Les solutions

Plaquette SESA – FR


Mesure de la ressource solaire

SESA propose un système de vision à grand angle de champ, dit sky imager, unique en son genre permettant de mesurer les 3 composantes du rayonnement solaire (DHI pour Diffuse Horizontal Irradiance, GHI pour Global Horizontal Irradiance et DNI pour Direct Normal Irradiance).

De par ses caractéristiques techniques (calibration du sky imager, images haute résolution/haute dynamique), le système permet également d’estimer avec une grande précision le GTI (pour Global Tilted Irradiance) qui est la composante d’intérêt de nombreuses centrales solaires (notamment photovoltaïques et thermiques).


Innovation

SESA a l’exclusivité d’exploitation d’un brevet d’invention du CNRS. Nous utilisons un procédé qui exploite à la fois les images fournies par un sky imager et les mesures issues d’un pyranomètre pour estimer avec précision les 3 composantes du rayonnement solaire.

Robustesse et précision

L’instrumentation développée est dépourvue de tout dispositif mobile (e.g. un pyrhéliomètre monté sur un suiveur solaire pour la mesure du DNI ou l’utilisation d’une boule d’ombrage pour la mesure du DHI). Elle présente l’avantage de limiter drastiquement les besoins (financiers et humains) en matière de maintenance et d’entretien tout en maintenant une excellente précision dans les mesures.

Exemple d’estimation du DNI s’appuyant sur les principes décrits par le brevet d’invention FR1758549/WO2019053232
Sky imager

Le sky imager utilisé par SESA permet de « capturer » la totalité de la voûte céleste à l’aplomb du site d’intérêt. Il est le fruit de travaux menés de longue date par le laboratoire PROMES-CNRS : six versions de l’instrument se sont succédées, pour, à ce jour, 24 systèmes déployés, à des fins de recherche, dans trois pays (France, Espagne et Singapour). Aujourd’hui le sky imager est commercialisé par la société française PROMECA avec laquelle SESA entretient une forte collaboration.


Génération d’images à haute dynamique

La génération d’images HDR par le sky imager préserve l’information dans la région circumsolaire. La détection des masses nuageuses dans cette région de l’image est essentielle car elles influent de façon significative sur la variabilité de la ressource solaire.

Auto-calibration

L’auto-calibration géométrique du sky imager est fondée sur la comparaison entre la position du Soleil tel que détecté sur l’image et sa position théorique. Cette auto-calibration, inédite pour un instrument de ce type, simplifie grandement son déploiement sur site. Il s’agit d’une étape clé du développement d’algorithmes pour la prévision de la ressource solaire.

Prévision multi-horizon de la ressource solaire

Les prévisions localisées de la ressource solaire que nous proposons sont fondées sur l’utilisation d’une instrumentation spécifique installé sur le champ solaire, de modèles de connaissances physiques et l’utilisation d’outils issus du domaine de l’IA.


À la pointe de l’état de l’art

Les solutions logicielles développées reposent sur des algorithmes à coût calculatoire maîtrisé ayant démontré leur pertinence dans diverses publications scientifiques en matière de prévision de la ressource solaire. Nos logiciels utilisent des algorithmes fondés sur une combinaison inédite d’outils (issus de l’identification des systèmes, du traitement du signal et de l’image et de l’intelligence artificielle) offrant une précision à la pointe de l’état de l’art

Approche novatrice

Cette instrumentation, robuste et innovante par la combinaison de plusieurs types d’instruments, s’affranchit des principaux verrous scientifiques et techniques auxquels les solutions matérielles développées à des fins de prévision spatio-temporelle de la ressource solaire doivent faire face.

Les solutions matérielles et logicielles que nous vous proposons s’adaptent à vos besoins en terme de performance, d’intégration et de coût.

Prévision à court terme

Le modèle de prévision développé par SESA permet de prévoir à court terme les 3 composantes du rayonnement solaire (GHI, DNI et DHI) et de l’éclairement dans un plan incliné (GTI). Il s’applique pour des horizons temporels infra-horaires et pour des superficies pouvant aller jusqu’à 10 000 m².

Ce type de prévision est fondé sur l’exploitation des images HDR du sky imager, l’utilisation de modèles de connaissances physiques et des outils issus du domaine de l‘Intelligence Artificielle.

Prévision Multi-Horizon

Le modèle de prévision développé par SESA permet de prévoir, dans le temps et l’espace, l’éclairement global horizontal (GHI) sur des horizons plus lointains. Il s’appui sur une combinaison de cartographies de la ressource solaire, de modèles de connaissances et d’outils issu de l’Intelligence Artificielle. Ce type de prévision est adapté à des échelles de centrales solaires pouvant aller jusqu’à 2 km² et y déployant un sky imager et un réseau de pyranomètres.

Le sky imager permet d’améliorer les outils statistiques développés en intégrant des données exogènes atmosphériques pertinentes.

Observations du ciel et caractéristiques atmosphériques

Les solutions proposées sont innovantes par leurs caractéristiques multifonctionnelles. Au-delà de la prévision de la ressource solaire ou de la production solaire d’une centrale, l’observation du ciel à partir d’une caméra à grand angle de champ permet de collecter des caractéristiques atmosphériques pertinentes pour évaluer le potentiel solaire d’un futur site d’implantation.

L’utilisation de la caméra rend possible la détection et l’évaluation du mouvement des masses nuageuses dont l’étude apporte des informations précieuses pour optimiser l’orientation des centrales solaires. Le trouble atmosphérique peut également être estimé pour fournir des renseignements sur la présence de polluants dans l’air ayant un influence sur le rayonnement solaire incident.

La génération de cartes de distribution de l’éclairement du ciel à l’aplomb du site de production est également une caractéristique rendue possible par la caméra. L’étude statistique de ces cartes d’éclairements sur plusieurs mois d’enregistrement de données présente un grand intérêt pour trouver l’orientation optimale des panneaux solaires.


Caractéristiques mutifonctionnelles

Ainsi les solutions développées répondent à des besoins multiples sur l’ensemble des étapes de la vie d’une centrale solaire, de l’évaluation du potentiel solaire de son site jusqu’à sa phase d’exploitation.

Monitoring de la couverture nuageuse
Exemple de distribution du GHI sur la demi-sphère au-dessus de la caméra
issu de plusieurs mois d’acquisition (Alméria, Espagne)