Comprendre les charges mécaniques des modules photovoltaïques

Les valeurs de charges mécaniques indiquées sur les fiches techniques des modules photovoltaïques, (telles que 5400Pa / 2400Pa), correspondent à la capacité du panneau à résister aux charges externes, principalement dues au vent et à la neige.

Ces charges sont liées aux tests de la norme IEC 61215: 2021, qui impose ces résistances minimales aux modules photovoltaïques. 

Dans notre exemple : 

5400 Pa : Charge de pression (face avant du panneau) représentant la charge maximale due à l’accumulation de neige, ce qui correspond à une couche de 1 à 1,5m de neige sur le module. 
 

2400 Pa : Charge de dépression (face arrière du panneau) simulant la force exercée par des vents forts, pouvant soulever le module, cela correspond à un vent d’environ 130 à 150 km/h, selon la configuration de montage. 

 À noter : certains fabricants proposent des résistances à des charges supérieures (6000Pa/4000Pa par exemple). 

Ces valeurs sont importantes pour garantir la durabilité et la sécurité des panneaux selon l’environnement d’installation :

• En régions montagneuses, une résistance élevée à la pression (neige).

• En zones cycloniques, une résistance élevée à la dépression (vent). 

   

Chaque projet implique un calcul de charge mécanique, qui est effectué pour vérifier que la structure est correctement dimensionnée pour recevoir les modules. 

Les charges sont plus ou moins importantes en fonction de la localisation du projet mais aussi de l'environnement proche. 

La résistance mécanique des modules photovoltaïques est testée selon la norme IEC 61730:2021
Les fabricants soumettent leurs panneaux à différents tests pour valider leur résistance.

Dans ce contexte, les modules photovoltaïques sont soumis à des tests de charge statique en pression et en dépression afin de simuler des conditions extrêmes :

• Une pression de 5400 Pa est appliquée sur la face avant pour reproduire le poids de la neige.

• Une dépression de 2400 Pa est ensuite exercée sur la face arrière pour simuler l'effet du vent.

   

Ces contraintes sont répétées sur 3 cycles complets, à raison d’1 heure par phase.

À l’issue de chaque cycle, une inspection visuelle s’assure de l'absence de défauts (fissures, déformations...). Enfin, un test électrique vérifie que la puissance du module n’a pas chuté de plus de 5 %.

La norme IEC 61215-2:2021 introduit également des tests de charge dynamique, en complément des tests statiques 

Cela implique des cycle de pression/depression, qui peuvent aller de ±1000 Pa (standard), jusqu’à ±5400 Pa.
Et cela pendant 1000 cycles (c’est le minimum prescrit dans la norme de 2021), qui durent chacun 4 secondes.
Puis on applique le même protocole de vérification (visuel, électrique) que le test statique.

Les deux tests sont complémentaires : 

• Le test statique vérifie si un module survit à une charge extrême ponctuelle.
• Le test dynamique vérifie s’il résiste à une charge répétée, réaliste et cumulative.

Test Load (Charge de test) : C’est la charge appliquée au module pendant les tests en laboratoire, généralement plus élevée que la charge réelle attendue en conditions normales d’installation. Elle permet de s’assurer que le module peut supporter des conditions extrêmes sans défaillance immédiate.

Design Load (Charge de conception) : C’est la charge maximale que le module est conçu pour supporter de manière sécurisée sur le long terme en conditions réelles. Elle est souvent inférieure à la charge de test pour intégrer un facteur de sécurité.

En général, on a l'égalité : Test load = 1,5 x design load. 

En bref, le test load est une vérification en laboratoire, tandis que le design load représente les conditions réelles d’utilisation avec une marge de sécurité.  

À noter : en général, la garantie fabricant porte sur les designs load. 

Consultez le manuel de montage du fabricant pour connaître les réelles charges supportées par le module selon la méthode de montage !

Méthode de montage et manuel d'installation :

• La configuration, le positionnement des pinces, le nombre de pinces et leur largeur doivent être en conformité avec le manuel d'installation du fabricant. 

   

ELS (Etat limite du système) : 

• Dans le développement d'un projet, les charges mécaniques figurant dans le manuel d'installation sont les seuils de résistance à ne pas dépasser pour garantir que le système reste en-deçà de son ELS. 

Les valeurs de charges mécaniques des modules photovoltaïques sont cruciales pour assurer la durabilité des installations en fonction des conditions climatiques. En tenant compte des facteurs influents (matériaux, fixation, environnement, certifications et vieillissement), il est possible de choisir des modules adaptés aux besoins spécifiques de chaque projet. Et surtout, consultez le manuel de montage du fabricant pour connaître les réelles charges supportées par le module selon la méthode de montage que vous avez choisie.