Électricité PV et Évaluation de la ressources solaire

Gestionnaire de projet : Yves Poissant
Centre de la technologie de l’énergie CANMET - Varennes
Introduction
Le Centre de la technologie de l’énergie CANMET-Varennes (CTEC-Varennes) et le Service
Météorologique d’Environnement Canada (SMC) ont collaboré pour combler certaines lacunes au niveau
de la connaissance de la ressource solaire canadienne, et pour évaluer le potentiel de production
d’électricité de technologies photovoltaïques (PV) novatrices dans différentes conditions climatiques
canadiennes. Trois stations météorologiques sont maintenant opérationnelles et font l’acquisition de
données à la minute pour toutes les composantes du rayonnement solaire incident, l’une des stations mesure
également la production d’électricité de différents modules PV. De plus, des cartes du potentiel PV et de la
ressource solaire du Canada ont été développées et sont maintenant disponibles sur l’Internet. Finalement,
le potentiel de production d’électricité des systèmes PV intégrés aux bâtiments a été évalué pour l’ensemble
du Canada, ainsi que les réductions d’émissions de gaz à effet de serre associées.
Activités et Résultats
Le CTEC-Varennes et le SMC ont collaboré pour mettre sur pied des plateformes météorologiques qui
mesurent toutes les composantes de la radiation solaire par l’entremise de différents instruments
scientifiques (pyranomètres, spectroradiomètres et pyrhéliomètres) (Fig. 1). Trois stations sont maintenant
en fonction et font l’acquisition de données à chaque minute à Varennes, QC; Egbert, ON; et Bratt’s Lake,
SK. La station à Varennes est aussi équipée d’un appareil qui mesure la performance de multiples modules
PV issus de technologies novatrices. Les données ainsi acquises fourniront de l’information sur la
production d’électricité annuelle de systèmes PV en fonction de leur emplacement et du type de
technologie, et seront utiles pour la validation de modèles sur la ressource solaire.
Par ailleurs, des cartes du potentiel PV et de la ressource solaire au Canada ont été développées par le
Service Canadien des Forêts (SCF) en collaboration avec le CTEC-Varennes (Fig. 2). Les cartes sont
maintenant disponibles sur l’Internet au : https://glfc.cfsnet.nfis.org/mapserver/pv/index_f.php [3].
Les cartes ont été dévoilées le 3 novembre 2006 à Ottawa durant la conférence annuelle du « Canadian
Solar Industries Association » (CANSIA). Les cartes présentent des estimés de la quantité d'électricité
pouvant être produite par des systèmes photovoltaïques et de l'ensoleillement global quotidien moyen pour
tout emplacement au Canada. Les cartes sont disponibles pour chaque mois ainsi que sur une base annuelle,
selon six orientations différentes, incluant une orientation qui poursuit le soleil et des orientations fixes
tournées vers le sud et inclinées à un angle équivalent à la latitude et complètement à la verticale. Une base
de données municipale incluant plus de 3500 municipalités canadiennes vient complémenter la carte.
Les cartes et la base de données municipale constituent d'importants nouveaux outils qui permettent aux
usagers d'estimer rapidement le potentiel photovoltaïque à travers le Canada, ainsi que ses variations en
fonction de l’emplacement, du temps de l'année et de l'orientation des panneaux photovoltaïques. Le
développement des cartes et les modèles scientifiques utilisés ont été présentés à la conférence annuelle
SESCI 2006, et un article a été publié dans le compte rendu de la conférence [1].
Finalement, le potentiel de production d’électricité des systèmes photovoltaïques intégrés aux bâtiments
(PVIB) a été évalué pour l’ensemble du Canada et pour chaque province, ainsi que pour quelques
municipalités figurant comme études de cas. Les estimés de production d’électricité ont été comparés aux
données correspondantes sur la consommation d’électricité pour chaque région géographique/parc de
bâtiments considéré. Les émissions de gaz à effet de serre qui seraient ainsi évitées ont également été
calculées. Les résultats témoignent d’un potentiel inexploité considérable pour le PVIB au Canada
(Tableau 1). Pour le parc combiné d’édifices résidentiels et commerciaux/institutionnels au Canada, envi-
ron 29% des 246 TWh consommés annuellement pourraient être fournis par des systèmes PV, et des émissions
associées de 23 mégatonnes de gaz à effet de serre pourraient être évitées. Cette production correspond à une
puissance photovoltaïque d’environ 73 000 MW. Les résultats de cette étude ont été présenté lors de la conférence
SESCI 2006 et publiés dans le compte rendu de la conférence [2]
Discussion & Prochaines Étapes
Des études supplémentaires et des campagnes d’acquisition de données sont encore nécessaires pour dresser un
portrait plus complet de la ressource solaire et du potentiel de production d’électricité PV au Canada. Un futur projet
pourrait utiliser des données d’ensoleillement, notamment celles acquises lors du projet ci-dessus, pour valider les
prévisions solaires générées comme sous-produit des prévisions du Centre Météorologique Canadien. Les prévisions
solaires pourraient ensuite être utilisées pour développer des prévisions de production d’électricité PV. De telles
prévisions sont essentielles pour l’intégration fiable et à grande échelle de systèmes PV aux réseaux électriques,
pour le commerce d’électricité PV et pour le développement de stratégies de gestion de la demande. Puisque le
marché relié au réseau constitue le plus grand marché pour les systèmes PV, la croissance soutenue de l’industrie PV
canadienne de 200 millions de dollars requiert que des outils de prévision PV soient développés avant que la
pénétration PV sur les réseaux électriques devienne substantielle.
De plus, quoique les modules PV jouent un rôle crucial dans la production d’électricité PV, l’opération des systèmes
PV dépend aussi de la performance des autres composantes des systèmes. Une base de données de systèmes PV
canadiens pourrait s’avérer une source d’information précieuse pour mieux cerner les aspects pratiques de
l’opération des systèmes PV à travers le pays.
Budget
T&I
Autres sources
fédérales
461k
55k
Contributions externes
en nature
Argent externe
400k
165k
Effet de levier
134%
Équipe du projet
-
Y. Poissant, CTEC-Varennes, NRCan
S. Pelland, CTEC-Varennes, NRCan
B. McArthur, SMC, Env. Canada
D. Halliwell, SMC, Env. Canada
J. Morley, SMC, Env. Canada
Abboud, SMC Env. Canada
D. McKenney, Centre de Foresterie des Grands Lacs, RNCan
K. Lawrence, Centre de Foresterie des Grands Lacs, RNCan
K. Campbell, Centre de Foresterie des Grands Lacs, RNCan
P. Papadopol, Centre de Foresterie des Grands Lacs, RNCan
IEA PVPS Task 2 : Operational Performance, Maintenance and Sizing of PV Power Systems
IEA Solar Heating and Cooling Programme Annex 36 : Solar Resource Knowledge Management
Spheral Solar Power
K. Leetham, Bureau d’Environnement de la Ville de Toronto
Références et Publications
[1]. Pelland, S., McKenney, D. W., Poissant, Y., Morris, R., Lawrence, K., Campbell, K. et Papadopol, P. 2006. The
Development of Photovoltaic Resource Maps for Canada, Compte rendu de la conférence annuelle 2006 du Solar
Energy Society of Canada (SESCI), Montréal, Canada, Août 2006.
[2]. Pelland, S. et Poissant, Y., An Evaluation of the Potential of Building Integrated Photovoltaics in Canada,
Compte rendu de la conférence annuelle 2006 du Solar Energy Society of Canada (SESCI), Montréal, Canada, Août
2006.
[3]. Site Web du Centre de Foresterie des Grands Lacs, https://glfc.cfsnet.nfis.org/mapserver/pv/index_f.php ,
Cartes d’ensoleillement et du potentiel d’énergie solaire photovoltaïque du Canada, 11 octobre, 2007.
[4]. McKenney, D. W., Pelland, S., Poissant, Y., Morris, R., Hutchinson, M., Papadopol, P., Lawrence, K. et
Campbell, K., 2006. Spatial Insolation Models for Photovoltaic Energy in Canada, en cours de révision par le
journal Solar Energy.
Figure 1 — Modules PV et plateformes météorologiques.
Figure 2 — Carte du potentiel photovoltaïque annuel au Canada pour des systèmes PV orientés vers le sud avec une
inclinaison des panneaux PV égale à la latitude de l’emplacement.
Tableau 1. Potentiel PVIB résidentiel par ménage pour le Canada et les provinces.
Région
Alberta
Saskatchewan
Québec
Ontario
Manitoba
ÎPÉ
Terre-Neuve/
Labrador
Nouvelle-Écosse
NouveauBrunswick
ColombieBritannique
Territoires
Canada
Emprise
au sol
(m2)
Production
annuelle
d’électricité
(MWh)
Utilisation
annuelle
d’électricité
(MWh)
4.73
4.99
4.33
4.22
4.55
4.06
105
98
102
102
100
100
7.2
7.1
6.4
6.2
6.5
5.9
7.0
8.0
22.3
11.8
15.1
3.2
Production
d’électricité/
Utilisation
d’électricité (%)
103
88
29
53
43
181
3.39
97
4.8
17.9
3.92
97
5.5
4.19
93
3.80
3.67
Ensoleillement
quotidien moyen
pour inclinaison
= latitude
(kWh/m2)
Intensité
d’émission
de GÉS
(kg/kWh)
Réductions
annuelles
d’émissions
de GÉS
(tonnes)
0.911
0.84
0.0088
0.272
0.0305
1.12
6.6
6.0
0.056
1.7
0.20
6.6
27
0.0211
0.10
11.8
46
0.759
4.2
5.6
19.3
29
0.433
2.4
112
6.1
11.5
53
0.0209
0.13
107
103
5.7
6.3
10.7
13.6
53
46
0.255
1.5
1.9