1. Actuel statut de l'industrie photovoltaïque (énergie solaire)

1.1 Croissance rapide du marché mondial du photovoltaïque

Ces dernières années, l'industrie photovoltaïque mondiale a connu une croissance fulgurante. Selon les données de l'Agence internationale de l'énergie (AIE), en 2023, la nouvelle capacité installée mondiale de production d'énergie photovoltaïque a dépassé 350 GW, et la capacité installée cumulée a dépassé 1,5 TW. Des pays et régions comme la Chine, les États-Unis, l'Europe et l'Inde sont devenus les principaux moteurs de ce marché.

Chine : Premier marché mondial du photovoltaïque, la Chine a installé plus de 200 GW de capacité photovoltaïque supplémentaire en 2023, soit plus de 57 % de la nouvelle capacité mondiale installée. Le soutien des politiques gouvernementales, les progrès technologiques et la baisse des coûts sont les principaux moteurs du développement de l’industrie photovoltaïque chinoise.

- Europe : Touchée par le conflit russo-ukrainien, l’Europe a accéléré sa transition énergétique. En 2023, la nouvelle capacité installée de panneaux solaires photovoltaïques a dépassé 60 GW, avec une forte croissance dans des pays comme l’Allemagne, l’Espagne et les Pays-Bas.

- Les États-Unis : Encouragé par la loi sur la réduction de l'inflation (IRA), le marché américain du photovoltaïque solaire a continué de croître, avec une nouvelle capacité installée d'environ 40 GW en 2023.

Inde : Le gouvernement indien encourage activement le développement des énergies renouvelables. En 2023, la nouvelle capacité installée de l’énergie solaire photovoltaïque a dépassé 20 GW, avec pour objectif d’atteindre 500 GW de capacité installée d’énergies renouvelables d’ici 2030.

1.2Progrès continus dans la technologie photovoltaïque

L'innovation continue dans le domaine de la technologie photovoltaïque a permis d'accroître l'efficacité et de réduire les coûts de production d'énergie solaire :

- Technologies de batteries à haut rendement telles que PERC, TOPCon et HJT : les cellules PERC (Passivated Emitter and Rear Contact) restent les plus courantes, mais les technologies TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact) et HJT (Heterojunction) augmentent progressivement leur part de marché en raison de leur rendement de conversion plus élevé (>24 %).

- Cellules solaires à pérovskite : en tant que technologie photovoltaïque de nouvelle génération, les cellules à pérovskite ont atteint des rendements en laboratoire supérieurs à 33 % et devraient être commercialement viables à l’avenir.

- Modules bifaciaux et supports de suivi : Les modules bifaciaux peuvent augmenter la production d’énergie de 10 % à 20 %, tandis que les supports de suivi optimisent l’angle d’incidence de la lumière du soleil, améliorant ainsi l’efficacité du système.

1.3Le Le coût de la production d'énergie photovoltaïque continue de diminuer.

Au cours de la dernière décennie, le coût de production d'électricité photovoltaïque a chuté de plus de 80 %. Selon l'IRENA (Agence internationale pour les énergies renouvelables), le coût actualisé de l'électricité (LCOE) mondial pour l'énergie photovoltaïque en 2023 est tombé à 0,03 - 0,05 dollar américain par kWh, inférieur à celui de la production d'électricité à partir du charbon et du gaz naturel, ce qui en fait l'une des sources d'énergie les plus compétitives.

1.4 Développement coordonné du stockage d'énergie et du photovoltaïque

En raison du caractère intermittent de la production d'énergie photovoltaïque, le recours à des systèmes de stockage d'énergie (tels que les batteries au lithium, les batteries sodium-ion, les batteries à flux, etc.) est devenu une pratique courante. En 2023, la capacité installée de projets photovoltaïques associés au stockage d'énergie dans le monde a dépassé 30 GW et devrait maintenir un rythme de croissance soutenu au cours de la prochaine décennie.

2. Le importance de l'industrie photovoltaïque

2.1 Lutter contre le changement climatique changement et promotion des objectifs de neutralité carbone

Partout dans le monde, les pays accélèrent leur transition énergétique afin de réduire les émissions de gaz à effet de serre. L'énergie solaire, composante essentielle des énergies propres, joue un rôle crucial dans la réalisation de l'objectif de neutralité carbone. Conformément à l'Accord de Paris, la part mondiale des énergies renouvelables doit dépasser 40 % d'ici 2030, et l'énergie solaire deviendra l'une des principales sources d'énergie.

2.2 Sécurité et indépendance énergétiques

Les sources d'énergie traditionnelles (comme le pétrole et le gaz naturel) sont fortement influencées par la géopolitique, tandis que les ressources en énergie solaire sont largement réparties et peuvent réduire la dépendance aux importations d'énergie. Par exemple, l'Europe a diminué sa demande en gaz naturel russe en déployant des centrales photovoltaïques de grande envergure, renforçant ainsi son autonomie énergétique.

2.3 Promouvoir la croissance économique et l'emploi

La chaîne de valeur de l'industrie photovoltaïque comprend de multiples maillons, tels que les matériaux en silicium, les plaquettes de silicium, les batteries, les modules, les onduleurs, les supports et le stockage d'énergie, et a généré des millions d'emplois dans le monde. En Chine, le secteur photovoltaïque emploie directement plus de 3 millions de personnes, et les industries photovoltaïques en Europe et aux États-Unis connaissent également une expansion rapide.

2.4 Électrification rurale et réduction de la pauvreté

Dans les pays en développement, les micro-réseaux photovoltaïques et les systèmes solaires domestiques fournissent de l'électricité aux zones reculées et améliorent les conditions de vie des habitants. Par exemple, en Afrique, les systèmes solaires domestiques ont permis à des dizaines de millions de personnes d'échapper à l'absence d'électricité.

3.Nécessité d'un dispositif de protection contre les surtensions (DPS) dans un système photovoltaïque

3.1 Risques de foudre et de surtension pour les systèmes photovoltaïques

Les centrales photovoltaïques sont généralement installées en plein air (déserts, toits, montagnes, etc.) et sont très vulnérables à la foudre et aux surtensions. Les principaux risques sont les suivants :

- Impact direct de la foudre : un impact direct sur les modules photovoltaïques ou leurs supports, endommageant ainsi l’équipement.

- Foudre induite : L’impulsion électromagnétique de la foudre induit des tensions élevées dans les câbles, endommageant les appareils électroniques tels que les onduleurs et les contrôleurs.

- Fluctuations du réseau : Les surtensions opérationnelles côté réseau (telles que les manœuvres de commutation, les défauts de court-circuit) peuvent être transmises au système photovoltaïque.

3.2 Fonction du dispositif de protection contre les surtensions (SPD)

Les parafoudres sont des équipements essentiels pour la protection contre la foudre et les surtensions dans les systèmes photovoltaïques. Leurs principales fonctions sont les suivantes :

- Limitation des surtensions transitoires : Contrôle des hautes tensions générées par la foudre ou les fluctuations du réseau dans une plage de sécurité.

- Évacuation des surintensités : Diriger rapidement les courants excessifs vers la terre afin de protéger les équipements situés en aval.

- Amélioration de la fiabilité du système : réduction des pannes d'équipement et des temps d'arrêt causés par la foudre ou les surtensions.

3.3 Application des SPD dans les systèmes photovoltaïques

La protection contre les surtensions des systèmes photovoltaïques doit être conçue à plusieurs niveaux :

- Protection côté courant continu (des modules photovoltaïques à l'onduleur) :

- Installez un SPD de type II à l'extrémité d'entrée de la chaîne pour éviter les surtensions induites par la foudre et les surtensions de fonctionnement.

- Installez un SPD de type I + II à l'extrémité d'entrée CC de l'onduleur pour faire face à la menace combinée de la foudre directe et induite.

- Protection côté CA (de l'onduleur au réseau) :

- Installez un SPD de type II à l'extrémité de sortie de l'onduleur pour empêcher l'intrusion de surtension côté réseau.

- Installer un parafoudre de type III dans l'armoire de distribution pour assurer une protection précise des équipements sensibles.

3.4 Points clés pour le choix des parasurtenseurs

- Adaptation du niveau de tension : La tension de fonctionnement continue maximale (Uc) du SPD doit être supérieure à la tension du système (par exemple, un système photovoltaïque de 1000 Vcc nécessite un SPD avec Uc ≥ 1200 V).

- Capacité actuelle : Le courant de décharge nominal (In) du SPD côté CC doit être ≥ 20 kA et le courant de décharge maximal (Imax) doit être ≥ 40 kA.

- Niveau de protection : L'installation extérieure doit répondre à un indice de protection IP65 ou supérieur, adaptée aux environnements difficiles.

- Normes de certification : Conforme à la norme IEC 61643-31 (norme pour les SPD spécifiques au photovoltaïque) et à la norme UL 1449 et à d'autres certifications internationales.

3.5 Risques potentiels liés à la non-installation d'un SPD

- Dommages matériels : Les appareils électroniques de précision, tels que les onduleurs et les systèmes de surveillance, sont vulnérables aux surtensions et les coûts de réparation sont élevés.

- Pertes de production d'électricité : Les impacts de foudre provoquent des arrêts de réseau, affectant les bénéfices de la production d'électricité.

- Risque d'incendie : Une surtension peut déclencher des incendies électriques, ce qui représente une menace pour la sécurité de la centrale électrique.

4. Mondial Tendances du marché des protecteurs de surtension photovoltaïques

4.1 Croissance de la demande du marché

Avec l'essor rapide des installations photovoltaïques, le marché des parafoudres a lui aussi connu une forte croissance. On prévoit que le marché mondial des parafoudres photovoltaïques dépassera les 2 milliards de dollars américains d'ici 2025, avec un taux de croissance annuel composé (TCAC) de 15 %.

4.2 Orientation de l'innovation technologique

- Parafoudre intelligent : Équipé de fonctions de surveillance du courant et d'alarme de défaut, et prenant en charge le fonctionnement à distance.

- Niveaux de tension plus élevés : les parafoudres avec des tensions nominales plus élevées (telles que 1500 V) sont devenus la norme.

- Durée de vie prolongée : Utilisation de nouveaux matériaux sensibles (tels que la technologie composite à base d'oxyde de zinc), améliorant la durabilité des SPD.

4.3 Politique et normes de promotion

- Les normes internationales telles que la CEI 62305 (norme de protection contre la foudre) et la CEI 61643-31 (norme de parafoudre photovoltaïque) exigent que les systèmes photovoltaïques soient équipés d'une protection contre les surtensions.

- La norme chinoise « Spécifications techniques pour la protection contre la foudre des centrales photovoltaïques » (GB/T 32512-2016) stipule clairement les exigences de sélection et d’installation des parafoudres.

5.Conclusion : L’industrie photovoltaïque ne peut se passer de parafoudres.

Le développement rapide de l'industrie photovoltaïque a fortement dynamisé la transition énergétique mondiale. Cependant, les risques liés à la foudre et aux surtensions ne peuvent être négligés. Les parafoudres, garants essentiels du bon fonctionnement des systèmes photovoltaïques, permettent de réduire efficacement les risques de dommages matériels, d'améliorer le rendement de la production d'électricité et d'allonger la durée de vie des installations. À l'avenir, avec la croissance continue des installations photovoltaïques et le développement des réseaux intelligents, les parafoudres performants et fiables deviendront des composants indispensables des centrales photovoltaïques.

Pour les investisseurs photovoltaïques, les sociétés d'ingénierie, d'approvisionnement et de construction (EPC) et les équipes d'exploitation et de maintenance, le choix de parafoudres de haute qualité conformes aux normes internationales est une mesure cruciale pour garantir le fonctionnement stable à long terme de la centrale électrique et maximiser le retour sur investissement.