La tâche en charge des ressources solaires pour les applications à forte pénétration et à grande échelle (tâche 16) a récemment publié un nouveau rapport. Ce manuel, créé en étroite collaboration entre le NREL et l’IEA PVPS Task 16, est une mise à jour de la deuxième édition du Solar Resource Handbook du NREL. Cette troisième édition se veut un rapport complet basé sur 41 auteurs de 10 pays. Et toutes les technologies solaires sont concernées…
En réponse à une réunion d’éminents développeurs et parties prenantes de CSP organisée par le Département américain de l’énergie (DOE) en septembre 2008, le National Renewable Energy Laboratory (NREL) a produit un manuel pour fournir les meilleures pratiques pour l’utilisation des données sur les ressources solaires, qui a été intitulé Concentrating Solar Power: Best Practices Handbook for the Collection and Use of Solar Resource Data. Le contenu était basé sur les expériences de scientifiques et d’ingénieurs de l’industrie, du milieu universitaire et du DOE pour identifier les sources, la qualité et les méthodes d’application des données solaires et météorologiques aux projets CSP.
Un document collectif et complet
Pendant ce temps, le Programme de chauffage et de refroidissement solaires (SHC) de l’Agence internationale de l’énergie (AIE) accueillait des tâches sur la gestion des connaissances sur les ressources solaires (Tâche 36, 2005-2011 ; Tâche 46, 2011-2016). Ce travail a ensuite été suivi par la tâche 16 (2017-2020) du programme de systèmes d’alimentation photovoltaïque (PVPS) de l’AIE. Ces activités ont également contribué au programme de technologie des systèmes d’énergie solaire et d’énergie chimique (SolarPACES) (tâche 5). Ces missions ont réuni les plus grands experts mondiaux de la météorologie de l’énergie solaire. Ce groupe d’experts convient qu’il est nécessaire de maintenir un document collectif pour diffuser les connaissances qui ont été développées à travers ces tâches. Il a été décidé que la combinaison des efforts des experts impliqués dans les tâches de collaboration de l’AIE et de SolarPACES pour s’appuyer sur les informations contenues dans la version originale du manuel du NREL permettrait d’utiliser au mieux les ressources et de fournir un manuel d’une qualité exceptionnelle aux utilisateurs. Il a également été décidé que des technologies solaires supplémentaires, telles que le PV, seraient incorporées ainsi que des aspects supplémentaires de la météorologie énergétique qui sont devenus extrêmement importants, tels que la prévision solaire. En conséquence, une édition révisée du manuel est apparue sous le titre, Best Practices Handbook for the Collection and Use of Solar Resource Data for Solar Energy Applications, publié par NREL en 2015. La deuxième édition du manuel a été publiée en 2017 en tant que produit livrable final de la tâche 46 de l’IEA SHC. Une mise à jour de ce document conclut les travaux de la première phase de la tâche 16 de l’IEA PVPS et est présentée ici comme la troisième édition du manuel. Cette édition est disponible dans deux formats différents, sous forme de rapports séparés NREL et IEA PVPS.
Des informations fiables sur la ressource solaire sont nécessaires pour chaque application d’énergie solaire
Alors que le monde recherche des sources sans carbone pour répondre à la demande d’énergie associée à la chaleur, à l’électricité et aux transports, l’énergie solaire apparaît comme la ressource énergétique la plus abondante sur Terre. Exploiter cette énergie est le défi et l’opportunité d’atteindre un approvisionnement énergétique sans carbone d’ici 2050 pour atteindre l’objectif de 1,5°C fixé par le Groupe d’experts intergouvernemental sur l’évolution du climat et recommandé dans l’Accord de Paris de 2015. La réduction des émissions de dioxyde de carbone par unité d’énergie et l’accès rapide à l’énorme potentiel de l’énergie solaire auront le plus grand impact sur la réalisation de l’objectif de 1,5°C. Le photovoltaïque (PV), le chauffage et le refroidissement solaires et l’énergie solaire à concentration (CSP) sont les principales formes d’applications énergétiques utilisant la lumière du soleil. Ces systèmes d’énergie solaire utilisent différentes technologies, collectent différentes fractions de la ressource solaire et ont des exigences d’implantation et des capacités de production différentes. Des informations fiables sur la ressource solaire sont nécessaires pour chaque application d’énergie solaire. Cela est vrai pour les petites installations sur un toit ainsi que pour les grandes centrales solaires ; cependant, les informations sur les ressources solaires sont de l’intérêt le plus critique dans ce dernier cas car de tels projets nécessitent des investissements substantiels, dépassant parfois 1 milliard de dollars en coûts de construction. Avant que de tels projets puissent être entrepris, les meilleures informations possibles sur la qualité et la fiabilité de la source de combustible (c’est-à -dire le rayonnement solaire) doivent être disponibles. C’est-à -dire que les développeurs de projets doivent disposer de données fiables sur la ressource solaire disponible à des emplacements spécifiques, y compris les tendances historiques avec une variabilité saisonnière, quotidienne, horaire et (de préférence) sous-horaire pour prédire les performances quotidiennes et annuelles d’une centrale électrique proposée. Sans ces informations ou leurs exigences d’exactitude, une analyse financière bancable n’est pas possible. L’industrie solaire photovoltaïque s’est développée rapidement au cours des dernières années en raison de l’évolution technique continue et de la baisse des prix. La taille des installations ainsi que les niveaux de pénétration ont considérablement augmenté, augmentant tous deux les besoins en données solaires précises pour la planification et l’exploitation. Induit par ces besoins, il y a eu des améliorations significatives dans l’ensemble des connaissances dans les domaines de l’évaluation et de la prévision des ressources solaires. Cette troisième édition du manuel met à jour et enrichit les versions initiales et présente l’état de l’art sous une forme condensée pour l’ensemble de ses utilisateurs. Dans les années à venir, une autre étape de pénétration solaire sera franchie : l’énergie solaire ne constituera pas seulement une part faible ou croissante de la production d’électricité mais deviendra une part majeure de la production. Cette croissance augmentera les besoins en données de ressources fiables et de haute qualité.
Les différents chapitres
La structure du manuel a été légèrement mise à jour depuis les éditions précédentes. Le chapitre 1 expose le besoin de données de haute qualité et fiables sur les ressources solaires pour soutenir l’industrie en croissance rapide, et le chapitre 2, comme auparavant, fournit un didacticiel de base sur les ressources solaires. Le chapitre 3 présente un aperçu complet des meilleures pratiques pour mesurer le rayonnement solaire, y compris les informations obtenues dans le cadre du travail collaboratif réalisé au cours de la tâche 16. Le chapitre 4 résume les techniques utilisées pour développer des estimations des ressources solaires à partir des données des satellites météorologiques et des prévisions de modèles numériques. Le chapitre 5 est un nouveau chapitre décrivant des variables météorologiques supplémentaires (en plus du rayonnement) qui sont nécessaires pour une analyse précise des performances. Le chapitre 6 décrit une liste mise à jour des ensembles de données couramment utilisés disponibles à la fois dans les secteurs public et privé, et le chapitre 7 fournit des informations importantes sur l’incertitude des données solaires mesurées et modélisées. Le chapitre 8 fournit une mise à jour sur les développements récents dans la capacité de prévoir les ressources solaires sur des horizons temporels allant de quelques minutes à quelques heures et jours à venir. Toutes ces informations mènent au chapitre 9, qui fournit des techniques d’application des données pour les différentes étapes du développement du projet, de la préfaisabilité aux opérations de routine. Les perspectives des travaux futurs sont résumées au chapitre 10.
Les développeurs de projets, les entreprises d’approvisionnement en ingénierie et de construction, les entreprises de services publics, les exploitants de systèmes, les fournisseurs d’énergie, les investisseurs financiers, les organisations impliquées dans la planification et la gestion des programmes de recherche solaire et d’autres personnes impliquées dans la planification et le développement de systèmes d’énergie solaire devraient trouver ce manuel consacré à la collecte et l’interprétation des données sur les ressources solaires particulièrement utile. Les lecteurs sont encouragés à fournir des commentaires aux auteurs pour des révisions futures et une expansion de la portée et du contenu du manuel.
Encadré
Le rapport en sept points
Les points forts du manuel :
• un aperçu complet des meilleures pratiques pour mesurer le rayonnement solaire, y compris les informations obtenues dans le cadre du travail collaboratif réalisé au cours de la tâche 16.
• un résumé des techniques utilisées pour développer des estimations des ressources solaires à partir de données satellitaires météorologiques et de prévisions de modèles numériques.
• un nouveau chapitre décrivant des variables météorologiques supplémentaires (outre le rayonnement) qui sont nécessaires pour une analyse précise des performances.
• une liste mise à jour des ensembles de données couramment utilisés disponibles à la fois dans les secteurs public et privé,
• des informations importantes sur l’incertitude des données solaires mesurées et modélisées.
• une mise à jour sur les développements récents dans la capacité de prévoir les ressources solaires sur des horizons temporels allant de quelques minutes à quelques heures et jours à venir.
• Techniques d’application des données pour les différentes étapes de développement du projet, de la préfaisabilité aux opérations de routine,
iea-pvps.org/wp-content/uploads/2021/06/IEA_PVPS_T16_Solar_Res_Handbook_2021-020621.pdf
