Le gisement solaire 2 Installation photovoltaïque raccordée au réseau (compétence électrique) Version janvier 2011

Potentiel de l’énergie solaire Bases : Conso mondiale 2007 = 19 000TWh Production PV rendement 13% soit 130kWh/m².an En jaune : la surface actuellement installée dans le monde. PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Rayonnement solaire dans le monde en kWh/m².an Le soleil : source inépuisable Inconnu Notions de repères terrestres : latitude, longitude, parallèles, méridiens…. PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire 2-7

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Ensoleillement annuel en France en kWh/m² par an sur une surface horizontale PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Gisement solaire Nature du rayonnement AM 1,5 AM 0 AM 1 Rayonnement absorbé par l’atmosphère (O2, CO2, H2O…) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire 5

Composants du rayonnement solaire Rayonnement Global = Rayonnement direct + Rayonnement diffus + Rayonnement réfléchi * *( albédo x rayonnement total horizontal) Rayonnement direct Diffusion par les molécules d’air, Diffusion par aérosols du à l’albedo Rayonnement diffus PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Rayonnement en fonction de la météo Ensoleillement W/m2 Ciel couvert Nuages épars, soleil Rayonnement diffus principalement Manip solarimètre Rayonnement direct principalement PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Station météorologique de Lyon (rayonnement global horizontal)  Un jour d’hiver ordinaire 75 % de diffus Heure solaire (h) Proportion diffus/direct sur l'année Un beau jour d’été  30% de diffus Heure solaire (h) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Le mouvement de la Terre autour du Soleil La terre tourne autour du soleil en décrivant une ellipse de faible excentricité et de période : 365 jours et ¼ Hmax = hauteur du soleil à midi – φ = latitude du lieu PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Trajectoire annuelle et journalière du soleil (hémisphère nord) 21 décembre 21 septembre 21 juin Zénith 21 mars Le soleil: source inépuisable 2-4 PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Élévation en degrés par rapport au sol (horizontale) Masques Solaires Trajectoire du soleil au Lamentin 15° = Latitude du lieu Déclinaison de 23°27’ Élévation en degrés par rapport au sol (horizontale) 52° = Hauteur mini (sol) du soleil le 22 décembre PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Masques Solaires Élévation en degrés Trajectoire du soleil au Raizet PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Masques Solaires Les étapes pour la détermination du masque d’une installation solaire : Repérage de la présence d’obstacles limitant l’ensoleillement Identification de points clefs devant représenter la globalité des obstacle (courbe enveloppe) Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu. Estimation visuelle du risque de diminution des performances de l’installation Report des mesures dans un logiciel de dimensionnement (éventuellement) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire 13

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Masques Solaires Étape N° 1 : Repérage de la présence d’obstacles limitant l’ensoleillement Azimut /SUD en degré NB : doit se faire en se mettant à l’endroit le plus défavorable pour le capteur PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire 14

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Masques Solaires Étape N° 2 : Identification de points clefs devant représenter la globalité des obstacles (courbe enveloppe) Azimut /SUD en degré Points clefs PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire 15

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Masques Solaires Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points 19° EST 20° SUD SUD EST SUD OUEST Azimut /SUD en degré PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire 16

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Masques Solaires Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Masques Solaires Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points - Outils de relevé d’angles des points caractéristiques du masque Boussoles avec clinomètre Indicateur de trajectoire du soleil PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire 4-27

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Masques Solaires Étape N° 4 : Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Masques Solaires Étape N° 4 : Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Disponibilité de l’énergie solaire 02/18/98 Rayonnement solaire extrêmement variable suivant : Latitude du site La saison Les conditions météos (nébulosité, poussières, humidité, …) L’heure de la journée (angle/azimut du soleil) Etc.… Toutefois d’une année sur l’autre le rayonnement solaire reçu reste sensiblement constant PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire 12

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Variation de l’énergie solaire reçue en fonction de la saison et pour différentes inclinaisons (Latitude Martinique/Guadeloupe) L’énergie récupérée par un capteur plan sera maximum s’il est orienté perpendiculairement au rayonnement direct PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Les variables du rayonnement solaire Irradiation fonction de l’inclinaison & orientation Ensoleillement maximal au Lamentin : ~1900kWh/m² par an (Orientation Sud ; inclinaison 18°) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Les variables du rayonnement solaire Irradiation fonction de l’inclinaison & orientation Ensoleillement maximal au Raizet : ~2200kWh/m² par an (Orientation Sud ; inclinaison 22°) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Les variables du rayonnement solaire Irradiation fonction de l’inclinaison & orientation Ci-dessous les facteurs de corrections du gisement solaire (par rapport à une inclinaison de 18° et orientation Sud) selon une inclinaison et une orientation donnée (Latitude du Lamentin Martinique) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Les variables du rayonnement solaire Les bases de données d’ensoleillement Les mesures Pyranomètres, solarimètres, stations météorologiques Mesures satellites Les mesures dépendent des outils et de leur calibrage Les bases de données existantes Il existe de nombreuses bases de données d’ensoleillement (Meteonorm, Meteostat, PVGIS, Nasa…) n’affichant pas toutes les mêmes résultats. Plusieurs outils de calcul des effets de l’orientation et de l’inclinaison sont disponibles sur le web, auprès des fournisseurs, ou dans des logiciels spécifiques. Attention: toujours considérer une marge d’incertitude PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire Les points à retenir La quantité d’énergie solaire annuelle reçue au sol en Martinique est d’environ 1900 kWh/m²/an , ainsi que sur un plan de capteurs solaires orienté au Sud et incliné à 18° (valeur maximale hors ombres portées par la végétation, les collines environnantes, autres obstacles…). La puissance solaire instantanée, varie en Martinique (idem dans le monde) selon l’inclinaison et l’orientation de 0W/m² à 1000W/m² (parfois plus dans certaines conditions). Les 3 composantes du rayonnement solaire : direct, diffus, albédo. Le rayonnement direct est le plus important d’où nécessité d’installer les capteurs solaires dans un endroit sans ombres portées par la végétation ou autre obstacle. L’inclinaison et l’orientation ont une influence sur l’énergie solaire reçue dans le plan des capteurs solaires : se référer au disque solaire PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire