Les onduleurs aident à combattre le PID à mesure que la technologie solaire évolue

Par Kelsey Misbrener | 24 janvier 2023

Onduleurs de chaîne Yaskawa Solectria sur un projet solaire à couche mince.

La dégradation induite potentielle (PID) hante l'industrie solaire depuis son origine. Ce phénomène se produit lorsque le côté CC haute tension d'un projet solaire est installé à côté d'autres équipements avec une tension différente. L'écart peut induire une migration du sodium, où les électrons enfermés dans le verre du module s'échappent et accélèrent la dégradation du module.

"Cette grande ampleur inhérente entraîne ce comportement PID, si les modules ou l'électronique de puissance ne sont pas conçus de manière particulière pour atténuer cela", a déclaré Steven Marsh, directeur principal de la technologie et de la conception chez le développeur à grande échelle Origis Energy.

Les modules à couches minces sont plus sensibles au PID en raison de leur tension plus élevée et de leur composition matérielle, mais les panneaux de silicium cristallin sont également à risque s'il y a des défauts dans les tranches. Le développeur Silicon Ranch donne la priorité à la fonctionnalité anti-PID pour les onduleurs de chaîne sur les deux types de projets.

"Ils sont fabriqués différemment, mais c'est la même préoccupation globale qu'un concepteur solaire doit avoir, à savoir ces faiblesses mineures dans les panneaux solaires, contre lesquelles vous vous prémunissez avec des fonctionnalités anti-PID dans vos onduleurs", a déclaré Nick de Vries, SVP. de la technologie et de la gestion des actifs au Silicon Ranch.

Lorsqu'une nouvelle technologie de panneau sort, il faut souvent un certain temps pour perfectionner le produit afin de réduire le risque de PID. Les premiers modèles de modules bifaciaux verre sur verre avaient des problèmes avec le PID, mais les fabricants ont fait des progrès depuis lors, a déclaré Marsh.

"[PID] revient de temps en temps à mesure que la technologie évolue, simplement parce qu'elle est très nouvelle et qu'elle évolue. C'est une condition très exigeante que les modules doivent traverser", a-t-il déclaré.

Les onduleurs centraux sont une valeur sûre pour éviter le PID. Ils comprennent des transformateurs intégrés qui sont mis à la terre négativement, isolant les côtés CC et CA du système.

Mais comme les onduleurs de chaîne sans transformateur sont de plus en plus déployés sur des projets plus importants pour leur simplicité d'exploitation et de maintenance, avec des panneaux à couche mince et autres, les propriétaires de projets doivent désormais envisager l'atténuation PID.

"Il existe plusieurs moyens clés d'obtenir une isolation galvanique, et un transformateur en fait partie. Ce passage à l'absence de transformateur crée malheureusement ce problème", a déclaré Marsh. "Le générateur photovoltaïque finira par flotter, et cela signifie généralement qu'environ la moitié des modules de l'ensemble du système subiront un biais négatif par rapport au sol."

Quelques méthodes peuvent être utilisées pour aider à éviter le PID dans les onduleurs de chaîne sans transformateur. Les installateurs peuvent ajouter un transformateur d'isolement mis à la terre ou mettre à la terre le transformateur élévateur du côté CA. Et les fabricants ajoutent désormais du matériel et des logiciels spéciaux aux onduleurs de chaîne pour lutter contre le PID.

Marsh a déclaré qu'il existe deux catégories d'atténuation PID dans les onduleurs à chaînes - les méthodes anti-PID actives et les modes de récupération PID passifs. Les solutions matérielles et logicielles anti-PID actives prennent le côté CC du système et élèvent la tension afin que tous les modules soient au-dessus du sol. À l'autre extrémité, les méthodes de récupération PID fonctionnent la nuit pour défaire le PID accumulé pendant la journée. Cependant, le fabricant de couches minces First Solar affirme que ses modules répondent plus favorablement à la fonctionnalité anti-PID active qu'à la récupération PID.

Onduleurs de chaîne SMA sur un projet à couches minces Silicon Ranch.

Quelques fabricants d'onduleurs de chaîne sur le marché incluent désormais du matériel anti-PID et des logiciels d'accompagnement pour se protéger contre la dégradation, ou vendent des accessoires séparés pour exécuter les fonctions de protection. Par exemple, CPS America propose le CPS Energy Balancer, tandis que Sungrow intègre du matériel anti-PID dans ses onduleurs de chaîne SG125HV et SG250HX. Sungrow a commencé à proposer des onduleurs de chaîne anti-PID vers 2018.

"Il y avait des questions sur les taux de dégradation des panneaux en général à l'époque, nous avons donc développé la solution", a déclaré Daniel Friberg, directeur des produits et de l'ingénierie chez Sungrow.

Yaskawa Solectria a récemment annoncé une version anti-PID de son onduleur de chaîne de la série XGI 1500-250, conçue pour fonctionner avec les modules à couches minces First Solar.

"Cela nécessite quelques petits changements internes à l'onduleur. Ce n'est pas énorme, mais cela nécessite du temps d'ingénierie et une mise à jour de la liste pour un tout nouveau modèle spécifique de cette série, nous sommes donc en train de le prouver. en laboratoire », a déclaré Miles Russell, directeur de la gestion des produits chez Yaskawa Solectria Solar.

Solectria et First Solar fabriquent leurs produits aux États-Unis, offrant aux installateurs un jumelage facile pour atteindre les objectifs d'incitation au contenu national inclus dans l'IRA. Mais ils ont discuté de l'atténuation des PID bien avant la rédaction de l'IRA.

"Nous avons commencé cette relation il y a deux ans, avec uniquement l'objectif technique d'obtenir un produit facilement compatible avec notre produit", a déclaré Alex Kamerer, chef de projet chez First Solar. "Nous franchissons cette étape supplémentaire pour garantir la compatibilité avec nos fournisseurs de systèmes, ce qui profite à nos clients."

Bien que de plus en plus de fabricants d'onduleurs commencent à intégrer des fonctions anti-PID dans les onduleurs à chaîne, la technologie étant de plus en plus utilisée dans des projets plus importants, les ingénieurs doivent encore parfois fouiller dans les fiches techniques pour vérifier les capacités anti-PID d'un produit, selon Origis's Marsh.

"Nous constatons qu'il existe quelques options, et elles ne sont pas nécessairement un facteur important dans le coût d'investissement initial de l'onduleur", a-t-il déclaré. "Cependant, il ne s'agit généralement pas de fonctionnalités d'onduleur très médiatisées, peut-être parce que le sujet est très, très technique, ou même [parce que] le PID lui-même est assez difficile à détecter sur le terrain. Nous voyons donc certainement des onduleurs sans transformateur qui viennent sans cette fonction."

Mais l'atténuation du PID va devenir encore plus importante car les entreprises solaires ont désormais la possibilité de prendre le crédit d'impôt à la production (PTC) dans l'IRA. Garder la dégradation sous contrôle afin que les modules produisent une puissance maximale aussi longtemps que possible sera crucial pour la certitude du crédit d'impôt.

"Je pense qu'avoir une compréhension étendue de l'industrie des facteurs de PID est probablement ce qui doit augmenter - une éducation sur les moments où vos modules peuvent être sujets aux PID, ainsi que sur les méthodes de détection", a déclaré Marsh.