Prise en compte des modules bifaciaux dans Lise PV

Les versions actuelles des guide C15-712-x et de la norme IEC 60364-7-712 ne tiennent pas compte des particularités des modules bifaciaux.

En effet, un certain nombre de règles et de calculs sont basés sur les caractéristiques STC des modules (Umpp, Uoc, Impp, Isc), et ces caractéristiques et les conditions dans lesquelles elles sont mesurées ne sont définies que pour une face d'un module.

Aucune précision n'est donc donnée quant aux caractéristiques à prendre en compte pour la 2ème face d'un module bifacial, ni pour le module considéré dans sa globalité.

La norme IEC 60904-1-2 définit des caractéristiques électriques nommées BiFi20, qui prennent en compte un apport solaire équivalent aux conditions STC sur la face avant et à 20% des conditions STC sur la face arrière (200W/m²).

Il se trouve que les caractéristiques électriques obtenues dans ces conditions correspondent à un majorant de celles qu'on peut obtenir en pratique dans les meilleures conditions d'exposition "normales" (i.e. sans miroirs concentrateurs). Ce résultat n'est pas précisé dans la norme, mais il est issu d'échanges que nous avons eu avec des experts qui ont réalisé des essais avec de grands groupes du secteur.

Dans Lise, nous souhaitions respecter les principes retenus par le guide C15-712-1, qui dimensionne les installations avec des modules classiques en tenant compte des conditions STC (et en y appliquant une marge de sécurité : Imax=1,25 x IscSTC), tout en tenant compte du fait qu'il est impossible, dans des conditions d'installation normales, d'avoir les 2 faces d'un même module soumises aux conditions STC au même moment.

Par ailleurs, tenir compte des caractéristiques obtenues en soumettant simultanément les 2 faces d'un même module aux conditions STC aurait pour conséquence systématique de rendre impossible la mise en parallèle de plus de 2 chaînes, car le courant inverse maximal (Irm) des modules a une valeur insuffisante pour permettre le choix d'un fusible de calibre supérieur à 1,1 x 1,25 x IscSTC_total (en considérant IscSTC_total égal à la somme des IscSTC des 2 faces).

 Nous avons donc choisi d'utiliser les caractéristiques BiFi20 en lieu et place des caractéristiques STC pour réaliser les calculs avec les modules bifaciaux.

Il est donc normal que Lise ne vous offre pas la possibilité de choisir votre "gain bifacial" (de même que vous ne pouvez pas choisir un niveau d'exposition ou une puissance de rayonnement solaire sur les modules classiques).

Après avoir fait ce choix, nous avons été confrontés à une deuxième difficulté : la norme IEC 60364-7-712 n'est pas obligatoire, et les caractéristiques BiFi20 ne sont pas systématiquement données par les fabricants de modules bifaciaux.

Nous constatons que les fabricants ont même de nombreuses manières différentes de présenter les caractéristiques de leurs modules bifaciaux :

• Dans certains cas, ils donnent le coefficient de bifacialité (rapport de la puissance nominale de la face arrière sur la face avant), et on peut alors recalculer des caractéristiques BiFi20 approximatives, suffisantes pour les besoins du dimensionnement.
• Il arrive aussi que la fiche technique d'un module contienne les caractéristiques STC de chaque face du module. Dans ce cas on peut également recalculer des caractéristiques BiFi20 approximatives.
• Beaucoup de fiches techniques présentent plusieurs séries de caractéristiques dites "à gain bifacial n%", où n peut généralement prendre les valeurs 5, 10, 15, 20, 25%. Attention, il ne faut pas confondre les caractéristiques "à gain bifacial 20%" avec les caractéristiques BiFi20. Le gain bifacial représente un gain en puissance crête supposé par rapport aux caractéristiques STC de la face avant.
  Pour un gain bifacial de 20%, on obtient donc une puissance précisément égale à 120% de la puissance de la face avant soumise aux conditions STC, sans que le coefficient de bifacialité du module n'ai une quelconque influence (alors que c'est pourtant ce dernier qui caractérise la capacité de la face arrière à apporter un surplus de puissance !). Avec les caractéristiques BiFi20, le gain obtenu est le plus souvent inférieur à 20% justement parce que le facteur de bifacialité est généralement inférieur à 1 (il est généralement compris entre 0,3 et 0,97 en fonction des technologies).

Pour renseigner les caractéristiques des modules dans le catalogue de Lise, lorsque les informations fournies dans une fiche technique ne contiennent pas directement les caractéristiques BiFi20, nous tentons de les calculer approximativement lorsque c'est possible. Et si ça n'est pas possible, nous prenons ou calculons des caractéristiques à gain bifacial 20%. Dans ce dernier cas le dimensionnement sera un peu plus contraignant : le calibre minimal des fusibles et les sections minimales seront un peu supérieurs, et cela peu mener assez souvent à l'impossibilité de trouver un calibre de fusible standard qui reste inférieur au courant inverse maximal (Irm) du module. Il est alors impossible de mettre plus de 2 chaînes en parallèle.

Les notes de calcul Lise contiennent donc les caractéristiques BiFi20 (ou à défaut les caractéristiques à gain bifacial 20%) en lieu et place des caractéristiques STC, et tous les calculs et vérifications tiennent compte de ces valeurs. Depuis la version 2023.4.1, un message d'information à destination de l'utilisateur du logiciel et du lecteur de la note de calcul signale ce point.

Remarques : 

• certaines fiches techniques annoncent des caractéristiques à gain bifacial 25% ou même parfois 30%, qui sont en pratique inatteignables dans des conditions d'exposition normales.
• certains concepteurs font le choix de dimensionner les câbles et protections de leur installation en prenant des caractéristiques à gain bifacial 5%, 10% ou 15%, en choisissant le gain en fonction des conditions d'exposition estimées ou simulées du champ. Nous ne recommandons pas cette pratique qui ne correspond pas à l'esprit du guide C15-712-1 actuellement en vigueur.