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Installations photovoltaïques : sécurité contre la foudre dans le secteur de l'énergie solaire

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Installations photovoltaïques : sécurité contre la foudre dans le secteur de l'énergie solaire

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Les investissements dans les énergies renouvelables ont connu une croissance exponentielle au cours de la dernière décennie, stimulés par la prise de conscience écologique du changement climatique. Parmi les différentes sources d'énergie propre, le photovoltaïque est celle qui connaît la plus forte croissance année après année. Afin de protéger l'investissement important que représente un parc solaire, Aplicaciones Tecnológicas S.A. dispose d'un portefeuille de solutions intelligentes pour la protection contre les orages électriques, dont les effets représentent un risque sérieux pour l'exploitation des centrales solaires.

Le secteur de l'énergie solaire est une industrie stratégique et joue un rôle crucial dans la transition énergétique, rôle qui devrait s'accroître dans les années à venir. Le photovoltaïque est actuellement la source d'énergie la plus installée dans le monde parmi les énergies renouvelables et non renouvelables, représentant, selon les données de l'IRENA, 40 % de la nouvelle capacité mondiale en 2020, avec un total de 843 086 MW installés dans le monde [1].

Comme toute installation en plein air, les centrales solaires sont très sensibles aux intempéries, en particulier à la foudre. Si la foudre frappe directement un panneau solaire, elle peut l'endommager gravement. En outre, elle peut surcharger le système électrique et endommager les composants électroniques, notamment les régulateurs de charge et les onduleurs, ou générer une augmentation de la température à la surface du panneau solaire, ce qui peut provoquer des fissures ou des ruptures dans le verre et les cellules solaires.

Le développement et la mise en service d'un parc photovoltaïque nécessitent un investissement important qui met des années à être rentabilisé. Les composants des panneaux solaires sont particulièrement sensibles à toute perte d'énergie. Les installations d'une capacité de 100 MW ou plus peuvent être connectées directement au réseau électrique, de sorte que l'impact d'un coup de foudre peut affecter l'installation et le réseau.

Aplicaciones Tecnológicas S.A. dispose d'un portefeuille de solutions technologiquement avancées en matière de protection contre la foudre et de systèmes de mise à la terre. Ces solutions sont conçues pour la protection intégrale des fermes solaires, afin d'améliorer la sécurité, d'optimiser l'efficacité opérationnelle et de réduire au maximum les coûts liés à la foudre.

Installations photovoltaïques : protection préventive

ATSTORM® est un système intelligent d'alerte précoce des orages, conçu pour activer et désactiver des actions préventives temporaires qui minimisent les risques liés à un éventuel coup de foudre. Le système de détection des orages ATSTORM® est une solution soutenue par les technologies IoT, basée sur l'évaluation des conditions d'une zone à protéger et de multiples données qui soutiennent les algorithmes experts.

ATSTORM® utilise une double technologie de détection pour fournir des alertes d'arrêt fiables et objectives. D'une part, les capteurs mesurent le champ électrostatique local pour fournir des alertes sur la formation d'orages dans la zone. D'autre part, il comprend des capteurs de champ électromagnétique qui étendent la zone de détection des orages actifs en approche.

Les données collectées sont envoyées dans le nuage où des algorithmes experts identifient avec précision les conditions d'un orage en formation ou en approche dans la région. Les informations traitées sont envoyées à l'utilisateur sous forme d'alertes, ce qui lui permet de prendre des mesures préventives suffisamment à l'avance.

Protection externe des centrales photovoltaïques : Parafoudre PDC et compteur de foudre intelligent pour des informations en temps réel sur l'état et la décharge

Le paratonnerre intelligent DAT CONTROLER® REMOTE est un dispositif avec autodiagnostic de sa tête et communication via IoT (Internet des objets) du résultat, pour superviser le bon fonctionnement de l'équipement à distance. Le DAT CONTROLER® REMOTE permet un auto-test quotidien de l'état du paratonnerre, sans qu'il soit nécessaire de le démonter ou d'utiliser un équipement de levage auxiliaire.

Les résultats de son test autonome sont envoyés par communication M2M à un appareil récepteur (téléphone portable, tablette, ordinateur). Ces informations peuvent être consultées sur son portail web, ainsi que d'autres notifications personnalisées, facilitant ainsi une maintenance préventive correcte et une réduction des coûts associés à la réparation tardive de tout composant.

Chaque coup de foudre et ses effets sur les systèmes de protection contre la foudre, de l'interception à la mise à la terre, sont différents. Il est donc essentiel de connaître les informations détaillées de chaque décharge afin d'anticiper les inspections et d'effectuer les réparations nécessaires pour garantir un fonctionnement efficace.

Le SMART LIGHTNING LOGGER surveille en permanence l'activité électrique des conducteurs de descente d'un système de protection contre la foudre dans lequel il est installé. Lorsqu'une décharge se produit, l'appareil recueille les informations suivantes :

Amplitude

Polarité

Durée de la décharge

Charge

Énergie spécifique

La date et l'heure

Toutes ces données sont envoyées à l'AT-CLOUD, où des algorithmes experts les traitent pour fournir des alertes en temps réel via la plateforme CONNECT. Cela permet de déterminer l'urgence et de programmer une réparation rapide en cas de sinistre.

Surtensions - Parafoudres spécifiques pour les centrales photovoltaïques

Les champs électromagnétiques provoqués par la foudre peuvent affecter les lignes et donc l'équipement, même si un système de protection contre la foudre est en place pour intercepter le coup direct.

Les coups de foudre provoquent des surtensions transitoires qui peuvent endommager les équipements. Les protections contre les surtensions pour les centrales photovoltaïques sont personnalisées pour chaque installation afin d'assurer une protection maximale des cellules photovoltaïques et des autres éléments qui peuvent y être intégrés.

Composants utilisés pour la protection contre les surtensions :

Parafoudre - Série ATPV

Enveloppe de protection de la centrale photovoltaïque conçue sur mesure avec les protecteurs les plus adéquats pour les cellules photovoltaïques et les onduleurs de chaque installation.

Parafoudre - Série ATVOLT

Protection des lignes d'alimentation DC dans les modules avec protection coordonnée pour une paire de fils. Capable de supporter un courant de pointe de 20kA par pôle avec une onde de 8/20 μs et une tension résiduelle inférieure à deux fois la tension nominale.

Parafoudre - Série ATSUB

Protecteur monophasé capable de supporter des courants de dizaines de kiloampères avec une onde de 8/20μs et avec des tensions résiduelles comprises entre 1 et 2kV. Différents modèles disponibles.

Parafoudre - Série ATSHOCK

Protecteur monophasé capable de supporter un courant de crête de 50kA par pôle et une onde de 10/350 μs avec une tension résiduelle inférieure à 4kV.

Parafoudre - Série ATCOVER

Protecteur à la fois en mode commun et en mode différentiel. Capable de supporter un courant de pointe de 30kA par pôle et une onde de 8/20 μs avec une tension résiduelle inférieure à 900V. Comprend un avertissement visuel et une connexion pour un avertissement à distance.

Si vous souhaitez en savoir plus sur les avancées en matière de sécurité et de réduction des coûts que nos dispositifs apportent dans le secteur de l'énergie solaire, veuillez nous contacter via ce lien.

Vous pouvez également assister à l'un de nos séminaires en ligne sur la sécurité contre la foudre dans l'industrie photovoltaïque en cliquant sur ce lien.

Références

[1] Carte de l'énergie solaire 2011-2021. Agence internationale pour les énergies renouvelables (IRENA)