Lycée M.M.FOURCADE Support d’activité : Système photovoltaïque connectée réseau CR20 Secteur d’activités : Les énergies renouvelables. Objectifs du TP1: Découvrir le principe de fonctionnement d’une installation photovoltaïque connectée réseau sur une installation déjà mise en œuvre.

1.Prise de contact Q1.1 Voici 4 synoptiques correspondant à 4 types d’installations PV. Nommer correctement les synoptiques: Onduleur Pompe Fil du soleil Utilisations Régulateur Batteries Site isolé Utilisation Onduleur Réseau électrique Connecté réseau injection surplus Utilisation Onduleur Réseau électrique Connecté réseau injection totale

Q1.2 : Le synoptique du système installé dans votre établissement figure en page 5. Quel est le type d’installation ? Connecté réseau injection surplus

Q1.3 Si l’interrupteur sectionneur Q6 est considéré comme le disjoncteur de raccordement EDF tout comme l’interrupteur différentiel Q5, quel est alors le type d’installation ? Connecté réseau injection totale

Q1.4: Identifier les éléments sur la photo en page 5 : 13 2 Onduleur Coffret CC (isolement du champ PV) Coffret AC (protection de la partie courant alternatif) Q1.5 : Quel est le rôle de l’onduleur ? L’onduleur a pour rôle de transformer le courant continu produit par les modules en courant alternatif synchronisé au réseau électrique pour y être injecté

2.Le module photovoltaïque Les modules installés sont de référence BP3160S Q2.1 : Compléter la fonction d’usage d’un module PV. Module photovoltaïque énergie solaire énergie électrique Transformer l’énergie solaire (rayonnement) en énergie électrique

Q2.2 : Rechercher dans la documentation technique les valeurs nominales des modules photovoltaïques installés. Pmax : Isc : Vmp : Voc : Imp : Coeff de température de la puissance : Q2.3 : Etablir la relation entre Pmax, Vmp et Imp. Pmax est aussi appelée « Puissance Crête » Q2.4 : Que remarquez-vous entre Imp et Isc ? 160W4,8A 34,5V44,2V 4,55A -(0.5±0.05)%/K Pmax=Vmp*Imp Le courant de court-circuit (Isc) n’est que très légèrement supérieur au courant de puissance maximale (Imp).

Q2.5 : Quel est l’effet d’une augmentation de température des modules PV sur leur puissance de sortie ? Une augmentation de la température, au-delà de la température "NOCT" entraine une chute de puissance d’environ 0,5% par °K ou °C Q2.6 : Calculer la surface du module PV. En déduire la puissance crête par mètre carré pour ce module. S=1593*790= mm² soit 1,26m² Puissance / m² = 160/1,26 = 127Wc/m²

Ce rendement est très faible en comparaison des autres convertisseurs d’énergie (transformateur : 80%, convertisseurs utilisant l’EnPu entre 90 et 95%) Q2.7 : Calculer le rendement du module photovoltaïque. Comparer avec la valeur indiquée par le constructeur. Que peut-on dire si l’on compare ce rendement avec celui d’un autre convertisseur d’énergie ? La puissance solaire est de 1000W/m² la puissance crête d’un module est de 127 W/m² η= Pelec / Psolaire= 127/1000 = 12,7% Le rendement de 12,7% est celui annoncé par le constructeur.

3.La chaîne photovoltaïque Pour les questions suivantes, les valeurs de P, V et I, seront respectivement Pmax, Vmp et Imp. Q3.1 : Si l’on met 9 modules PV en série, donner les valeurs de Pserie, Vserie et Iserie : Vserie= 9 * 34.5 = 310,5V Iserie= 4,55A D’où Pserie= 310,5*4,55=1412,8W soit environ 9 fois la puissance unitaire d’un panneau.

Q3.2 : Même question mais avec 9 modules PV en parallèle. Vserie= 34.5VIserie= 4,55 * 9 = 40,95A D’où Pserie= 34,5*40,95=1412,8W soit environ 9 fois la puissance unitaire d’un panneau Q3.3: Conclure quant aux effets des associations série ou parallèle sur les variables P, V et I. 1.Que les panneaux soient associés en parallèle ou en série, la puissance d’une l’installation comptant n panneaux sera n fois la puissance unitaire d’un panneau. 2.Sur une installation de forte puissance (généralement connectée au réseau), une association série sera privilégiée de manière à limiter les pertes en ligne. 3. Sur les installations de puissance moindre (souvent les sites isolés), les associations en parallèle ou série parallèle sont utilisées de manière à obtenir une tension de sortie courante pour les récepteurs en courant- continu (12,24 ou 48V).

L’installation a été définie comme telle : une chaîne PV de 9 modules en série et un onduleur Fronius IG15. Q3.4 : Justifier ces choix par rapport à l’onduleur ainsi que par rapport aux pertes en ligne : 1 chaine PV de 9 modules : V onduleur dc=9*34,5=310,5V Cette tension est comprise dans la plage de fonctionnement de l’onduleur. ( V) Iserie= 4,55A ( compatible avec I max entrée onduleur 10,8 A)

Q3.5 : Quel est le nombre maximum de modules PV que l’on peut mettre en série si l’on garde cet onduleur ? Nb modules =Vmax onduleur / Vmax module =400/34.5 =11 modules Q3.6: Combien de chaînes PV peut supporter cet onduleur si l’on utilise les modules BP3160S ? IG15 : Puissance PV Maximale : 2000Wc Nb modules =2000 / 160 =12.5 ramené à 12 BP3160S : Puissance maximale : 160 Wc

4.Observation et comparaison ( valeurs du 04/01/2010) Q4.1 : Relever les valeurs suivantes grâce aux touches de l’onduleur : V continu : I continu : P alternatif : I alternatif : Ensoleillement : Q4.2 : Calculer Pcontinu : P continu = V continu *I continu = Q4.3 : Calculer à quel pourcentage de la puissance crête fonctionne l’installation. % Pc = P continu / P crete installation % Pc = 288 V 1017 W 3,7 A 4,4 A 891 W/m² 1065 W 1065/ (9x160) = 0,73 soit 73%

Q4.4 : La puissance crête est donnée pour un ensoleillement de 1000w/m², comparer avec l’ensoleillement relevé. Y a-t-il une différence ? Si oui, d’où provient cette différence ? Généralement la puissance calculée par produit en croit si l’on se sert de l’ensoleillement est supérieure à la puissance mesurée. Cela provient du fait que les cellules sont à une température supérieure à celle donnée pour la puissance maximale, d’où la chute de puissance. Q4.3 : Calculer le rendement de l’onduleur : η = P alternatif / P continue = Q4.4 : Calculer la tension réseau : U réseau * cos  = P alternatif / I alternatif = Ici, le facteur de puissance est généralement très légerement supérieur à 1, pour faciliter le calcul, il est considéré comme étant unitaire.

5.Les modes de pose Q5.1 : Identifier les modes de pose sur les photos suivantes en fonction des propositions : Brise Soleil, Surimposition toiture, Montage sur toiture terrasse, intégré toiture Montage sur toiture terrasse intégré toiture Surimposition toiture Brise Soleil

Relevés relevés de la puissance produite par le système