Il y a deux ans, la tempête Uri a gelé le Texas, provoquant des coupures de courant généralisées qui ont touché plus de 4,5 millions de personnes. Les changements radicaux de température survenus pendant la tempête ont non seulement réduit la production de gaz naturel et gelé les éoliennes dans tout l'État, mais ils ont également eu des répercussions considérables sur les centrales solaires.
Lorsque le réseau s'est effondré pendant la tempête, de nombreuses centrales photovoltaïques n'ont pas été en mesure de rétablir le courant après avoir été arrêtées. L'une des raisons est que la tension totale du circuit ouvert (VOC) était supérieure à la tension de démarrage de leurs onduleurs, ce qui a entraîné des problèmes de performance et a eu un impact sur les composants de l'énergie photovoltaïque.
Rétrospectivement, la tempête Uri a permis de tirer une leçon importante en matière de conception de projets solaires : L'accès aux données des séries temporelles solaires et l'utilisation des informations recueillies à partir de ces données au cours de la phase de conception d'un projet solaire permettent d'informer et de renforcer de manière significative la résistance d'un projet solaire aux événements météorologiques extrêmes, ainsi qu'aux changements drastiques de température.
Figure 1 : Température ambiante (temp) de 1999 à 2021.
Axe X: années de 1999 à 2021, axe Y : température de -15°C à 40°C.
Figure 2 : Carte thermique de la température ambiante pour 2021. Bleu foncé - événements météorologiques négatifs extrêmes.
L'échelle des couleurs est en degrés Celsius.
Solargis Analyst a enregistré des températures chutant significativement en dessous des moyennes à long terme et des données historiques pendant la tempête Uri, comme on peut le voir sur les figures 1 et 2.
Données de la série temporelle par rapport aux ensembles de données TMY
Les experts en onduleurs ont souligné l'importance de prendre en compte les conditions météorologiques extrêmes lors de la conception des configurations photovoltaïques afin de garantir la fiabilité du système et d'éviter les temps d'arrêt.
Ils soulignent que les événements météorologiques extrêmes, tels que la neige, les pluies verglaçantes et les basses températures, peuvent provoquer de l'humidité dans l'air, ce qui peut entraîner l'arrêt des onduleurs et des problèmes de surtension, en raison de la faible impédance des câbles et du câblage électrique.
Les cellules solaires, quant à elles, sont sensibles à la température et peuvent être affectées par des conditions météorologiques extrêmes. Cependant, les températures extrêmes ne sont généralement pas prises en compte lors de la phase de conception d'un projet solaire, et l'industrie continue de s'appuyer sur les ensembles de données de l'année météorologique type (AMT) pour la conception d'un projet, ce qui entraîne des angles morts dans la solidité de la conception et peut potentiellement entraîner des pertes financières plus importantes, comme on l'a vu à la suite de la tempête Uri.
Figure 3 : Histogramme des températures en Celsius : TMY P50 (bleu), TMY P90 (orange), Time-Series (vert) ; un histogramme des données historiques réelles (de 1999 à 2023) et les fichiers TMY sont montrés (de Solargis Analyst).
La figure 3, tirée de Solargis Analyst, souligne l'importance d'utiliser des données précises et de ne pas trop se fier aux scénarios TMY dans la conception et la planification des projets d'énergie solaire. Le contraste frappant entre les valeurs de température de ces ensembles de données - au moment de la tempête Uri - peut être observé en regardant la partie négative du graphique.
Le pourcentage de ces valeurs négatives est proche de 0 %, ce qui illustre l'ampleur des variations qui peuvent se produire lors de conditions météorologiques extrêmes, telles que les tempêtes de neige. La figure 3 montre clairement que seules les données de la série temporelle ont capturé avec précision les événements de températures extrêmement basses (indiqués dans les valeurs encerclées), alors que les ensembles de données TMY n'ont pas pu prendre en compte ces événements, car ils ne représentent que des scénarios probabilistes typiques.
Les différentes nuances de chaque couleur de la figure 3, qui correspondent à chaque ensemble de données, mettent en évidence l'accumulation de points de données - les nuances plus claires indiquant une plus faible densité de données. Cela souligne une fois de plus la rareté de ces valeurs de basse température qui ne peuvent être observées qu'à l'aide de fichiers de séries chronologiques.
L'importance des données de séries temporelles dans la conception des projets
Les résultats de la figure 3 démontrent l'importance d'utiliser des données de séries temporelles pluriannuelles précises pour une compréhension plus complète des impacts potentiels des événements météorologiques extrêmes sur les systèmes d'énergie solaire.
Pour renforcer la conception d'un projet solaire contre de tels événements, il est essentiel d'étudier et d'utiliser des données précises pour prendre des décisions éclairées, en particulier au cours de la première phase de conception des projets d'énergie solaire. Cela permet de déterminer le nombre de modules à connecter en série et en parallèle à chaque onduleur et de s'assurer que les projets sont construits pour résister à des conditions météorologiques extrêmes.
Des valeurs historiques précises de température et d'irradiation sont également essentielles pour analyser les tendances, prévoir des scénarios et prendre des décisions éclairées lors de la conception de projets photovoltaïques. En utilisant des scénarios probabilistes, l'analyse des valeurs moyennes, maximales et minimales à long terme des données de température et d'irradiation permet de prendre des décisions plus éclairées et de s'assurer qu'un projet solaire est construit pour résister à des conditions météorologiques et de température extrêmes.
Découvrez comment les données, les logiciels et les services de conseil de Solargis peuvent contribuer à la conception de projets et à la résilience des centrales solaires.
