Téléchargez comme PPT, PDF, TXT ou lisez en ligne sur Scribd
Télécharger au format ppt, pdf ou txt
Vous êtes sur la page 1/ 41
CONCEPTION D’UN SYSTEME
PHOTOVOLTAÏQUE AUTONOME
• Les systèmes solaires autonomes
• Méthode de conception.
• Étude de cas.
• Présentation système didactique.
Les systèmes solaires autonomes
• Système solaire domestique SHS
• Système à onduleur autonome
• Systèmes hybrides Système solaire domestique SHS Système à onduleur autonome Système à onduleur autonome •Systèmes hybrides
Systèmes hybrides Systèmes hybrides Méthode de conception
• Étape 1 – Évaluation des besoins;
• Étape 2 – Énergie solaire récupérable;
• Étape 3 – Définition des modules PV;
• Étape 4 – Dimensionnement du stockage;
• Étape 5 – Dimensionnement du régulateur;
• Étape 6 – Plan de câblage.
Disponibilité des matériels Étape 1 Choix des récepteurs
Étape 2 Calcul de la Chiffrage de Optimisation des consommation l’énergie solaire récepteurs journalière récupérable
Étape 3 Calcul de la puissance photovoltaïque
Choix du type de Choix de la tension
Consommation du régulateur module du système
Étape 4 Dimensionnement Pertes accu de l’accu
Technologie de l’accu
Étape 5 Dimensionnement du régulateur
Chute de tension dans les câbles
Étape 6
Plan de câblage
Coût du système Étape 1 – Évaluation des besoins Le kWh solaire est cher économie d’énergie • choix de récepteurs économes en énergie; • utilisation rationnelle.
Appareil Nombre Tension Puissance Rendement Durée Consommation
• les ombrages Comment orienter et incliner les panneaux ?
• Orientation sud pour l’hémisphère Nord;
• Inclinaison : • Pour un fonctionnement toute l’année orientation pour les mois les plus mauvais méthode latitude + 10° Pour la France implantation « 60° Sud »; Pour un fonctionnement estival 20 à 30°; Données météorologiques
Mini
Logiciel RETScreen - Station météo de Lyon Bron - Inclinaison des PV 30°
Données météorologiques
Mini
Logiciel RETScreen - Station météo de Lyon Bron - Inclinaison des PV 60°
Ombrages Étape 3 – Définition des modules PV énergie reçue sur une surface orientée S et inclinée d'un angle égal à la E prod I S latitude kWhm 2 j 1 m2 kWh j 1
Pc Avec I STC S E : énergie produite par les panneaux I : Irradiation du lieu considéré kWhm 2 j 1 S : surface des panneaux : rendement des panneaux (12%) I Ne h/ j I STC 1kW m 2
E prod Pc N e Eprod : énergie solaire journalière (Wh/j) Ne : : nombre d’heures équivalentes (h/j) Pc : puissance crête (Wc) (conditions STC 1000W/m², 25°c, AM1,5) Exemple: à Lyon en mars avec une implantation « sud 60° » Ne = 2,67 h/j Chiffrage des pertes
Types de pertes Chiffrage Remarque
Salissure du panneau 5 à 10% de pertes en
courant Chute de tension entre 0,5 V PV et l’accu Chute de tension entre < 0,05 V régulateur et accu Chute de tension aux 0,7 V bornes de la diode Chute de tension aux 5% bornes des câbles Baisse de la tension PV Environ 2 mV/°C.cel avec la température Rendement du régulateur 90 %
Rendement de l’accu 80 à 90%
Perte par désaccord de
tension Tension des modules
• Limiter les chutes de tension dans les câbles Section
• Bonne ventilation des panneaux • Évaluer la chute de tension entre PV et Accu Upertes= 0,8 (diode) + 0,5 (câble) + 1,5 (perte d’échauffement)
Upv = Uaccu + Upertes
Pour une application en 12 V Upv = (6 * 2,3) + 0,8 +0,5+1,5 = 16,6 V
En pratique pour une installation 12 V prendre:
• 17 - 18 V pour l’utilisation en pays chauds au point de puissance
maximale; • 15 – 16 V pour l’utilisation en pays tempérés. Calcul de la puissance photovoltaïque
• Coefficient de pertes en courant
Cp = Csalissure * Caccu de 0,64 à 09
• Puissance photovoltaïque Esol (Wh/m²j) = Ne (h/j) * 1000 (W/m²) Eprod (Wh/j) = Ne (h/j) * Pc (W)
En divisant par la tension d’utilisation
Qprod (Ah/j) = Cp * Ne (h/j) * Im (A) Pc (W) = Um (V) * Im (A)
Technologie des modules
Technologie Caractéristiques Utilisation
Silicium amorphe - Bonne performance aux - faible puissance;
faibles éclairements et - produits à bas coût; éclairements diffus. - produits portables ou en - Rendement 7 % intérieur.
Silicium cristallin - rendement 13 % La plupart des applications
de plus de 50 Wc
Puissance du champ PV 0 – 500 W 500 – 2kW 2 – 10k W > 10k W
Tension recommandée 12 V 24 V 48 V > 48 V
Étape 4 et 5 – Dimensionnement du stockage et du régulateur
La batterie d’accumulateur est le composant le moins durable d’un système
photovoltaïque. • Site difficile accès grosse batterie; Exemple batterie tubulaire : 15 ans, 1200 cycles de décharge à 80%. • Site peu sollicité ou facile d’accès batterie solaire à plaques ou batterie de voiture. Calcul de la capacité de l’accu
• Déterminer le nombre de jours d’autonomie sans apport solaire Nja
• statistique météo pour définir Nja • utilisation normale en pays tempérés Nja = 5 à 8 jours • Capacité de l’accu pour une décharge en 20h à 25°c (C20) Cu (Ah) = Nja * Qcons • Il faut tenir compte de la température d’utilisation et de la profondeur de décharge max autorisée.
C20 (Ah) = Nja (j) * Qcons (Ah/j) / Pd * Rt
Pd : profondeur de décharge (0,7 à 0,8)
Rt : Coefficient réducteur de la température Choix du type de batterie
Paramètres permettant le choix :
• durée de vie : Le nombre de cycles de décharge est inversement proportionnelle à la profondeur de décharge. • entretien : utilisateur présent sur le site ? batterie ouverte ou étanche; • taux de remplacement; • coût; • disponibilité; • recyclage. Capacité pour une décharge en 20h (I20 = 0,5A) Tension de fin de décharge par cellule 1,75V
C1 = 6,4 * 1 = 6,4 Ah C10 = 0,96 * 10 = 9,6 Ah Influence de la température et du temps de décharge sur la capacité de l’accumulateur C% = f(Temp) accu au plomb
120
100
80
C% 60 Série1
40
20
0 -40 -20 0 20 40 60 Temp(°c)
C% = f(t)
120
100
80 C%
60 Série1
40
20
0 0 2 4 6 8 10 12 t(h) Le régulateur
• Fonction : • Contrôle de la charge : détermine la durée de vie de l’accu. • Contrôle de la décharge : délestage. • Technologies :
Régulateur shunt Régulateur série
Régulateur PWM Dimensionnement du régulateur
• Tension nominale (12, 24 ou 48V)
• Courant d’entrée : en pratique 1,5 * ICC des PV • Courant de sortie : Imax des récepteurs. Étape 6 – SYSTEME DIDACTIQUE I
Bloc de 18 cellules en série
Dossier technique SYSTEME DIDACTIQUE EXPLOITATION PEDAGOGIQUE • Caractéristique des panneaux photovoltaïques; • Caractéristique des accus; • Détermination des divers rendements (batterie, panneaux, régulateur, onduleur); • Analyse de fonctionnement du régulateur; • Observation des transferts d’énergie avec le régulateur; •Techniques de dimensionnent d’une installation photovoltaïque autonome; • Analyse des protection nécessaires.
Dossier technique Caractéristique des panneaux photovoltaïques I Rsérie 1,9 I • Modélisation des panneaux + ICC = 3 A Id
