LuSim est conçu pour faciliter l'évaluation du rendement énergétique des systèmes photovoltaïques dans les cas où la géométrie, les matériaux et l'environnement ont un impact important sur la distribution de l'irradiation, les pertes du système et le rendement énergétique qui en résulte. Plutôt que de s'appuyer sur des abstractions simplifiées, il vise à représenter les systèmes photovoltaïques tels qu'ils existent dans des environnements réels, en mettant explicitement l'accent sur la variabilité spatiale et les effets géométriques.
L'approche de la modélisation privilégie la cohérence physique, la transparence des hypothèses et la compatibilité avec les processus d'ingénierie établis. Son développement a été façonné par la recherche appliquée et l'utilisation en tant que consultant, avec un objectif clair de comprendre quand des détails de modélisation supplémentaires influencent les résultats et quand des représentations plus simples restent suffisantes.
LuSim met en œuvre une chaîne complète de simulation du rendement énergétique photovoltaïque dans un cadre unique et cohérent, depuis l'évaluation de l'irradiation jusqu'à la production d'énergie électrique et les pertes du système.
LuSim suit une chaîne complète de modélisation du rendement énergétique des systèmes photovoltaïques, depuis l'évaluation de l'irradiation dans des environnements complexes jusqu'à l'estimation de la puissance électrique et du rendement énergétique au niveau du système. Chaque étape de la simulation est basée sur des pratiques d'ingénierie établies et s'appuie sur des modèles scientifiquement validés.
La modélisation de l'irradiation à haute résolution dans des environnements 3D complexes constitue la base physique de la simulation. Cette irradiation est convertie en puissance électrique et en rendement énergétique à l'aide de modèles de performance photovoltaïque qui tiennent compte du comportement des modules, des effets de la température et des pertes au niveau du système. Une attention particulière est accordée au maintien de la cohérence tout au long de la chaîne de modélisation, en veillant à ce que les hypothèses formulées à un stade donné restent compatibles avec les étapes suivantes.
LuSim intègre une combinaison de bibliothèques open source et de modèles décrits dans la littérature scientifique. Des outils open source tels que pvlib sont utilisés le cas échéant pour garantir la transparence et l'alignement sur les pratiques validées par la communauté. Lorsque des modèles pertinents sont décrits dans la littérature mais ne sont pas disponibles sous forme d'implémentations open source prêtes à l'emploi, ils sont implémentés directement dans LuSim sur la base de leurs formulations publiées.
LuSim intègre une combinaison de bibliothèques open source et de modèles décrits dans la littérature scientifique. Des outils open source tels que pvlib sont utilisés le cas échéant pour garantir la transparence et l'alignement sur les pratiques validées par la communauté. Lorsque des modèles pertinents sont décrits dans la littérature mais ne sont pas disponibles sous forme d'implémentations open source prêtes à l'emploi, ils sont implémentés directement dans LuSim sur la base de leurs formulations publiées.
En s'appuyant sur des modèles évalués par des pairs plutôt que sur des formulations propriétaires, LuSim garantit la cohérence avec les connaissances scientifiques actuelles tout en préservant la flexibilité dans la sélection des modèles. Chaque étape de la simulation du rendement énergétique de l'énergie photovoltaïque est définie par sa validité scientifique et sa pertinence par rapport au problème traité.
Aucune approche de modélisation n'est universellement optimale. LuSim a été conçu pour les cas où les effets géométriques et la variabilité spatiale ne peuvent être négligés.
Son champ d'application et ses hypothèses sont explicitement définis, ce qui permet aux utilisateurs de comprendre où l'approche apporte une valeur ajoutée et où des méthodes plus simples peuvent suffire. Cette clarté est essentielle pour interpréter correctement les résultats et les intégrer dans des processus plus larges d'ingénierie et de finance.
En rendant les limitations explicites plutôt qu'implicites, LuSim favorise des choix de modélisation éclairés plutôt que l'utilisation d'une boîte noire.
LuSim ne vise pas à remplacer toutes les méthodes de simulation photovoltaïque existantes. Il les complète en traitant les cas où les hypothèses géométriques simplifiées ne sont plus adéquates.
Par rapport aux approches de traçage de rayons, la méthodologie de facteur de vue basée sur le GPU adoptée dans LuSim offre un équilibre différent entre les détails physiques et le coût de calcul. Elle est donc particulièrement bien adaptée à l'exploration systématique de la conception, aux analyses multiparamétriques et aux études d'incertitude dans des environnements complexes.
Le choix de l'approche de modélisation doit toujours être guidé par la nature du système et les questions à traiter.
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