Manuel Pratique de petits systèmes photovoltaïques2

1 Manuel de formation pour l'Installation et la Maintenance de petits syst mes photovolta ques Sponsored by FUNDACION ICAI SUNEDISON 1. Table des Mati res 1 2 REVISION DES NOTIONS D' INTRODUCTION ET DESCRIPTION GENERALE .. 6 6 grandeurs ET UNITES .. 8 FORMULES FONDAMENTALES .. 9 10 EXERCICES PROPOSES .. 11 EXERCICES RESOLUS .. 12 3 LA RADIATION DEFINITION .. 16 L'orientation de la 18 Position du module .. 19 Mouvement du 19 Conclusions 20 ESTIMATION .. 20 M thode en bref .. 21 M thode d taill e .. 22 Point de d part .. 22 Fraction directe et diffus e de la radiation horizontale .. 23 L'effet de l'inclinaison .. 23 Exemple: Le B nin .. 24 EN RESUME .. 25 REFERENCES .. 26 4 COMPOSANTS DES SYSTEMES SOLAIRES PHOTOVOLTA QUES ..27 DESCRIPTION GLOBALE .. 27 LE GENERATEUR PHOTOVOLTA QUE .. 28 Bases du fonctionnement des panneaux photovolta ques [2] : .. 28 Sur le march on peut trouver les types suivants de panneaux solaires [2]:.. 29 Param tres lectriques d'un module photovolta que [4].

2 30 Courbe caract ristique d'un module photovolta que [4] : .. 31 Interconnexion des panneaux photovolta ques [4] : .. 32 LA 33 Types de batteries .. 34 Fonctionnement de la batterie [4] : .. 34 Param tres de la batterie : .. 35 Effets de la temp rature dans le comportement d'une batterie [4] .. 35 Connexions des batteries (en s rie/en parall le/mixte).. 37 LE REGULATEUR DE CHARGE .. 37 Diff rentes types de r gulateur: .. 38 Param tres qui d finissent un r gulateur : .. 38 L'ONDULEUR .. 39 Onduleurs DC/AC .. 39 Types d'onduleurs DC/AC : .. 39 Caract ristiques de fonctionnement les plus importants : .. 39 Notes .. 40 Onduleurs DC/DC .. 40 REFERENCES .. 40 2 FUNDACION ICAI SUNEDISON. 5 LE DIMENSIONNEMENT D'UNE INSTALLATION PHOTOVOLTA CALCUL DU RAYONNEMENT SOLAIRE .. 41 Obtention des donn es de radiation globale horizontale (0 ) .. 41 PVgis: [ ].. 41 NASA.. 42 Calcul de l'irradiation sur un plan inclin .. 43 PVgis .. 43 Application du facteur K.

3 44 ESTIMATION DE LA CONSOMMATION .. 46 DIMENSIONNEMENT .. 48 Panneaux .. 48 Batterie .. 49 R 50 Onduleur .. 50 EXEMPLE ET EXERCICE - EABITATION SOLAIRE PHOTOVOLTA QUE EN 12V OU 24V COURANT CONTINU (CC).. 51 Plan de la maison .. 51 Calcul de la charge .. 52 DDQ : Degr de D charge Quotidien .. 53 Calcule du nombre des modules photovolta 53 Calcul de la capacit de la batterie .. 53 Calcul du r 53 Section des 53 Panneau r gulateur .. 53 R gulateur batterie .. 54 R gulateur 54 Photos .. 55 6 MONTAGE ET DESCRIPTION .. 57 NORMES DE SECURITE .. 57 G n ralit s .. 57 Batterie .. 57 Panneaux .. 58 R 58 MONTAGE DE L'INSTALLATION .. 58 Emplacement de l' 58 Acquisition des 60 Construction de l'armature .. 60 Placement et connexion des 62 Batterie et r gulateur .. 63 Le c blage .. 64 MAINTENANCE .. 65 Pr parez et organisez votre travail .. 66 Proc dure de maintenance du panneau 66 Proc dure de la maintenance de la batterie .. 67 Proc dure de maintenance du r gulateur.

4 68 Proc dure de maintenance des r cepteurs et c bles .. 69 MESURES ET VERIFICATION DU FONCTIONNEMENT .. 70 Manuel d'op ration et d' preuves des batteries .. 71 Manuel d'op ration et essais de l' 74 Manuel d'op ration et essaies des panneaux FV .. 77 Manuel d'op ration et essais du r gulateur de charge .. 84 Manuel d'op ration et essaies des autres 84 REFERENCES .. 85 FUNDACION ICAI SUNEDISON 3. 7 APPLICATIONS ..86 LA CHAMBRE SOLAIRE PHOTOVOLTA QUE EN 220V ALIMENTEE AVEC DE L'ENERGIE SOLAIRE PHOTOVOLTA QUE .. 86 L'ECLAIRAGE PUBLIC .. 89 LE CHAMP SOLAIRE .. 90 LE POMPAGE SOLAIRE .. 90 Description et connexion des l ments qui forment le syst me de pompage d' 90 Calcul d'un syst me de pompage photovolta que .. 91 Calcul de la hauteur total du pompage .. 91 Calcul des g n rateurs photovolta ques .. 91 Calcul du moteur pompe .. 92 8 REVISION DES INTRODUCTION .. 93 LOCALES .. 93 93 B nin .. 95 95 Syst mes Photovolta ques Domestiques : IES 1998 [10].

5 95 EXERCICE DE RECHERCHE ET APPLICATION .. 96 REFERENCES .. 96 9 LABORATOIRE ..97 LISTE DES MATERIAUX PRINCIPAUX POUR LE LABORATOIRE .. 97 97 Charges .. 97 PV .. 97 R gulateurs .. 98 Onduleur .. 98 Batterie .. 99 Protections .. 99 LISTE DETAILLEE .. 99 LABORATOIRE .. 101 Mesure de la Tension de Circuit Ouvert .. 101 Mesure du Courant du Court- Circuit .. 102 Mesure de la Tension en Charge, Intensit de Charge et Puissance en Charge .. 102 Essaie de Variables Fondamentales .. 102 Essaie avec le module portable .. 104 Essaie d'une installation compl 104 4 FUNDACION ICAI SUNEDISON. 1 Introduction Les notions n cessaires pour l' tude et la conception des installations photovolta ques sont recueillies dans ce document, en apportant d'information th orique, d'exercices et d'exemples pratiques. Ce document est structur en neuf chapitres dont le contenu est celui qui suit : Chapitre 2 : r sum des notions d' lectrotechnique n cessaires pour mieux comprendre et concevoir les syst mes photovolta ques.

6 Chapitre 3 : description de la radiation solaire et explication de son estimation. Chapitre 4 : d finition de chacun des components des syst mes photovolta ques, dont les suivants plus concr tement : 1. G n rateur photovolta que 2. Batterie 3. R gulateur 4. Convertisseur Chapitre 5 : chantillon du dimensionnement d'une installation photovolta que. Concr tement du calcul de la radiation solaire et de l'estimation des consommations. Chapitre 6 : assemblage et maintenance des installations photovolta ques. Chapitre 7 : r solution d'un exemple Pratique des explications pr c dentes. Chapitre 8 : vision globale sur les r glementations existantes dans des diff rents pays. Ces normes pr sentent les sp cifications techniques bien que les mesures de s curit . Chapitre 9 : liste des mat riaux pour laborer des pratiques dans un laboratoire. Chaque chapitre compte sur des exercices pratiques afin d'aider la meilleure compr hension et au renforcement des connaissances acquises par le lecteur.

7 FUNDACION ICAI SUNEDISON 5. 2 R vision des notions d' lectronique Les notions d' lectrotechnique n cessaires pour une future compr hension des syst mes photovolta ques seront r vis es dans cette section. Elle sera organis e de la mani re suivante. Premi rement ( ), une introduction; deuxi mement ( ), les grandeurs et unit s les plus importantes ; troisi mement ( ), les formules principales et, quatri mement ( ), on expliquera la connexion entre les diff rents l ments. Finalement, pour mieux faire comprendre les notions expliqu es dans la sous-section , diff rents exercices seront propos s. Introduction et description g n rale L' lectrotechnique est la science qui s'occupe de l' tude des applications pratiques de l' lectricit et de l' lectromagn tisme. Cons quemment, l' lectrotechnique analyse comment appliquer les principes de l' lectricit et du magn tisme l'activit humaine dans le domaine domestique aussi que dans l'industrielle. C'est pour a que, pour tre capables de comprendre le fonctionnement d'un syst me photovolta que, il est n cessaire d'assimiler les notions de cette science.

8 DC/AC Avant d'analyser les diff rentes grandeurs et unit s de l' lectrotechnique, il est important de comprendre clairement les diff rences entre le courant continu et le courant alternatif. Le courant continu est le flux continu des lectrons via un conducteur entre deux points de diff rent potentiel. Contrairement au courant alternatif, dans le courant continu les charges lectriques circulent toujours dans la m me direction (c'est- -dire, les bornes de mineur et meilleur potentiel sont toujours les m mes). C'est pour a que le courant continu est couramment identifi avec le courant constant (par exemple, le courant fourni par une batterie). La d couverte du courant continu remonte dans le temps jusqu' l'invention de la premi re pile de la part du scientifique italien Conde Alessandro Volta. Pourtant, ce n'est que jusqu'aux travaux de Thomas Alva Edison sur la g n ration d' lectricit du courant continu que la transmission de l' nergie lectrique commen a s'utiliser.

9 Dans le XX me si cle cet usage faiblit en faveur du courant alternatif (propos par l'inventeur Nikola Tesla, dont les d veloppements contribuaient la construction de la premi re centrale hydro lectrique aux Chutes du Niagara). Cette lection est due au fait que le transport de l' nergie est plus simple. Pour ceux int ress s l'histoire, on vous pr sente ci-apr s la Guerre des courants . Dans les premi res ann es apr s l'introduction de la distribution d lectricit aux tats-Unis, le courant continu d Edison tait la norme1 et Edison ne voulait pas perdre les redevances de ses brevets. Le courant continu tait bien adapt aux lampes incandescence qui constituaient l'essentiel de la consommation lectrique de l' poque, et aux moteurs. Les syst mes courant continu pouvaient tre directement reli s des batteries d'accumulateurs, ce qui r gulait la puissance demand e au circuit et fournissait une r serve d' nergie lorsque les g n ratrices taient arr t es.

10 Les g n ratrices courant continu pouvaient facilement tre branch es en parall le, ce qui permettait une exploitation conomique en utilisant de plus petites machines durant les p riodes de faible demande et am liorait la fiabilit . l'introduction du syst me d'Edison, il n'existait pas de moteur courant alternatif d'usage commode. Edison avait invent . un compteur permettant de facturer les clients pour leur consommation lectrique, mais celui-ci ne fonctionnait qu'en courant continu. Tous ces l ments constituaient, en 1882, des avantages techniques en faveur du courant continu. 6 FUNDACION ICAI SUNEDISON. En se fondant sur ses travaux sur les champs magn tiques rotatifs, Tesla d veloppa un syst me pour la production, le transport et l'utilisation du courant alternatif. Il s'associa George Westinghouse pour commercialiser ce syst me. Westinghouse avait pr alablement achet les droits sur les brevets du syst me polyphas de Tesla, ainsi que d'autres brevets pour des transformateurs de courant alternatif aupr s de Lucien Gaulard et John Dixon Gibbs.