Performance evaluation of solar tracking photovoltaic systems operating in Canada

Résumé

En 2011, la capacité totale installée du Photovoltaïque au Canada était de 289 MW et elle pourrait atteindre entre 9 et 15 GW d'ici 2025. Selon des études antérieures, des systèmes de suivi solaires PV peuvent capturer 20% à 50% plus de rayonnement solaire que les systèmes fixes. Un suiveur solaire est un dispositif qui maintient les panneaux photovoltaïques perpendiculaires aux rayons du soleil. Il y a un manque de connaissances sur la performance des systèmes solaires photovoltaïques de suivi d'exploitation dans les conditions météorologiques sévères du Canada. Trois objectifs principaux ont été définis pour cette recherche. Le premier objectif est l'évaluation des performances en fonction de la stratégie de suivi pour les systèmes PV. Cet objectif est atteint par la simulation et l'analyse de quatre systèmes PV: horizontal fixe, incliné fixe, suivi selon un axe et suivi selon deux axes. Ces systèmes sont analysés au cours des périodes annuelles, mensuelles et journalières. Quatre villes avec des conditions météorologiques différentes ont été étudiées: Montréal (Canada), Casablanca (Maroc), Ouagadougou (Burkina Faso), et Olympia (USA). Les résultats obtenus à partir de simulations montrent que les systèmes de suivi selon deux axes présentent les rendements les plus élevés dans tous les endroits choisis. Le deuxième objectif est de déterminer l'orientation optimale d'un système d'exploitation PV dans des conditions climatiques du Canada. Cet objectif est atteint en enquêtant sur la météo et les conditions environnementales du Canada qui touchent les systèmes PV, y compris les basses températures en hiver et le rayonnement réfléchi par la neige (effet albédo). Le rayonnement réfléchi par la neige cumulée sur le sol entraîne une augmentation de l'irradiation des panneaux jusqu'à 4,1%, 5,6% et 6,9% pour les systèmes inclinées, avec suivi selon un axe, et avec suivi selon deux axes pendant l'hiver, respectivement. Les systèmes de suivis selon un axe et deux axes reçoivent 28% et 33% de plus de rayonnement solaire que le système incliné sur un an. De plus, le suivi du soleil pourrait précipiter le phénomène de fusion de la glace et de la neige accumulée sur les panneaux photovoltaïques. L'objectif final de cette thèse est le choix de la méthode de suivi optimale pour le Canada. Cet objectif est atteint par l'analyse de diverses orientations des systèmes PV dans les jours typiques: une journée d'hiver claire, une claire journée d'été, et une journée nuageuse d’hiver et d’été. Selon les analyses quotidiennes, le suivi du soleil est efficace les jours de soleil direct (clairs), contre-productif les jours nuageux, et dépend de l'indice de clarté dans les jours très nuageux. Ces résultats sont corroborés par des recherches antérieures. Les résultats permettent de proposer une méthode qui permet de suivre le soleil dans des conditions claires et d’aller à la position horizontale dans des conditions nuageuses. En conditions nuageuses partielles, la stratégie de suivi à adopter dépend de l'indice de clarté et de rayonnement réfléchi par le sol.

Date	7 janv. 2013
langue originale	Anglais américain
Établissement diplômant	École de technologie supérieure
Superviseur	Daniel Rousse (Directeur(-trice))