Introduction Gissement solaire au Maroc Dimensionement d’un system PV Application Conclusion Les systemes photovoltaïques

Le Maroc fait partie des zones privilégiées en ce qui concerne le rayonnement solaire. Il jouit d’une abondance de cette forme d’énergie. Un mètre carré au sol reçoit une énergie solaire plus de 5 KWh/jour avec une durée annuelle moyenne d’ensoleillement qui varie entre 2800 heures et 3000 heures. Le Maroc fait partie des zones privilégiées en ce qui concerne le rayonnement solaire. Il jouit d’une abondance de cette forme d’énergie. Un mètre carré au sol reçoit une énergie solaire plus de 5 KWh/jour avec une durée annuelle moyenne d’ensoleillement qui varie entre 2800 heures et 3000 heures.

Tableau : les Irradiations globales moyennes journalières (Source: Météorologie Nationale).

Définition: Un système photovoltaïque est un ensemble complet d'équipement pour transformer la lumière du soleil en électricité et l'utiliser pour alimenter des lampes, des petits appareils (radio, télévision, ordinateur), des pompes, etc...

L’effet photovoltaïque est obtenu par absorption des photons dans un matériau semi-conducteur qui génère alors des paires électrons-trous (excitation d'un électron de la bande de valence vers la bande de conduction) créant une tension ou un courant électrique

Une installation photovoltaïque autonome est une installation qui produit de l'électricité grâce au soleil, mais qui fonctionne indépendamment du réseau électrique. Dans la majorité des cas, ce système est utilisé dans les sites isolés où il serait beaucoup trop coûteux de raccorder l'habitation ou le local que l'on souhaite alimenter en électricité.

Systèmes reliés au réseau Ces systèmes sont constitués de modules solaires photovoltaïques reliés entre eux et branchés sur un ou plusieurs onduleur(s) eux même connecté(s) au réseau de distribution ou de transport d’électricité.

Les systèmes hybrides, reçoivent une partie de leur énergie d’une ou plusieurs sources supplémentaires. En pratique, les modules de systèmes PV sont souvent alliés à une éolienne ou à une génératrice à combustible. Systèmes hybrides

Un système solaire photovoltaïque est composé de 5 éléments principaux :  Le panneau solaire  le régulateur de charge solaire  La batterie solaire  L’onduleur  Les câbles

 Module photovoltaïque Un module photovoltaïque (également appelé panneau solaire photovoltaïque) est un générateur électrique de courant continu. Autrement dit, c'est un appareil qui crée de l'électricité lorsqu'il est exposé à la lumière du soleil. Description d’un module photovoltaïque

Quels sont les différents types de cellules ?  Cellule monocristalline  Très bon rendement  Sensibilité accrue aux rayonnements directs  Coût élevé

 Cellule polycristalline  Bon rendement (moins bon que les cellules monocristallines)  Coût moins élevé que pour les cellules monocristallines  Sensibilité accrue aux rayonnements directs  Forte sensibilité à la température  Bon rendement (moins bon que les cellules monocristallines)  Coût moins élevé que pour les cellules monocristallines  Sensibilité accrue aux rayonnements directs  Forte sensibilité à la température

 Cellule amorphe  Moins de matériau de base pour la fabrication  Moins sensible aux fortes températures  permet la fabrication de panneaux souples et flexibles

les différentes cellules photovoltaïques

 Les batteries Les batteries PV servent à emmagasiner l’énergie générée par les panneaux photovoltaïques en prévision des périodes où il n’y a pas de soleil. Ces batteries sont conçues pour restituer un courant stable pendant de longues périodes en conservant leurs aptitudes à la recharge.

 Le régulateur: Le régulateur de charge est relié le panneau photovoltaïque à la batterie. Il régularise l´énergie provenant de panneaux jusqu´à la batterie, il arrête le chargement de la batterie lorsqu´elle est totalement chargée et coupe l´énergie de la batterie lorsqu´elle est en dessous du niveau sécuritaire.

 l’onduleur: L'onduleur est un appareil permettant de transformer le courant continu en courant alternatif et d'alimenter les récepteurs en alternatif à partir de l'énergie stockée dans la batterie.

 Le rendement de l'onduleur 95 %.  Durée de vie de l'onduleur En règle générale, les onduleurs disposent d’une durée de vie d’une dizaine d’années. 20 ans

Pour une installation photovoltaïque autonome, il y a quelques étapes à respecter :  Détermination des besoins de l’utilisateur  Dimensionnement des modules photovoltaïques  Dimensionnement d'une batterie  Dimensionnement d'un régulateur  Dimensionnement d'un convertisseur de courant (onduleur)  Dimensionnement d'un câble électrique solaire

Dimensionnement d’un SPV La première de ces étapes consiste à déterminer le moment où vous avez besoin d’électricité, et à mesurer votre consommation  Détermination des besoins de l’utilisateur : L'énergie est le produit de la puissance par le temps E (kWh)=P(kW)x t(h).

 Dimensionnement d'un module photovoltaïque: Avec les données de la première étape, il vous sera possible de connaitre la quantité de modules photovoltaïques nécessaires pour couvrir les besoins en électricité.  La formule de base pour la détermination de la puissance crête nécessaire pour un système photovoltaïque à courant continu:  Pour déterminer le nombre des modules on calcule par cette formule:

 Dimensionnement des batteries: Pour déterminer Capacité des batteries (Cs) en Ampère heure (Ah) on utilise la formule suivante: avec:  P: Puissance des équipements en watts.  t: Durée d’utilisation par jour en heures.  U batt : Tension batterie en volts.  b: Profondeur de décharge ~ 0.6 à 0,7.  N: Autonomie désirée en jour.

 Dimensionnement d'un régulateur : Cette étape a pour objectif de dimensionner le régulateur de charge Cette dernière ne comporte aucun calcul, mais il existe une grande variété de régulateurs qui diffèrent selon leurs options, leurs fonctions et leur puissance. Il faudra donc prendre le temps de consulter et de choisir sur le marché celui qui sera le mieux adapté à votre situation.

Le choix de l’onduleur (convertisseur de courant) s'agit avant tout de savoir si cet appareil vous est indispensable ou non. En effet, votre installation peut déjà fournir du courant continu 12, 24 ou 48VDC, et certains appareils fonctionnent avec du 12VDC. Il n'est peut être pas nécessaire de transformer votre courant continu en alternatif.  Dimensionnement d'un onduleur:

 Dimensionnement d'un câble électrique solaire Les principaux critères de choix de câblage sont: Résistance aux rayons solaires forts(U.V) et aux intempéries. Section des câbles afin d'éviter une chute de tension importante (meilleur rendement du système). Le diamètre des câbles pour un système photovoltaïque à courant continu est plus important qu'un système à courant alternatif. RÉSISTANCE D'UN CÂBLE ÉLECTRIQUE: Avec: R la résistance en ohm (Ω) ρ la résistivité en ohm mètre (Ω.m) L la longueur du câble en mètre (m) S la section du câble en mètre-carré (m²)

Pour commencer, il faut lister tous les appareils électriques à alimenter: ampoules, réfrigérateur, télévision, chauffe-eau électrique, ventilateurs, climatisation, ordinateurs.. Dans notre exemple :  Ampoule  Chargeur  Réfrigérateur  TV  Machine à laver  Ordinateur

AppareilsPuissanceNombre Puissance totale DuréeEnergie Ampoule10W660W4h240Wh Réfrigérateur150W1 24h3600Wh TV140W1 8h1120Wh chargeur5W315W2h30Wh Machine à lavée300W1 1h300Wh ordinateur30W1 2h60Wh Les besoin en électricité sont donc: Total5350Wh

 Production journalière des modules 5350Wh/j Puissance des modules = production journalière / le coefficient d’ensoleillement 2042 WC Avec 2.62 : coefficient d’ensoleillement à Fès

Sachant qu’on va utiliser des panneaux de puissance 255Wc de type Polycristalin. Le nombre des panneaux solaires: 8 panneaux Calcul de la superficie disponible : Surface d'un module y compris les intercalaires de 35 mm, L = 1,64m ; l = 0,98m. Pour la largeur : (4* 0, 98) + (0,035 * 3) = =4.025m

Pour la longueur : (1,64 * 2) + 0,0 35 = 3.315m la superficie étant donnée comme suite: 4.025*3.31=13.32m².

Nombres des batteries: Batterie GEL Ultracell 12V 200Ah Dimensions (mm) : 522 x 240 x 218 Poids (Kg) : 63 Capacité des batteries: 1783 Ah Avec 4 étant le nombre des jours d’autonomie 1783/200=9 batteries

 Régulateur: Régulateur :Epever MPPT Tracer 2210A-20A  onduleur: Onduleur : Victron phoenix 12V/24V-180VA

Matériels PrixNombrePrix total Panneaux PV3168 dh dh La batterie4348,3 dh939134,7 dh Le régulateur1396,89 dh1 L’onduleur1419 dh1 Les câbles310,2 dh (10 m)30 m930,6 dh Support réglable399,3 dh 62395,8 dh Clame de fixation13,75 dh8110 dh Autres accessoires 440 dh

70860 DH 7086 DH DH

 La réalisation d’une telle installation doit être bien dimensionné pour qu’elle puisse fournir de l’électricité dans les conditions les plus défavorables, ce nous permet d’aboutir a une optimisation de l’installation photovoltaïque.  Vu de le coût très élevé des batteries qui est estimé de 50% de prix totale de l’installation, ainsi leur durée de vie qui ne dépasse pas 10 ans au maximum. Donc ça sera mieux d’injecter l’électricité au réseau.

 Pr I.ZORKANI: cours des matériaux pour l’énergie solaire S3 complément C dimensionnement.  Thèse :2014/2015, AMARA KARIMA: contribution a l’étude de conception d’une centrale photovoltaïque de puissance (1 MW) interconnectée au réseau de distribution électrique moyen tension.  Thèse : 2005, NICKPORIK OLEKSIY: simulation, fabrication et analyse des cellules photovoltaïques a contacts arrières interdigités.