Pourquoi les modules Light Design devancent les modules flexibles pour les toits C&I

Les modules flexibles ont été promus pour les toits à faible charge et sont fréquemment utilisés dans des projets commerciaux tels que les musées et les usines. Ils résolvent le problème du poids mais introduisent de nouveaux risques en termes de performances, de garanties, de performances thermiques et de conformité au vent et au feu.
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Comment les modules flexibles se comparent-ils aux modules ultralégers tels que le Hi-MO X10 Guardian Light Design ?

Que sont les modules flexibles ?

Les panneaux flexibles et pliables sont des laminés fins et légers qui produisent de l'électricité. En moyenne, les panneaux flexibles typiques ont une épaisseur d'environ un pouce et pèsent environ six livres, soit environ 2,7 kilogrammes par panneau. Ils peuvent fléchir à environ 30 degrés, ce qui leur permet de suivre des surfaces courbes ou inégales. Pour le segment résidentiel, ils conviennent aux toits des fourgonnettes et des remorques, aux ponts de bateaux ou à d'autres applications mobiles. Les applications C&I utilisent principalement des modules solaires flexibles là où les modules classiques ne peuvent pas, ou ne peuvent que difficilement, être installés en raison de contraintes de forme ou de poids.

Qu'est-ce qui est considéré comme « flexible » sur les toits
Les options photovoltaïques légères pour les toits C&I se répartissent généralement en deux catégories :

1. Modules en silicium cristallin sans verre, construits sur des fonds composites, qui réduisent considérablement le poids et peuvent être montés à l'aide de pinces classiques. Certains modèles permettent un montage adhésif, bien que le serrage reste standard pour des raisons de sécurité et de remplacement. Ce segment est devenu la solution légère dominante du marché.
2. Les stratifiés à couche mince tels que le CIGS, qui sont flexibles et peuvent être appliqués directement sur des toitures métalliques ou à membrane. Cependant, en raison de la baisse de la production et de la disponibilité limitée, le CIGS est désormais une technologie de niche par rapport au silicium cristallin léger.

La combinaison de pinces pour modules flexibles est courante. Les systèmes exclusivement adhésifs n'ont pas été développés en Europe pour des raisons de sécurité, de maintenance et d'assurance. De plus, pour les propriétaires de C&I, il est essentiel de pouvoir remplacer un module ou prouver la sécurité incendie à long terme. C'est pourquoi la plupart des modules légers en silicium cristallin courants sont aujourd'hui conçus pour être montés par pince, les adhésifs restant une niche. L'installation est donc simple. Mais cette commodité s'accompagne de compromis.

Pourquoi certaines entreprises pensent que les modules flexibles sont une option

Les études de cas de fournisseurs et les présentations de l'industrie ont donné l'impression que le photovoltaïque flexible est la solution idéale pour les toits fragiles ou en tôle mince. D'autres acteurs du marché proposent également des articles sur C&I Unlock lors de manifestations commerciales, renforçant ainsi l'idée selon laquelle « légèreté rime avec flexibilité ». L'intérêt est réel car de nombreux bâtiments C&I sont confrontés à des limites structurelles. Un examen plus approfondi révèle que les modules flexibles constituent rarement un choix viable pour les installations C&I.

Les petits caractères qui font de la flexibilité un mauvais choix en matière de C&I

Le photovoltaïque flexible semble pratique, mais pour les toits commerciaux européens, les détails ne s'additionnent pas : une efficacité des modules inférieure, des températures de fonctionnement plus élevées, des caractéristiques mécaniques plus faibles et des garanties plus courtes mettent toutes les chances de votre côté pour des performances rentables et durables. Les assureurs et les organismes de normalisation exigent une protection au niveau du système contre le vent, la grêle et le feu, une exigence que de nombreuses offres flexibles ne respectent pas.
La conception de l'éclairage Hi-MO X10 Guardian de LONGi est conçue pour répondre à ces attentes en matière de C&I, avec une efficacité accrue, des charges plus fortes, un meilleur comportement des points chauds et de longues garanties, sans demander aux propriétaires de bâtiments d'accepter des risques supplémentaires.
Voici comment les avantages des modules flexibles se comparent aux alternatives rigides, en particulier le Hi-MO X10 Guardian Light Design.

Un montage serré permet aux modules flexibles de fonctionner à plus chaud et de réduire leur rendement

Les modules flexibles sont placés directement sur le toit, avec peu ou pas d'espace libre, de sorte que le toit se réchauffe au soleil et transfère cette chaleur directement au module, sans aucun espace permettant à l'air de déplacer la chaleur qui s'accumule. Les modules rigides montés par pince maintiennent un espace plus grand, souvent de 10 à 15 cm, ce qui limite cette accumulation de chaleur. Une température de fonctionnement plus élevée réduit non seulement la production en journée, mais augmente également le risque de points chauds et accélère le vieillissement des plastiques, des soudures et des connexions au fil du temps. La plupart des modèles flexibles ont un coefficient de température d'environ −0,33 à −0,40 % par °C, de sorte que chaque augmentation de 10 °C réduit d'environ 3 à 4 % de la puissance disponible, et sur les toits chauds en été, les cellules peuvent fonctionner de 20 à 30 °C au-dessus des conditions d'essai, ce qui signifie environ 6 à 12 % de perte supplémentaire lorsque vous avez le plus besoin d'énergie.

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En revanche, le Hi-MO X10 Guardian Light Design est monté par pince sur des rails standard avec un serrage du cadre long et du côté A à l'aide de pinces intermédiaires et d'extrémité approuvées, maintenant un espace de toit défini. Son coefficient de température Pmax est de − 0,26 % par °C, ce qui limite la chaleur estivale sur la puissance de sortie. En outre, l'architecture de contact arrière HPBC 2.0 comprend une technologie d'optimisation de l'ombrage et une conception à faible conduction qui abaisse la température des points chauds d'environ 28 % et permet aux cellules ombragées de récupérer plus de 70 % d'énergie en plus par rapport aux conceptions conventionnelles, améliorant ainsi la sécurité et le rendement sur les toits C&I très fréquentés. Associées à un indice de résistance au feu IEC, ces caractéristiques font de Light Design le choix le plus froid, le plus sûr et le plus rentable pour les toits européens.

Les modules flexibles ont un rendement énergétique inférieur : la technologie des modules définit l'efficacité et la puissance de sortie

Les modules flexibles utilisent soit des cellules CIGS à couche mince, soit des cellules cristallines ultrafines sur des supports en polymère. Des revues et des études de terrain récentes placent les modules CIGS flexibles dans une plage d'efficacité généralement comprise entre 15 et 18 %, tandis que les modules flexibles cristallins sans verre atteignent environ 19 %. L'efficacité se traduit directement par la puissance du toit, 15 à 19,5 %, soit environ 150 à 195 W par mètre carré.
En revanche, le module Light Design à verre unique atteint une efficacité de 24,8 % et une production d'environ 250 W/m². En termes simples : les formats flexibles partent d'un plafond technique plus bas et fournissent moins de watts sur la même surface de toit, ce qui se traduit par une réduction du kWh au cours de la première année et de la durée de vie sur les toits C&I à espace restreint.

Les modules flexibles offrent une résilience mécanique limitée lorsqu'ils sont exposés à des charges de neige, au soulèvement du vent et à la grêle

Les modules flexibles sont plus légers, mais ils sont également plus faciles à plier, à bosseler et à contusionner. Nombre d'entre eux ne sont évalués qu'à environ 2400 Pa pour la charge statique, ce qui laisse peu de marge de sécurité lorsque l'Europe connaît de fortes chutes de neige ou des vents violents. Lors de fortes tempêtes de grêle, qui peuvent provoquer la formation de pierres de 30 à 50 mm dans la région DACH (20 à 30 mm plus fréquentes lors d'événements violents), les surfaces minces en polymère sont plus sujettes aux dommages causés par les chocs et à la fissuration de surface.

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Les vents violents ajoutent un autre risque : en cas de soulèvement, sur les bords et les coins du toit, les forces d'aspiration tentent de détacher les modules. Selon les normes européennes de conception du vent, les zones de bord et d'angle des toits peuvent subir des pressions de soulèvement d'environ 1 500 à 3 000 Pa, selon la hauteur, l'emplacement et la catégorie d'exposition du bâtiment. Saison après saison, ce mouvement peut fatiguer les cellules et les conducteurs, desserrer les fixations et transformer de petits problèmes en défaillances plus graves et en réparations.

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Le Hi-MO X10 Guardian Light Design est conçu pour supporter des charges réelles sur le toit, testé à 5 400 Pa à l'avant et à 2 400 Pa à l'arrière, et résiste à un impact de grêle de 25 mm à 23 m/s, offrant ainsi une marge de manœuvre confortable en cas de fortes chutes de neige et de tempêtes sur les toits européens C&I. Malgré la faible charge propre, environ 16,3 kg par module, soit environ 7,2 kg/m², le châssis et l'empilage renforcé préservent leur rigidité pour le trafic de service et les longues portées.

Le risque de point chaud associé aux modules flexibles est réel : la mi-ombre peut devenir dangereusement chaude

L'ombrage partiel des toits par les parapets, les évents ou les antennes peut créer des points chauds où la température locale des cellules dépasse 100 °C, voire avoisine les 130 °C. Ces températures élevées accélèrent la dégradation des matériaux et, si elles ne sont pas gérées, peuvent augmenter le risque de problèmes de sécurité, notamment d'incendie. Des études indépendantes et des rapports PVPS de l'AIE (Programme des systèmes d'alimentation photovoltaïques de l'Agence internationale de l'énergie) ont documenté ces effets sur différentes technologies photovoltaïques.
Cette contrainte thermique répétée fait cuire les plastiques et affaiblit les joints de soudure, ce qui peut entraîner une perte de puissance permanente, des pannes de diodes de dérivation et des dommages à l'isolation, et dans le pire des cas, des défauts d'arc et des incendies.

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La conception à contact arrière HPBC 2.0 de LONGi intégrée au module Light Design résout le problème en réduisant la température des points chauds d'environ 28 % et en récupérant environ 70 % d'énergie en plus sous un ombrage identique à celui des cellules conventionnelles, ce qui signifie un rendement plus sûr et plus stable sur les toits C&I complexes.

Dégradation : la chaleur et le stress accélèrent les pertes dans les modules flexibles - les couches minces vieillissent plus rapidement

Les modules flexibles présentent au départ un inconvénient en termes de stabilité pendant toute leur durée de vie : les études de terrain montrent que les couches minces et les empilements riches en polymères se dégradent davantage et se propagent plus largement, souvent entre environ 0,7 et 1,0 % par an, avec des plages publiées allant d'environ 0,5 % à environ 2 % par an en fonction de la génération du produit, du montage et du climat. À titre de comparaison, les modules rigides et légers à façade vitrée se dégradent généralement d'environ 0,5 à 0,6 % par an, comme les modules cristallins standard utilisés dans les études de grande envergure.
Le Hi-MO X10 Guardian Light Design est assorti d'une garantie de performance de 30 ans qui garantit environ 99 % après la première année et entre 88 et 89 % la 30e année, ce qui correspond à environ 0,35 % par année après la première année. Sur une durée de vie de 25 à 30 ans, ce profil se traduit par une augmentation de l'énergie délivrée pour les systèmes rigides et légers tels que Light Design.

Les garanties des modules flexibles ne répondent pas aux objectifs de C&I

Pour les modules flexibles, les fiches techniques publiées offrent généralement une garantie produit de 5 à 12 ans et une garantie de puissance linéaire de 25 ans qui prend fin à environ 84 à 85 % de la puissance initiale.
Les modules classiques légers et sans verre sont généralement assortis d'une garantie produit de 10 à 16 ans et d'une garantie de performance linéaire de 25 ans, commençant à environ 98 % la première année et se dégradant d'environ 0,55 % par an, pour se terminer à environ 80 à 85 % du rendement initial.

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Pour les projets C&I prévus sur une période de 25 à 30 ans, cette couverture plus courte et cette baisse de la production garantie à la fin du terme réduisent l'horizon bancable, renforcent les hypothèses des prêteurs et augmentent les réserves pour les remplacements et les temps d'arrêt.
En revanche, le Hi-MO X10 Guardian Light Design offre une garantie produit de 15 ans et une garantie de performance de 30 ans à environ 88,9 % à la 30e année, ce qui correspond mieux aux calendriers d'amortissement et favorise un flux de trésorerie à vie plus prévisible. Des conditions de garantie plus strictes réduisent les risques à vie pour les EPC, les propriétaires et les prêteurs.

Conclusions pour les bâtiments C&I européens

Les modules flexibles ont leur place, mais sur les toits commerciaux réglementés et assurés, ils sont moins performants en termes d'efficacité, de comportement thermique, de caractéristiques mécaniques et de solidité de garantie. Leur faible résistance à la grêle et au vent, leurs garanties de produits plus courtes et leur production en fin de garantie réduisent encore les problèmes de bancabilité.

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Le module LONGi Light Design qui vient d'être lancé offre une véritable solution à faible charge pour ces toits, combinant une plate-forme de contact arrière à haut rendement avec une résistance aux charges mécaniques plus élevée (jusqu'à 5 400 Pa à l'avant et 2 400 Pa à l'arrière), une gestion améliorée des points chauds et une garantie produit de 15 ans avec une garantie de performance de 30 ans. Pour les entreprises possédant des bâtiments de grande envergure tels que des centres logistiques, des entrepôts, des halls de production, des complexes commerciaux, des aéroports ou des sites sportifs, le module fournit un moyen sûr et fiable de libérer de l'espace sur le toit qui, autrement, resterait inutilisé. Associée à des avantages en termes de coûts allant jusqu'à 200 000€ par MW en évitant le renforcement du toit, il s'agit d'une option adaptée à l'usage. Pour les promoteurs, les investisseurs et les propriétaires de bâtiments, cela signifie un kWh plus fiable, une meilleure protection contre les risques et une baisse du coût actualisé de l'électricité pendant toute la durée de vie des actifs.

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