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Energie solaire et bac GET. Nécessité de supprimer certains sous-systèmes usagés et/ou obsolètes … Le Futur BAC STI, quelque soit sa forme, intègrera très.

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1 Energie solaire et bac GET. Nécessité de supprimer certains sous-systèmes usagés et/ou obsolètes … Le Futur BAC STI, quelque soit sa forme, intègrera très probablement une partie énergie renouvelable. Rendre le BAC STI plus attractif, le plus vite possible. Une partie du matériel est ou sera disponible dans les établissements.

2 Les supports disponibles pour étudier le photovoltaïque. Documents papier ou informatique : Ressources internet. Documents techniques panneaux et onduleurs Carte densoleillement, devis. Statistique de mesure sur installation réelle Norme de pose, de revente, … Maquette dessai : A réaliser Installation photovoltaïque réelle: Disponible dans 4 établissements Les autres lycées équipés ??? Echange des données de mesure.

3 Trame de progression possible. Etude prévisionnelle dune installation photovoltaïque. Comparaison avec les relevés statistiques réels de linstallation du lycée. Décodage des documents constructeur. Synoptique dune installation. Caractéristiques électriques dune cellule en fonction de léclairement. Caractéristique dun groupe de cellules en série, extension à un module complet. Puissance fournie en fonction de léclairement : Rôle du système MPPT. Effet du masquage dune cellule, rôle des diodes bypass. Technologie, Etc …

4 TP1 :Etude dune installation Données de létude : 23 m 2 de panneau. Exposition plein sud. Installation en Normandie Devis Ressources normatives et documentaires: Montage intégré au bâti : guide d'intégration officiel. guide d'intégration officiel. Revente de lénergie à EDF : Les conditions de rachat EDF Les conditions de rachat EDF Carte ensoleillement Documents techniques panneaux photovoltaïques On demande : Estimation de lénergie produite par an. Temps de rentabilité du projet.

5 Etude de lensoleillement kWh/m 2 /j 3,5 kWh/m 2 /j ou 1278 kWh/m 2 /an Soit 1278 h équivalent plein soleil (1000W/m 2 )

6 Caractéristiques des panneaux photovoltaïques TSM-165DB01

7 Estimation de la production annuelle h/an équivalent plein soleil. 165 W produits en plein soleil par panneau. Plein soleil : 1000 W/m 2 23 m 2 au total soit 18 panneaux installés 3795 kWh/an

8 Condition de rachat Si intégration au bâti.

9 Calcul du retour sur investissement Rachat par EDF à 55 cts/kWh 3795 kWh/an produit Investissement /an en revente Rentabilisé en 10 ans Moins si crédit dimpôts …

10 Comparaison avec les relevés réels du lycée Alain. Total 2009 : 2962 kWh Le seuil de rentabilité dépasse alors 12 ans

11 Raison de lécart Les caractéristiques sont mesurées dans des circonstances très optimistes … De plus : Tolérance panneau Rendement onduleur et pertes dans le câblage (10%) Inclinaison du panneau Ombre ?? -15% pour +30°C -25% au total

12 Synoptique de linstallation Panneaux PV Branchement réseau EDF Protections Compteur revente Liaison AC Liaison DC Onduleur

13 TP2 : Caractéristique électrique dune cellule Le matériel : Un luxmètre (On peut sen passer) Une maquette (Très simple à réaliser) Une source lumineuse (De préférence modulable) Voltmètre, ampèremètre … Boite à décade

14 Caractéristique théorique

15 Les mesures UIPRhéostat ,00 0,474287,5136,2751,65 0,546284,9155,55541,92 0,635281,3178,62552,26 0,776262,2203,46722,96 0,84239,3201,0123,51 0,914206,4188,64964,43 0, ,0345,91 0,969146,2141,66786,63 0,982126,8124,51767,74 0,996102,4101,99049,73 1,00783,984,487312,00 1,01763,764,782915,97 1,02154,655,746618,70 1,0334,4635,493829,89 1,03125,3926, ,61 1,03612,9113, ,25 1,0377,998, ,79 1,0600inf UIPRhéostat 0144,700,00 0,233143,233,36561,63 0,594136,380,96224,36 0,73125,491,5425,82 0,749125,694,07445,96 0,755125,594,75256,02 0,81111,890,5587,25 0, ,5967,74 0,9173,967,24912,31 0,94744,141,762721,47 0,95636,334,702826,34 0,96625,7324, ,54 0,97614,3413, ,06 0,9810,129,917696,84 0,98100inf Eclairement 10 kluxEclairement 5,8 klux

16 Les mesures Eclairement 10 klux Eclairement 5,8 klux

17 Caractéristique puissance

18 Charge optimale Charge 3 Charge 6 La puissance maximale est obtenue dans le coude de la caractéristique courant/tension. En fonction de léclairement, la charge doit varier pour que la cellule fournisse le maximum de puissance. Système MPPT M aximal P ower P oint T racking

19 Documentation onduleur. Puissance crête des panneaux à ne pas dépasser !

20 Mesure déclairement avec luxmètre Correspondance lux W/m 2 ?? Pas simple car cela dépend du spectre lumineux : 683 lux correspondent à 1W/m 2 pour une lumière monochromatique de longueur donde 550nm. 100 lux correspondent environ à 1W/m 2 pour la lumière du soleil. Pour léclairage artificiel ?????????? Cela dépend de source lumineuse.

21 Quelques mesures déclairement Plein soleil lux ou 1000 W/m 2 Ciel couvert lux ou 500 W/m 2 Ciel pluvieux lux ou 100 W/m 2 Intérieur (bureau) 500 lux ou 5 W/m 2 !!! Lœil humain adapte sa sensibilité et ne permet pas de se rendre compte de lénorme différence déclairement.

22 Ensoleillement annuel

23 Mise en série de cellule PV Caractéristique tension courant de 12 cellules en série. 1*2 cellules PV 6*2 cellules PV Mesure à environ 10 klux U (V)I (mA)P (mW)R 0, , ,2 0, ,2 1, ,1 2, ,2 2, ,1 4, ,2 4, ,2 5, ,2 5, ,1 5, ,1 5, ,3 5, ,2 6, ,7 6, ,8 6, ,3 6, ,9 6, ,7 6,5700Inf Chaque mini panneau de la maquette est déjà un assemblage série de 2 cellules élémentaires. Vmu=0,55V par cellule élémentaire

24 Comparaison avec les panneaux Vmu=0,6V par cellule élémentaire La tension à vide est presque indépendante de léclairement et de la taille de la cellule 72 cellules par panneau, montées en série

25 Masquage dune cellule Toutes les cellules sont propres et reçoivent le même éclairement. Eclairement global 10 klux 1 panneau éclairé 6 panneaux éclairés I V

26 Masquage dune cellule Apparition de poussière, fientes, ombre, etc sur une cellule. Eclairement global 10 klux 1 panneau éclairé 6 panneaux dont 1 masqué 1 panneau masqué I V

27 Masquage dune cellule U (V)I (mA)P (mW) U cell masquée P cell masquée ,38-247,48 0,634025,2-4, ,752543,75-3,74-93,5 2,32148,3-3,12-65,52 3,416,556, ,571161,270,131,43 5,95,834,220,452,61 6,1000,670 La cellule masquée ne fournie pas de puissance mais en consomme ! Il faut léliminer. Elle polarisée en direct et risque dêtre détruite.

28 Masquage dune cellule On ajoute des diodes bypass sur les cellules. Eclairement global 10 klux 1 panneau éclairé 6 panneaux dont 1 masqué 1 panneau masqué avec diode bypass La cellule masquée est éliminée par la diode bypass I V

29 Caractéristiques des panneaux Une diode bypass pour 24 cellules !


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