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1 LE PHOTOVOLTAÏQUE LICENCE VERTE POITIERS – 2009/2010.

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1 1 LE PHOTOVOLTAÏQUE LICENCE VERTE POITIERS – 2009/2010

2 2 SOMMAIRE 1.RAYONNEMENT SOLAIRE 2.ORIENTATION & INCLINAISON 3.CONVERSION DE LA LUMIERE EN ELECTRICITE 4.ANATOMIE DUN MODULE 5.FONCTIONNEMENT ELECTRIQUE 6.SCHEMA EQUIVALENT ELECTRIQUE 7.TYPES DE SILICIUM 8.USAGES DU PHOTOVOLTAÏQUE 9.SYSTÈMES DE POSE 10.LE PHOTOVOLTAÏQUE EN CHIFFRES 11.PRATIQUE

3 3 RAYONNEMENT SOLAIRE Lélément essentiel du photovoltaïque est la lumière du soleil, les photons. Lensoleillement du soleil possède sa constante : 1360W/m² Unité : flux exprimé par une puissance sur une surface Cette valeur arrive sur Terre plus faible : Gaz atmosphérique Vapeur deau Pollution Masse Atmosphérique ou Air Mass

4 4 RAYONNEMENT SOLAIRE Rayon utile au fonctionnement : Rayonnement direct : rayons arrivant directement en ligne droite Rayonnement diffu : rayons passant à travers les nuages Rayonnement global : Σ des 2 Albédo : réfléchissement des rayons A : 1000W/m²;soleil au zénith et dégagé B : W/m²;soleil au zénith et nuageux

5 5 ORIENTATION & INCLINAISON Lequel prime ? Aucun, lun est aussi important que lautre. Inclinaison optimale pour une position fixe annuelle : latitude +10° Orientation optimale pour une position fixe annuelle : +/-45° Sud Position et orientation idéale : utilisation de trackers. Nécessite un investissement lourd, de la maintenance et consomment de lénergie. x : L + 10°

6 6 CONVERSION DE LA LUMIERE EN ELECTRICITE 2 points essentiels : toute matière est faite datome 1 courant électrique est une circulation datome Isolant électrique : électrons de la matière liés aux atomes (plastique, céramique…) Conducteur électrique : électron totalement libres passage du courant (fil de cuivre, métal…) Semi-conducteur : « mélange » des 2 Electrons bloqués dans la matière et ne circule quavec un apport dénergie (photons par exemple) « Inépuisable » : présent dans le sable sous forme de silice, le silicium (Si) Dopage des faces [type P « - » (Bore) et type N « + » (Phosphore)] Jonction passante sous éclairage

7 7 ANATOMIE DUN MODULE Silicium : Monocristallin : 1 seul cristal ordonné, fondu et refroidissement tout seul Polycristallin : plusieurs cristaux de 1mm à 2cm, fondu et accélération du refroidissement Sciage des carottes : scie à fil WAFER Dopage des couches inférieur et supérieur Photopile opérationnelle Mise en série des photopiles Tension trop faible mise en série augmentation de la tension Assemblage Photopile encapsuler avec les 2 couches dEVA (Ethyl-Vinyle Acétate) Consolidation Plaque de verre de 4mm Cadre aluminium Feuille de tedlar

8 8 FONCTIONNEMENT ELECTRIQUE Pmpp = Umpp*Impp Umpp : Tension de charge idéale Impp : Courant de charge idéale Pmpp : Puissance maximale Pmpp : Pc Rendement (Base standardisé STC : 1000W/m²;25°C;AM 1,5) η = Pm/E*S = Wc/W.m²*m² Exemple : module SCHEUTEN P Wc (1820*1000*42) η = 260/1000*1,82 = 0,143 η = 14,3% Conclusion : la production dépendra essentiellement de lensoleillement…

9 9 FONCTIONNEMENT ELECTRIQUE LA TEMPERATURE EXTERIEURE Paramètre non négligeable Chute = 2,35%/5°C Ex : P(Wc) = 260Wc STC P(Wc) à 60°C : 60-25=35 6 points (6*5) = 6*2,35 = 14, ,1 = 85,9 P(Wc) = 260*0,859 = 223Wc Un climat très chaud est donc un inconvénient (Sahara) et donc empêche son développement dans ces pays. Conclusion : la production dépendra essentiellement de lensoleillement, mais pas seulement.

10 10 SCHEMA EQUIVALENT ELECTRIQUE G : photopile D : diode « by-pass » permet la circulation du courant dans un seul sens Rsh : résistance de « shunt », absorbe les fuites inévitables du courant entre les bornes dune photopile Rs : résistance de série, simule la Σ des pertes

11 11 TYPES DE SILICIUM Arséniure de Gallium (GaAs) η : très élevé Prix : très élevé Usage : satellite, concentrateurs Monocristallin (Si) η : 15-19% STC Puissance : 5 à 300Wc Usage : en extérieur pour lhabitat, télécom, balisage… Polycristallin (Si) η : 11-17% STC Prix : 5 à 300Wc Usage : idem Amorphe cristallin η : 5-9% Puissance : 1Wc (en intérieur) Puissance : 5 à 140Wc (en extérieur) Usage : couverture de toiture plate, calculette, montre… Particularité : Les 1ers mois, performance plus élevés Sulfure de Cadmium (CuInSe2) η : 10-12% Prix : 5 à 100Wc Usage : idem au cristallin, mais peu commercialisé car présence de matériaux dangereux

12 12 USAGES DU PHOTOVOLTAIQUE 1.Autonome Charge batterie contrôle de la consommation automate utilisation pour électrification rurale 2.Fil du soleil Directement utilisé alimentation moteur dune pompe en PVD 3.Connecté au réseau Toute ou partie réinjecté au réseau revente de sa production

13 13 SYSTÈME DE POSE 1.Intégration 1.En surimposition 1.Bac acier 1.Brise soleil 1.Verrière 1.Sol

14 14 INTEGRATION

15 15 SURIMPOSITION

16 16 BAC ACIER

17 17 BRISE SOLEIL

18 18 VERRIERE

19 19 SOL

20 20 LE PHOTOVOLTAÏQUE EN CHIFFRES PAYSCONNECTES AU RESEAU HORS RESEAUTOTAL 2004 Allemagne Luxembourg130 Espagne France Pays-Bas Italie Autriche Autre pays de lUE TOTAL UE Suisse Union européenne en 2004

21 21 LE PHOTOVOLTAÏQUE EN CHIFFRES PAYSPUISSANCE TOTAL EN 2004 (MWc) PUISSANCE TOTAL EN 2000 (MWc) PROGRESSION SUR 4 ANS Japon % Allemagne % USA % Australie522979% Pays-Bas % Espagne % Italie301961% France % Suisse231551%

22 22 PRATIQUE

23 23 PRATIQUE Alimentation dun portail automatique Ensoleillement : Matériel : Moteur 10A-12VDC Récepteur de télécommande à basse consommation (12VDC de préférence) Utilisation : Fonctionnement moteur : 3*20s par jour Fonctionnement récepteur : 40mA permanent sous 12VDC Questions : Quelle est la consommation globale du système ? Calculer la puissance crête du panneau à prendre ? Pour 10 jours dautonomie, quelle batterie faut-il prendre? MoisDécembreMarsJuinSeptembre Ville X Orientation Sud, 60°, Wh/m² jour

24 24 PRATIQUE Questions : Quelle est la consommation globale du système ? Calculer la puissance crête du panneau à prendre ? Pour 10 jours dautonomie, quelle batterie faut-il prendre? Formule : Pc = (Consommation globale*tension)/(Ensoleillement*0,6) 0,6 étant le coefficient de base (perte, baisse de performance…) C = (Consommation globale*Autonomie)/0,6

25 25 PRATIQUE Mise en place dun régulateur Il faut impérativement que le courant admissible du régulateur soit supérieur ou égal au courant de démarrage du moteur, sauf si le régulateur accepte les surintensités transitoires Mise en place dun convertisseur AC-DC Si votre moteur ne fonctionne quen 230VAC, il faut rajouter un convertisseur entre la batterie et le moteur, il faut aussi majorer la consommation du système par le rendement du convertisseur. Ex : Consommation sans convertisseur : 1127mAh*12V=13,5Wh/jour Consommation avec convertisseur : 13,5/0,8=16,9Wh/jour

26 26 PRATIQUE Schéma : K1 & K2 fermé : charge batterie & alimentation récepteur Batterie chargée/en charge K1 ouvert & K2 fermé : charge interrompue & alimentation récepteur Batterie chargée à 100% K1 fermé & K2 ouvert : charge batterie & récepteur hors-service Batterie déchargée

27 27 PRATIQUE Schéma : K1 & K2 fermé : charge batterie & alimentation récepteur Batterie chargée/en charge K1 ouvert & K2 fermé : charge interrompue & alimentation récepteur Batterie chargée à 100% K1 fermé & K2 ouvert : charge batterie & récepteur hors-service Batterie déchargée

28 28 PRATIQUE Schéma : K1 & K2 fermé : charge batterie & alimentation récepteur Batterie chargée/en charge K1 ouvert & K2 fermé : charge interrompue & alimentation récepteur Batterie chargée à 100% K1 fermé & K2 ouvert : charge batterie & récepteur hors-service Batterie déchargée


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