Fiabilité et durabilité d'un système complexe dédié aux énergies renouvelables : application à un système photovoltaïque

par Rémi Laronde

Thèse de doctorat en Sciences de l'ingénieur

Sous la direction de David Bigaud.

Soutenue en 2011

à Angers .


  • Résumé

    Cette thèse traite l'étude de la fiabilité et de la durabilité des systèmes photovoltaïques (PV). Face à l'absence de retour d'expériences, réaliser une telle étude sous-entend, à la fois, de proposer des procédures expérimentales de qualification basées sur des essais accélérés conduits sur les composants critiques des systèmes PV, et de développer des outils de simulation de la fiabilité de l'assemblage de ces composants constituant un système considéré complexe. Ainsi dans un premier temps, nous nous sommes consacrés à l'étude de la fiabilité des modules PV. Une méthodologie originale basée sur les essais de dégradation accélérée nous a permis d'estimer la fiabilité de ces composants sous leurs deux modes prédominants de défaillance que sont la corrosion et la décoloration de l'encapsulant. L'originalité réside dans la prise en compte des variabilités des conditions environnementales et sur le couplage des essais accélérés et de dégradation. Un outil a été développé à cet effet. Dans un second temps, nous nous sommes placés à l'échelle des systèmes PV. Nous avons proposé de simuler certains paramètres caractérisant leur sûreté de fonctionnement en s'appuyant sur une représentation du système avec ces différents modes de fonctionnement et de dysfonctionnement (défaillances et dégradation) à l'aide de plusieurs Réseaux de Petri Stochastiques imbriqués sur plusieurs niveaux afin de se situer, pour chaque composant, aux échelles pour lesquelles les modes de défaillance pouvaient être saisis et formulés. Notre travail de thèse permet finalement de donner les bases méthodologiques et les outils de simulations pour qualifier et garantir la durée de vie de systèmes PV.

  • Titre traduit

    Reliability and durability of a complex system dedicated to renewable energy : photovoltaic system application


  • Résumé

    The thesis topic is reliability and durability study of photovoltaic systems. Because of the lack of feedback, to carry out such a study implies both to provide experimental procedures for quali cation based on accelerated life testing conducted on critical components of photovoltaic systems and to develop tools to simulate the reliability of components constituting the complex system. So initially, we dedicated the reliability study of photovoltaic modules (main components of the complex photovoltaic system). An original methodology based on accelerated life testing has allowed us to estimate the reliability of these components in the two main failure modes such as corrosion and discoloration of encapsulant. The originality lies in the consideration of environmental conditions variability (considered stochastic) and the coupling of both the accelerated and degradation tests. A toolbox, PVMODREL (for Photovoltaic Module Reliability) has been developed for this purpose. In a second step, we posted us on the scale of photovoltaic systems. We proposed to simulate some parameters characterizing their dependability (including reliability, availability, durability) based on a representation of the system with these di erent modes of operation and dysfunction (both instantaneous failure that degradation over time). We used stochastic Petri networks nested on several levels to be situated, for each component, at scales for which failure modes could be seized and made. Finally, the thesis can provide both the basic methodology and simulation tools to describe and ensure the lifetime of photovoltaic systems.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (xv-173 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliographie p. 143-151

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  • Bibliothèque : Université d'Angers. Service commun de la documentation. Section Lettres - Sciences.
  • Disponible pour le PEB
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