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Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 1/30 Auteurs : Irène ROUDIL - Patrick.

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1 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 1/30 Auteurs : Irène ROUDIL - Patrick ABATI - Lycée Antonin Artaud - Marseille Le solaire photovoltaïque raccordé au réseau

2 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 2/30 Lénergie solaire fait appel à la ressource la mieux partagée : le rayonnement solaire… En une heure, lénergie solaire captée par la terre pourrait suffire à couvrir les besoins énergétiques mondiaux… pendant un an ! Les besoins énergétiques

3 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 3/30 Lénergie solaire peut être récupérée par deux procédés : -photovoltaïque pour la production délectricité avec ou sans stockage -thermique pour la production de chaleur Lénergie solaire

4 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 4/30 La production annuelle à Lyon est 3,5 x kWh/m² Production journalière dénergie

5 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 5/30 Lénergie reçue annuellement dans la région de Lyon est 1300 kWh/m² La consommation moyenne délectricité dun ménage (hors chauffage) est 3500 kWh/an Une surface de capteurs photovoltaïques de 30 m² avec un rendement de 10% suffirait largement à couvrir ces besoins Exemple

6 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 6/30 Fonctionnement dune cellule photovoltaïque contact sur zone P contact sur zone N zone dopée P zone dopée Nabsorption des photons génération des porteurs semi-conducteur collecte des porteurs I

7 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 7/30 La tension de sortie dune cellule est de lordre de 0,5 V Association série - parallèle Schéma équivalent dune cellule

8 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 8/30 en parallèle Couplage des cellules Pour constituer un module, les cellules sont couplées en série Pour augmenter la tension Pour augmenter le courant Les modules sont couplés en série et parallèle La tension est supérieure à une centaine de volts La section des câbles vers londuleur est réduite

9 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 9/30 Éclairement Température Une adaptation de la charge améliore les performances de la cellule R : résistance de charge Pm : puissance maximale T : température de la cellule Influences sur les performances MPPT Poursuite du point de puissance maximale Éclairement W/m² Éclairement W/m² T 1 25°C T 2 60°C La puissance photovoltaïque produite diminue - si léclairement diminue - si la température de la cellule augmente

10 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 10/30 Cest lunité de référence qui permet de comparer les performances des cellules ou des modules Cest la puissance maximale délivrée dans les conditions suivantes : - Ensoleillement = 1000 W/m² - Température ambiante = 25°C - Epaisseur de latmosphère = 1,5 Exemple : module de puissance 120 Wc et de surface 1 m² Pour une puissance de rayonnement solaire incident de 1000 W/m² Ce module fournit une puissance de 120 W Son rendement est de 12% Le Watt crête (Wc) Exemple module de 120 Wc surface 1 m² rayonnement solaire 1000 W/m² puissance 120 W rendement 12%

11 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 11/30 Production mondiale de cellules Europe 25,8% Fabrication

12 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 12/30 Puissance par habitant (Wc/hab) dans lUE en 2004 AnnéeRaccordé (MWc) Isolé (MWc) Total (MWc) Puissance installée dans lU.E.

13 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 13/30 Il est aujourdhui possible de produire de lélectricité de façon décentralisée, modulable et non polluante pour la revendre au réseau Production de lélectricité modules photovoltaïques onduleur utilisation comptage de lénergie réseau produite sur place fournie par EDF

14 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 14/30 Schéma de principe de londuleur HACHEUR ONDULEUR Sécurité Protection des personnes et des installations (DIN VDE 0126) Surveillance du réseau et déconnexion si écart de fréquence supérieur à 0,2 Hz écart de tension ( 115% de Un)

15 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 15/30 Flash MPPT = Maximum Power Point Tracking Poursuite du point de puissance maximale éclairement 1 éclairement 2 éclairement 1 éclairement 2 Algorithme

16 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 16/30 Le producteur dénergie photovoltaïque peut choisir de vendre Cette deuxième option nécessite la mise en place dune ligne supplémentaire Raccordement au réseau public uniquement ses excédents la totalité de sa production choix technico - économique

17 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 17/30 Si la demande de rachat a été effectuée après 2002 : tarif 2002 x 0,95 n x K Indexation annuelle au 1 er novembre, par application du coefficient L avec ICHTTS1 : indice coût du travail année en cours ICHTTS10 : indice coût du travail en 2002 = PsdA : indice produits et services divers année en cours PsdA0 : indice produits et services divers en 2002 = avec n : nombre dannées après 2002 K : coefficient en 2002 : 15,25 c (30,50 c Corse et DOM) Tarif de rachat

18 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 18/30 France : 14,56 c / kWh (29,11 c DOM et Corse) 5959,662,4Façades 45,7 Autres 5454,657,4Toits > 100 kWc30 kWc à 100 kWc< 30 kWcen c / kWh Allemagne Pays-bas : 9,7 c / kWh Espagne : 41 c / kWh Italie : 68 c / kWh (façades) 48 c / kWh (autres) Luxembourg : 45 c / kWh Tarifs de rachat en 2004

19 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 19/30 Production annuelle par kWc installé 900 kWh/kWc 1000 kWh/kWc 1100 kWh/kWc 1200 kWh/kWc 1300 kWh/kWc

20 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 20/30 Approche économique Installation de 2 kWc sur une maison individuelle à Marseille Coût total TTC (7 / Wc) : 7 x 2000 = Aide ADEME - REGION = Coût à linstallation : – 7000 = Prix du matériel (environ 4/5) : 4 x 7000 / 5 = Crédit dimpôt (40% du coût du matériel) : 40x5600/100 = Reste à charge : 7000 – 2240 = Production annuelle (1200 kWh / kWc) : 1200 x 2 = kWh Gain annuel (14 c / kWh) : 0,14 x 2400 = 336 Temps de retour : 4760 / 336 = 14 ans Si le prix de rachat du kWh était 4 fois plus élevé (cf. Allemagne) le temps de retour serait inférieur à 4 ans Installation de 2 kWc sur une maison individuelle à Marseille Coût total TTC (7 / Wc) 7 x 2000 = Aide ADEME - REGION = Coût à linstallation – 7000 = Prix du matériel (environ 4/5) 4 x 7000 / 5 = Crédit dimpôt (40% du coût du matériel) 40 x 5600 / 100 = Reste à charge 7000 – 2240 = Production annuelle (1200 kWh / kWc) 1200 x 2 = kWh Gain annuel (14 c / kWh) 0,14 x 2400 = 336 Temps de retour 4760 / 336 = 14 ans Si le prix de rachat du kWh était 4 fois plus élevé (cf. Allemagne) le temps de retour serait inférieur à 4 ans

21 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 21/30 Réalisation au lycée de lEstaque

22 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 22/ panneaux photovoltaïques de 110 Wc Les modules photovoltaïques

23 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 23/30 Puissance nominale 1800 W 90 V < Tension dentrée < 600 V Londuleur Solarmax 2000E

24 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 24/30 Lintérieur du boîtier du Solarmax PC Réseau Modules PV

25 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 25/30 Livre blanc de lU.E. Comparaison de la tendance actuelle avec les objectifs du livre blanc de lU.E. (en MWc)

26 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 26/30 Production électrique en 2003

27 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 27/30 Production électrique dorigine renouvelable en 2003

28 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 28/30 Tarif 2006 Le tarif de rachat est fixé pour 2006 à : 22,5 c pour les équipements individuels 30,5 c pour les équipements collectifs, le secteur tertiaire, le secteur industriel et les DOM Rappel : ce tarif était de 15,5 c en 2002 Le crédit dimpôt est porté de 40% à 50%

29 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 29/30 Fin

30 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 30/30 Algorithme MMPT non Mesure U et I Calcul P = U x I It = I + i Mesure Ut et It Calcul Pt = Ut x It Pt > P ? I = It Mesure U et I Calcul P = U x I It = I - i Mesure Ut et It Calcul Pt = Ut x It I = It Début Pt > P ? non Temporisation U : tension fournie par le capteur I : courant fourni par le capteur P : puissance fournie par le capteur Lindice t correspond à ces mêmes valeurs, lors de la phase de test i : valeur incrémentale de courant Suite

31 Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 31/30 Fabrication des modules Le silicium est placé dans un creuset Il est fondu en lingot Le lingot est découpé en briques Les briques sont découpées en plaques Les plaques sont transformées en cellules Les cellules sont assemblées pour constituer un module Lénergie nécessaire à la fabrication dun module représente 10% de lénergie que ce module produira pendant sa vie Suite


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