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AP 2.2: les panneaux photovoltaïques

I- Les différentes technologies  de panneaux solaires photovoltaïques

Dans cette 1ére partie, nous allons mettre en évidence les différences  de puissance électrique fournie par les panneaux

1.1 A partir du document "Technologie des panneaux photovoltaïques.pdf", compléter le tableau en précisant son principe de fabrication, ses avantages et inconvénients, ses aspects énergétiques et économiques

1.2 Visualisez la vidéo "Fabrication d'une cellule photovoltaïque" afin de comprendre davantage les principes de fabrication:

1.3 Vous disposez de panneaux photovoltaïques sur lesquels nous allons faire des mesures; identifiez la technologie de chaque panneau.

      
 
  
 

 

 II. Mise en situation des panneaux photovoltaïques

II.1 Mesure à vide

Définition: Un panneau photovoltaïque est dans un fonctionnement "à vide" quand il reçoit une énergie lumineuse et qu'il n'alimente aucun récepteur; il ne fournit aucun courant en sortie

 

Protocole des mesures:

Nous simulerons l’éclairement à l’aide d’une lampe halogène alimentée par l'intermédiaire d'un  alternostat. La variation du curseur de l'alternostat permet de modifier l'intensité lumineuse de la lampe.

Nous ferons des mesure de l'intensité lumineuse à l'aide d'un fluxmètre

Veillez à faire vos mesures sur chaque panneau dans les mêmes conditions

 

Matériels utilisés:

Alternostat Luxmètre Halogène
                  

Vous devez relever la tension fournie par le panneau photovoltaïque en fonction du flux lumineux U= f(flux)

a. Proposez un schéma électrique en utilisant les symbôles suivant:

b. Procédez au câblage en veillant à bien calibrer les appareils de mesure

c. Faire vérifier par enseignant avant mise sous tension

d. Ouvrir le fichier "Mesure à vide des panneaux photovoltaïques" et compléter le au fur et mesure

e. Imprimer le tableau ainsi que les 3 relevés

f. Analyser vos résultats; est ce que cela semble cohérent avec vos réponses de la question 1.1?

 

 

II.2 Mesure en charge

Vous souhaitez alimenter un moteur électrique par l'intermédiaire d'un panneau; les caractéristiques du moteur sont les suivantes

                         

a. Est-il possible d'alimenter ce moteur avec nos panneaux photovoltaïques? Justifier votre réponse

 

On souhaite mesurer le courant débité par le panneau photovoltaïque quand le moteur tourne; on fera les essais pour l'éclairement au maximum

b. Procédez au câblage en veillant à bien calibrer les appareils de mesure

c. Faire vérifier par enseignant avant mise sous tension

d. Ouvrir le fichier "Mesure en charge des panneaux photovoltaïques" et compléter le au fur et mesure

On détermine la puissance fournie par le panneau photovoltaïque par P=U x I (car les grandeurs électriques sont continues)

f. Calculer la puissance fournie par chaque panneau photovoltaïque à partir de vos mesures

g. Mesurer la surface de ces panneaux et calculer le rapport= Puissance/Surface

h. Analyser ces résultats

 

  

III - Association de panneaux solaires photovoltaïques:

Dans cette partie, nous envisageons d'alimenter un moteur, dont les caractéristiques sont données ci-dessous, par des panneaux photovoltaïques polychristalins

3.1  Relevez les grandeurs électriques importantes du  moteurs et rappeler les grandeurs électriques des panneaux photovoltaïques

3.2  Que constatez vous par comparaison?

 

On va devoir faire un montage avec plusieurs panneaux photovoltaïques (montage série et/ou parallèle)

3.3  Regarder le diaporama "association des modules photovoltaïques.pps"

3.4 Comment doit-on associer les panneaux pour alimenter le moteur mis à disposition ; faire une proposition et essayer votre solution

 

 IV-  Etude d'une installation photovoltaïque

Une installation photovoltaïque est installée sur les toits du lycée et mis en service depuis septembre 2009 sur une surface de 250 m²; elle répond à un besoin de réduction des besoins énergétiques du lycée. Cette étude a été essentiellement menée par des étudiants de BTS Electrotechnique du lycée dans le cadre de leur projet d’étude. Cette installation permet également d’être informé en temps réel sur les consommations électriques de chaque entité du lycée et sur la production des panneaux photovoltaïques.

          

Les panneaux sont installés sur le toit du bâtiment principal E avec une exposition Sud-Est.. Pour cette installation, elle a été limitée à 36kVA.

Le parc de panneaux photovoltaïques est constitué de 195 modules "Watt & Home"  de type WH 185 M d'une puissance unitaire de 185 Wc

Cette installation sera reliée à notre réseau électrique du lycée dont la tension est en 230 V par un onduleur dont la tension d'entrée est de 216 V

4.1 A partir de la tension d'entrée de l'onduleur et de la tension des panneaux photovoltaïques, déterminer le nombre de panneau photovoltaïque à mettre pour avoir la bonne tension

4.2 Déterminer le courant circulant dans cette branche ainsi que la puissance de cet ensemble. Justifier votre réponse

4.3 A partir de la puissance installée , déterminer le nombre de branches à mettre. Justifier votre réponse.

4.4 Faire un dessin de principe de l'ensemble de cette installation; est ce que le nombre de panneaux photovoltaïques correspond à ce qui a été installée?