Institut Supérieur des Etudes Technologiques de Sousse Elaboré par : Trabelsi Siwar Ghammouri Abir Encadré par : Mr. Mhamdi tawfik Mini Projet: Installation photovoltaïque raccordé au réseau 1

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Analyser la structure générale d’une installation de production électrique photovoltaïque raccordée au réseau. S’informer des technologies des panneaux photovoltaïques et décoder les informations techniques fournies par les constructeurs. S’informer du principe de raccordement d’un onduleur et évaluer les performances de l'association panneaux photovoltaïques/onduleur. Analyser le schéma électrique d’une installation raccordée au réseau. Partager une étude de cas réelle. 3

Les Systèmes Hybrides sont généralement des systèmes photovoltaïque à courant alternative où les panneaux solaires sont combinés avec d’autres sources d’énergie, comme par exemple une éolienne ou un groupe électrogène. Dans le cas d’un système hybride avec éolienne, l’énergie produite par celle-ci qui possède son propre contrôleur vient compléter la charge des batteries. Sa production étant plus aléatoire que celle des panneaux solaires, elle complète efficacement un générateur photovoltaïque pour des applications particulièrement gourmandes en électricité, qui ne nécessitent pas de fonctionner de façon régulière, mais au gré du vent. 4

Grâce aux panneaux solaires photovoltaïques, il est possible de produire de l’électricité au départ du rayonnement solaire. Même quand il fait nuageux les panneaux photovoltaïques fournissent une certaine quantité d’énergie électrique. Le module photovoltaïque est l’élément de base des systèmes photovoltaïques 5

Un générateur solaire est composé de module photovoltaïque connecté en série et en série parallèle. D’une manière générale, il existe deux types du systèmes photovoltaïques : Ce qui est raccordé au réseau dont l’énergie il sera injecté via un onduleur par exemple les systèmes qui sont intégrés dan l’environnement urbain ou les centrales du puissances 6

Et l’autre, les systèmes dont l’objectif est alimenté l’électricité au site isolé et qui nécessiteront une batterie pour pouvoir adapter de l’offre à la demande en fonction du type de charge. 7

Les composants d’un système raccordé au réseau. Les capteurs photovoltaïques L’onduleur Deux compteurs : un pour la consommation et l’autre pour la revente de l’électricité. 8

1/ Le captage des rayons : le panneau photovoltaïque capte les rayons solaires el il transforme la lumière du soleil en électricité. Les principaux fonctionnements des constituants d’une installation photovoltaïque raccordé au réseau : 9

2/La production d’électricité: Sous l’effet de la lumière, le silicium contenu dans chaque cellule libère des électrons pour créer un courant électrique continu. 10

3/La transformation du courant : Un onduleur transforme ce courant en courant alternatif 11

4/l’utilisation de l’électricité : L’électricité est consommée par les appareils électriques. Si l’installation est raccordée au réseau,l’électricité peut être réinjectée dans le réseau. Sinon, elle peut être stockée dans des batteries 12

Les panneaux photovoltaïques: Constitution et principe de fonctionnement d’un module photovoltaïque: Un panneau PV est composé de cellules.Chaque cellule s’apparente à un générateur de courant dont l’intensité est proportionnelles au niveau d’éclairement reçu. De plus, chaque cellule produit une tension continue qui à voisine de 0.5V. 13

On distingue principalement trios types de panneaux photovoltaïques : Les modules monocristallins Les modules poly cristallins Les modules amorphe En fonction de leur technologies, les panneaux photovoltaïques se caractérisent par un rendement médiocre compris entre 5% et 17%. 14

Décodage des informations du constructeur: La projection du point MPP( Maximal Power Point) de la courbe puissance /Tension sur la courbe Courant/ Tension permet de définir une tension et un courant dont la multiplication vaut la puissance maximale qui caractérise le panneau photovoltaïque : Puissance = tension x courant P= U x I 15

Raccordement de 18 panneaux photovoltaïques: Connectés en série, les 18 panneaux produisent une puissance de 3061 W Puissance maximale produite : P = U x I P = x 7.33 P = 3060 W 16

Pour 4 panneaux situés en série et soumis à un éclairement de 400 W/m2, la puissance globale diminue et vaut à la rangée de 18 panneaux de produire une puissance électrique de 1386 W contre 3061 W quand tous les panneaux sont soumis à un ensoleillement identique de 1000 W/m2. 17

Raccordées en parallèle, les 2 rangées composées de 9 panneaux branchés en série produisent la même puissance électrique que les 18 panneaux photovoltaïques raccordés en série Puissance maximale produite : P = U x I P = 208.8x P = 3061 W 18

Par le raccordement de rangées en parallèle, l’ensoleillement moindre de 4 panneaux induit une perte de puissance plus faible que lorsque les 18 panneaux sont raccordés en série. Dans la dispositions ci-contre, la puissance produite est de 2185 W contre 1386 W dans le cas d’une seule rangée de 18 panneaux connectés en série. La puissance de la rangée N° 1 : P = 9 x P(panneau) =9x23.2x7.33=1530 W La puissance de la rangée N° 2 P= (5x28x2.9)+(4x21.5x2.9)=655 W Puissance globale produite : P = = 2185 W 19

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L’onduleur (convertisseur continu/Alternatif) L’onduleur est un convertisseur électronique qui transforme la tension continue fournie par les panneaux photovoltaïques en une tension alternative sinusoïdale de fréquence 50Hz compatible avec le réseau publique de distribution basse tension au réseau. 21

En fonction de la globale de la centrale photovoltaïque, la mise en œuvre d’onduleurs relève de trios structures types : 22

Rendement d’un onduleur : Contrairement à une idée reçue, le rendement d’un onduleur n’est pas maximal pour 100% de sa puissance nominale. 23

Choix d’un onduleur : La puissance utile d’un onduleur (Pu) prend en compte : -la puissance maximale des panneaux photovoltaïques (PV max) - un facteur de correction (Fc) - le rendement de l’onduleur (η) Ainsi, la puissance utile d’un onduleur s’exprime par la formule suivante : Pu = PV max x Fc x η 24

Option1: Injection des excédents de la production : Injecter seulement dans le réseau publique,l’excédent de la production non consommé pour ses besoin propres 25

Option 2: Injection de la totalité de la production : Injecté l’intégralité de l’électricité produite au réseau publique 26

Protection contre le foudre : Quand le niveau kéraunique NK dépasse la valeur 25, l’exposition d’une installation photovoltaïque aux risques liés à l’orage s’avère très élevée et l’implantation de parafoudre devient obligatoire Implantation des parafoudres : Quand le niveau kéraunique est très élevé, il s’avère nécessaire d’implanter des parafoudres en quatre point de l’installation. 27

Vente de la totalité de l'électricité produite: Aujourd'hui les aides mises en place pour le développement de la filière, en particulier l'obligation d'achat de l'électricité produite par EDF ou les Entreprises Locales de Distribution, rendent la vente totale de l'électricité produite plus rentable. C'est pourquoi la majorité des particuliers et entreprises qui investissent dans une installation solaire photovoltaïque choisissent encore cette option. 28

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Les panneaux solaires, malgré quelques inconvénients comme l'inclinaison et l'orientation, le prix élevé de fabrication et d'installation et les contraintes climatiques qui influencent le rendement, possèdent de nombreux avantages. En effet, les panneaux solaires sont un investissement qui peut rapporter assez d'argent au bout de quelques années, ils sont aussi très fiables et dits « écologiques ». Les panneaux photovoltaïques créent un réseau électrique tout en préservant l'environnement. Ils constituent alors une énergie renouvelable dont aujourd'hui l'utilisation est à encourager. 30