Simulation de tempêtes pour la conception de vos panneaux

Cet article est une traduction de la version en néerlandais, écrite par Joyce Beuken, publiée le vendredi 30 avril 2021 sur www.solar365.nl

Pour garantir que vos panneaux ne s’envolent pas du toit en cas de forte tempête, les systèmes photovoltaïques (prototypes) sont soumis à des tests en soufflerie. Comment simuler une tempête ?

Jeroen Weller, responsable de la recherche et de la conformité chez Esdec, nous explique le déroulement du processus : « Nous avons constaté qu’un angle de 10 degrés était le juste milieu pour notre système de montage ; à cet angle, vous bénéficiez d’une quantité généreuse de soleil sans que les panneaux prennent trop de vent. Nous recherchons l’équilibre entre l’exposition maximale au soleil et la prise la plus faible au vent. »

De l’importance de la forme du bâtiment

En plus de la situation géographique, la hauteur et la forme d’un bâtiment déterminent largement la charge du vent qui agit sur les systèmes photovoltaïques. « L’incidence du vent sur l’installation photovoltaïque dépend en grande partie de la conception du bâtiment. » Le système doit être conçu de manière à s’adapter le plus possible aux pics de pression du vent sans les augmenter outre mesure. « Voilà pourquoi, dans les zones venteuses, nous utilisons des plaques latérales inclinées qui ferment le système et empêchent le vent de s’engouffrer sous les panneaux. »

Pour réaliser des essais en soufflerie, les fabricants de systèmes de montage peuvent faire appel à diverses entreprises spécialisées. « Nous avons choisi Peutz pour son approche semblable à la nôtre et son côté innovant », explique Weller. Face à une croissance toujours soutenue du marché, il est certain que cette collaboration apportera une plus-value à la société.

Égalisation de pression

Lors des essais en soufflerie réalisés chez Peutz, Esdec a utilisé une échelle de 1:15. La soufflerie a été spécialement adaptée pour modéliser correctement la couche limite, les turbulences environnementales et l’influence du bâtiment à cette échelle.

Traditionnellement, la plupart des experts en soufflerie sont habitués à utiliser l’échelle 1:200 / 1:50, qui est également très courante dans le secteur du bâtiment, explique Weller. « Cette échelle est restée inchangée pendant des années, jusqu’à ce que Peutz décide d’utiliser l’échelle 1:15, qui est plus précise, notamment pour les panneaux photovoltaïques. » L’avantage de cette plus grande échelle est qu’elle permet de mieux appréhender l’effet bénéfique des plaques latérales inclinées, de la largeur des interstices et de la distance entre les panneaux, ce qui permet d’égaliser la pression (ndlr : différence entre la pression interne et la pression externe). « Cette égalisation de la pression est indispensable. Ces interstices ne sont pas là parce que nous ne voulions pas fermer le système ; ils sont là pour permettre au système de respirer, en quelque sorte. »

Modèle à l’échelle

Dans le modèle de test de FlatFix Wave, des points de mesure supplémentaires ont été ajoutés à différents endroits. Esdec peut, par exemple, décider de mesurer les forces exercées sur les plaques latérales. « Qu’il s’agisse du support de toit sur lequel repose le système, des plaques latérales ou des fentes, tout est réalisé à l’échelle. Les modèles sont fournis à l’échelle par la société Esdec », poursuit Weller.

Intérieur

« Les précédents essais menés sur le concept FlatFix Wave ont montré que les boulons, les vis et les fixations entraînent une résistance au vent supplémentaire d’environ 18 %. Sur la base de ce résultat, nous avons donc décidé de supprimer les éléments saillants du système. Ils sont désormais orientés vers l’intérieur. L’extérieur ne présente que des parties plates. Les panneaux ne sont pas vissés, mais accouplés. » Ces changements ne sont pas visibles au premier coup d’œil, précise Weller, mais ils ont été mûrement réfléchis.

Rare mais important

Weller explique que les essais en soufflerie ont permis de tester un large panel de configurations. « Nous avons testé des surfaces plus ou moins grandes, avec ou sans plaques latérales. Nous avons également vérifié ce qui se passait avec quelques éléments au centre du toit ou une seule rangée sur le côté. » Ces configurations sont-elles fréquentes ? « Certainement pas, mais pour développer une méthode de calcul fiable, nous devons aussi envisager les extrêmes. »
Weller conclut : « Nous avons intégré toutes les données des mesures dans notre méthode de lestage. Peutz a également vérifié cette méthode. »

Vérification

La plupart des sociétés s’arrêtent à ce stade. Esdec a décidé de compléter le processus par un test mécanique. « Nous avons entrepris de tester le couplage mécanique en effectuant des essais de levage. Nous avons donc soulevé des panneaux pour voir comment allaient réagir les autres panneaux auxquels ils sont reliés. »
Vous en saurez plus sur les essais mécaniques dans le troisième volet de notre série qui sera publié fin mai.
Cet article est le deuxième d’une série de trois consacrés aux systèmes de montage, aux essais en soufflerie et aux tests mécaniques. La troisième partie sera publiée en mai.