inclinaison fixe. Le système a été simulé en utilisant les données météorologiques de SolarAnywhere avec le modèle bifacial à source ouverte Infinite Sheds de pvlib. La figure 1 montre la sensibilité de la production bifaciale à divers paramètres d'entrée. Le facteur de bifacialité, le facteur de transmission et le facteur d'ombrage appliqués directement à l'irradiance du plan du réseau (POAI) conduisent à une sensibilité effectivement linéaire à ces paramètres. Comme prévu, l'effet de l'albédo de la surface sur la production d'énergie est beaucoup plus prononcé pour un système bifacial que pour un système monofacial.

Figure 1 : Sensibilité de l'énergie simulée à la biface, aux facteurs de transmission et d'ombrage et à l'albédo de la surface

Variation de l'insolation dans une grille de 10 km - Désert de l'Arizona

De même, la figure 2 montre qu'à mesure que l'espacement relatif entre les rangs augmente, la production d'énergie d'un système bifacial augmente plus rapidement que celle d'un système monofacial.

Figure 2 : Sensibilité de l'énergie simulée à la configuration du panneau photovoltaïque

Variation de l'insolation dans une grille de 10 km - Désert de l'Arizona

Une deuxième raison de l'augmentation de l'adoption des modules bifaciaux est que, au fil des ans, le coût a diminué, faisant des modules bifaciaux une option économiquement viable pour les installations solaires. L'amélioration des processus de fabrication, les économies d'échelle et l'intensification de la concurrence ont contribué à rendre la technologie bifaciale abordable et compétitive. Aux États-Unis, par exemple, les exonérations tarifaires de la section 201 devraient contribuer à favoriser l'adoption des modules photovoltaïques bifaciaux. Selon le NREL, le LCOE (USD/MWh) des systèmes bifaciaux aux États-Unis est déjà compétitif par rapport aux systèmes monofaciaux, même avec une augmentation initiale des coûts de 5 à 6 ¢/W.

Soutenir l'avenir du photovoltaïque bifacial avec la modélisation bifacial pvlib à la demande via l'API SolarAnywhere

Comme indiqué précédemment, la capacité à modéliser en toute confiance les performances des systèmes photovoltaïques bifaciaux est essentielle pour une adoption massive. Pour atteindre cet objectif, les utilisateurs de SolarAnywhere peuvent désormais utiliser l'API SolarAnywhere pour exécuter le modèle de simulation bifacial open-source pvlib Infinite Sheds avec les données météorologiques haute-fidélité de SolarAnywhere. L'accès à la demande à des données spécifiques au site, telles que l'estimation de la production photovoltaïque pour les systèmes monofaciaux et bifaciaux, et les estimations des pertes dues à la neige et à la salissure spécifiques au site, permet aux développeurs et aux propriétaires d'installations solaires de réduire les risques financiers et opérationnels de leurs actifs solaires.

L'accès programmatique aux simulations d'énergie solaire aide les parties prenantes à prendre des décisions éclairées dans un large éventail d'applications, telles que la gestion des actifs des systèmes photovoltaïques résidentiels et commerciaux, ainsi que les prévisions et les opérations des systèmes photovoltaïques des services publics. Clean Power Research propose des simulations énergétiques pour l'évaluation des performances solaires via SolarAnywhere® SystemCheck® et Forecast, et a le plaisir de prendre désormais en charge les modèles bifaciaux de pvlib pour la gestion des actifs et la prévision des performances photovoltaïques.

L'accès facile aux modèles pvlib open-source soutenus par l'industrie permet également une plus grande transparence, une collaboration avec l'industrie et une validation plus large de ces modèles afin d'améliorer la fiabilité des performances photovoltaïques. Par exemple, Clean Power Research a contribué à faire connaître les performances plus lentes que prévu du modèle bifacial dans pvlib, ce qui a permis d'apporter une correction dans la dernière version du modèle pvlib.

Avec l'ajout des modèles bifaciaux de pvlib à SolarAnywhere, les développeurs de projets solaires, les propriétaires et les opérateurs peuvent facilement et de manière fiable exploiter des systèmes photovoltaïques bifaciaux à grande échelle tout en réduisant les risques financiers et opérationnels de leurs projets solaires.

Pour en savoir plus sur nos données solaires et nos services d'intelligence énergétique, visitez le Centre de support SolarAnywhere ou contactez-nous.

1 Kreinin L, Karsenty A, Grobgeld D, Eisenberg N. 2016. Systèmes photovoltaïques basés sur des modules bifaciaux : Performance simulation vs. design factors. 43e conférence des spécialistes du photovoltaïque de l'IEEE (PVSC), du 5 au 10 juin 2016. DOI: 10.1109/PVSC.2016.7750138. Lien