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Le système de tracking solaire des « Libellules »

19.03.2021 - Bernard Cauquil
Bernard Cauquil Bernard Cauquil

Les différentes composantes du dispositif imaginé par l’équipage EcoSunRiders

 

TiltDragonFly Solar Tracker
TiltDragonFly Solar Tracker

Pour être totalement objectif ,l’efficacité réelle des dispositif de tracking (manuels ou automatiques), est fortement dépendant de la saison :

  • En été, surtout en juin et juillet, la production d’énergie supplémentaire apportée par le tracker n’est pas vraiment significative (5 à 10% maximum) en regard de la complexité du dispositif.
  • En hiver (trajectoire du soleil très basse), les mesures effectuées avec « TwinDragonfly » et « TiltDragonFly  dans les  Pyrénées démontrent le doublement de la production solaire lorsque j’utilise mon système de suivi.

 

Illustration ci-dessous avec l’analyse des données sur la production solaire des concurrents du Suntrip 2018

NB : J’ai travaillé avec les données de 12 équipages qui étaient exploitables, les autres ayant connu ce jour là des problèmes d’enregistrement à un moment ou à un autre de la journée.

J’ai choisi de commencer par ce jour là pour plusieurs raisons :

  • nous sommes tous partis à la même heure sur la même route
  • les batteries étaient chargées au maximum
  • nous avons tous bénéficié du même ensoleillement.

Les seules divergences proviennent du choix de la route à partir de Marcilly. C’est pour cette raison que figure dans le tableau les pourcentages de parcours dans les 2 directions (Nord-Sud et Est-Ouest). Quels sont les objectifs de cette analyse :

  • Comparer la production d’énergie réelle avec la puissance de panneaux installée
    • uniquement pendant les phase de roulage sur la plage 10h00 – 18h00
    • sur la totalité de la journée (arrêts inclus) sur la plage 10h00 – 21h00
    • Mesurer le gain apporté par les dispositifs de tracking manuels ou automatiques
  • Comparer les écarts de rendement en fonction des configurations :
    • vélo droit + remorque (panneaux à l’arrière)
    • vélo droit panneaux avant et arrière
    • vélo couché (toit solaire + remorque)
    • tandems (toit solaire)
    • type de cellules

 

Comme toujours, les mesures ont réservé leur lot de surprises.

 

Ratio de production moyenne en condition de roulage/puissance nominale installée :

Pour tous les concurrents ce ratio en situation de roulage est supérieur à celui sur une journée entière. Cette situation est normale puisque lorsque le moteur est alimenté on s’affranchit de la limitation du courant de charge lorsque on s’approche de la pleine charge de la batterie. (j’ai fait l’approximation que la puissance consommée par la motorisation est alors au moins équivalente à la production).

Ratio compris entre 47 % (Peter Helsen – vélo cargo droit bi-porteur – 1 panneau à l’avant et 1 panneau à l’arrière sans tracker) et 62,5 % (EcoSunRiders tandem couché – toit solaire – tracker automatique).

Concernant les données de Corinne Courvalin et celle de Youssef et Mohamed, les ratios plus faibles autour de 33 % s’expliquent par le fait qu’ils ont parcouru trop peu de kilomètres dans la journée. Leur consommation globale a donc été bien inférieure à la capacité de production de leur système électro-solaire. La limitation du courant de charge chaque fois que leurs batteries étaient pleines pénalisait leur production d’énergie.

 

Positionnement des panneaux :

La production sur des engins avec les panneaux uniquement disposés sur une remorque est toujours moins bonne en raison de l’ombre portée du cycliste sur le panneau. Le choix de panneaux de qualité avec des groupements de petits nombre cellules équipés de diode roue libre et l’allongement du timon de la remorque permettent de minimiser ces pertes.

Le choix le plus judicieux et le plus efficace reste le toit solaire qui gomme les inconvénients cités ci-dessus.  

Ratio de production journalière / puissance nominale installée :

Pour la majorité des concurrents nous retrouvons ce que nous connaissions déjà : une production journalière comprise entre 4,30 (Stéphane Bertrand – vélo couché – toit solaire -remorque – solaire) et 5,75 (EcoSunRiders tandem couché – toit solaire – tracker automatique)fois la puissance nominale installée.

Concernant les données de Corinne Courvalin et celle de Youssef et Mohamed, les ratios plus faibles autour de 3,5 s’expliquent toujours pour les mêmes raisons : leur consommation globale a donc été bien inférieure à la capacité de production de leur système électro-solaire. La limitation du courant de charge chaque fois que leurs batteries étaient pleines pénalisait leur production d’énergie.

 

Technologie des cellules photovoltaïques :

En comparant la production de Stéphane Bertrand le seul concurrent équipé de panneaux avec des cellules PhotoWatt (vélo couché – toit solaire – remorque avec panneaux) et la moyenne des productions des autres concurrents sans dispositif de tracking ( François & Gilles, Peter, Jack, Thierry, Mickaël P) équipés de panneaux avec des cellules SunPowernous constatons que le ratio (production journalière / puissance nominale installée) des panneaux équipés de cellules SunPower est supérieure à la production des panneaux équipés de cellules PhotoWatt (4,70 contre 4,30) ce qui correspond à un gain de 9 %. Cet écart lié à la différence de technologie de fabrication des cellules reste conforme aux caractéristiques retrouvées dans les datasheet des fabricants. Ce résultat reste à considérer avec précaution, il ne peut être généralisé, l’échantillon d’engins disposants de cellules PhotoWatt se limitant sur cette édition 2018 à un seul exemplaire. Il faudrait croiser ces premiers résultats avec le traitement des données d’autres étapes avant de pouvoir tirer des enseignements significatifs.  

Influence d’un dispositif de tracking solaire :

4 équipages (Eric Morel – Douze Cycle, Mickaël Joguet, Anne Sophie et Justin – GrinTechnologies, Yann & Bernard Cauquil – SunPower) disposaient d’un système d’orientation de panneaux manuel ou automatique. J’ai comparé les productions avec celles de Stéphane Bertrand, François & Gilles, Peter, Jack, Thierry et Mickaël P. (celles de Corinne et de Youssef & Mohamed n’étant pas significatives pour cette analyse)

  Le résultats montrent que ces dispositifs procurent un gain de production de 14 % en situation de roulage. Par contre sur une journée entière en prenant en compte les moment d’arrêt, l’avantage procuré n’est plus que de 9 %.

Ce bénéfice, beaucoup moins important que je ne l’imaginais, s’explique d’une part parce qu’au mois de juin le soleil est quasiment au zénith et d’autre part, ce jour là les concurrents ont essentiellement roulé dans la direction est/ouest, la moins intéressante a priori pour les dispositifs de suivi. L’analyse à venir des données pour une portion du parcours orientée davantage Nord/Sud devrait permettre de mesurer si dans ces conditions l’avantage devient plus significatif.

Pour voyager en été en vélo solaire, inutile de compliquer son installation avec un dispositif de tracking (manuel ou automatique). Le simple ajout de 10 % de surface de panneaux conduira à de meilleurs résultats.

Par contre les mesures que j’ai faites en hiver au mois de févier (trajectoire du soleil très inclinée) avec « TwindragonFly » sur un parcours en boucle autour de Pau attestent d’une production plus que doublée lorsque j’utilise le dispositif de tracking.  

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