I. Analyse générale du schéma
A partir du diaporama "Présentation du projet" , prenez connaissance de l'objectif du projet
a. Noter les informations importantes de l'étude du projet
b. Placer les noms des éléments sur le schéma fonctionnel:
Batterie- Régulateur Onduleur- Panneau Photovoltaïque- Compteur d'énergie
.1.png) |
c. Indiquer le rôle des éléments 1 à 4 du schéma; Vous pouvez consulter "Cours Energie solaire photovoltaïque"
Elément 1 :
Elément 2 :
Elément 3 :
Elément 4 :
d. Donner la nature des flux à l'entrée et à la sortie de chaque éléments
e. Déterminer les 3 technologies de cellules photovoltaïques en décrivant sommairement leurs caractéristiques (page 11 du cours Energie solaire photovoltaïque)
II. Calculs pour dimensionner l'installation solaire
II.1 Détermination du dimensionnement solaire
Document Ressources : "détermination des éléments d'une installation solaire photovoltaïque"
L’installation se trouve à Vars (département des Alpes de Haute-Alpes: 05560); L’ensemble des éclairages communs, des système de ventilation et de sécurité a une puissance totale de 4KW dont seulement 50% sera produit par le système photovoltaïque
2.1 Calculs préliminaires:
a. Calculer l’énergie consommée de cette installation:
- à partir des informations données dans l'objectif de la présentation projet.
- à partir de la Diapositive 7 du projet du document ressources
compléter les cases bleues
b. Calculer l'énergie que doit produire les panneaux photovoltaïques
compléter la case verte
| Puissance totale consommée | Durée de production | Energie totale consommée | Energie à produire avec les PV |
| 4 KW |
2.2 A partir de la carte d’ensoleillement donnée dans le document ressource (diapositives 10 et 11), relevez l'énergie solaire reçue sur le site (attention aux unités)
2.3 A partir de la relation donnée sur la diapositive 7, calculer la puissance crête Pc des panneaux photovoltaïques.
II.2 Détermination de la capacité des batteries:
A partir de la relation donnée sur la diapositive 8,calculez la capacité de la batterie sachant que l’on désire une autonomie de 12 heures. La tension en sortie des batteries sera 24 V. On utilise des batteries solaires.
III. Expérimentation sur les panneaux solaires photovoltaïques multi- cristallins:
Dans cette partie, vous devez travailler par 1/2 groupe classe avec l'organisation suivante:
- Groupe 1: Essai sur PV puis simulation PSIM
- Groupe 2: Simulation PSIM puis essai sur PV
III.1 Essai pratique sur PV
a. Rappel des grandeurs caractéristiques d'un panneau photovoltaïque
dans cette partie, nous allons tracer la caractéristique I=f(U) (se lit U en fonction de I) et déterminer P=f(U).
Le protocole de mesure est le suivant:
- Eclairement du panneau à l'aide du banc halogène
- Le panneau photovoltaique débite dans une résistance réglable
- On mesure le courant I et la tension U pour différentes valeurs de la résistance (Montage Voltampèremétrique);
- Faites 2 campagnes de mesures: pour éclairement maximun (journée d'été) et un demi éclairement (journée ombragée)
- compléter les 2 onglets du fichier Excel: Relevés du PV
Exploitation des mesures:
- Tracer les caractéristiques I=f(U) et P=f(U) à l'aide d'Excel
- Repérer sur ces caractéristiqu
b. Exploitation des mesures: A partir des caractéristiques I=f(U) et P=f(U)
- Repérer
- La puissance crête (optimum) fournie par le panneau
- Le courant et la tension au point optimum de la puissance notée I* et V*
- La tension à vide, c'est à dire quand le panneau ne fournit pas de courant
- Le courant de court circuit c'est à dire quand le courant est maximum.
- Comparer V* pour les 2 éclairements: que constate t-on?
III.2 Simulation PV sous PSIM
a. Ouvrir le fichier "Simulation PV" sous Psim 12 se trouvant dans les documents à partager de votre classe
b. Paramétrer l'irradiation reçue par le panneau à 1000W/m² et ne température ambiante de 25°C
c. Lancer la simulation : Simulate/Run simulation
- Choisir I_PV puis appuyer sur Add
- Afin de changer l'axe des X et obtenir I_PV=f (U_PV), cliquer sur Axis/Choose Axis Variable et choisir V_PV
- Ajouter la courbe de puissance: pour cela, cliquer sur Screen/Add screen et choisir P_PV
- Sur les courbes et en vous aidant du curseur se trouvant dans Measure, relever:
- la tension à vide, c'est à dire quand le panneau ne fournit pas de courant
- le courant de court circuit
- la puissance crête fournie par le panneau
- Le courant et la tension au point optimum de la puissance.
d. Refaite la simulation avec une irradiation de 500W/m² et 250W/m²
e. Analyser les résultats obtenus en regardant la puissance fournie en fonction de l'ensoleillement
IV. Dimensionnement de l'ensemble photovoltaïques:
IV.1 Choix des panneaux photovoltaïques
Le choix des panneaux photovoltaïque est le SW 240 poly : Voir la documentation technique PV (solution pour fonctionner en 24 V).
a. A partir des données constructeur:
- déterminer sa puissance crête
- les dimensions de chaque panneau
b. A partir de la puissance totale calculée, déterminer le nombre de panneaux à installer
c. En déduire le montage de l'ensemble sachant que chaque zone d'accueil des PV est de 18m sur 3m; vous devez vous aider des diapositives 2,3 et 4.
IV.2 Schéma de raccordement des panneaux pour la solution en 24v
Après avoir proposé un schéma de montage des panneaux dans le cadre ci-dessous, calculer le courant dans chaque branche (Ip) et le courant total (It) en sortie des panneaux. Vous pouvez consulter la page 6 de "Cours Energie solaire photovoltaïque"
 |
IV.3 Choix des batteries et schéma de raccordement pour la solution en 24v (stationnaire ou semi- stationnaire)
Choisissez le nombre, la référence et la capacité des batteries à partir de la documentation technique batterie . Représenter le schéma de raccordement dans le cadre ci-dessous.
|
Capacité totale calculée = …………………
Capacité d’une batterie = …………………
Capacité totale =………………… Nombre =………………… Référence : ………………… |
 |
V. Etude du régulateur
Rappel: le régulateur gère l'énergie entre les panneaux, la batterie et les récepteurs afin de protéger l'installation et d'assurer son bon fonctionnement. Il contrôle la charge et la décharge de la batterie afin de prolonger sa durée de vie
Nous allons étudier 2 technologies de régulateurs à travers des mesures et de la simulation.
V.1 Essai pratique des régulateurs sur PV
a. Insérer un régulateur entre le PV et la charge (on ne branche pas encore la batterie)
on souhaite mesurer le courant IPV et tension UPV du PV , la tension de la batterie UBAT et la tension aux borne de la charge
b. Insérer les appareils de mesures correctement calibrés (on prendra une pince ampèremétrique pour U et des multimètres pour U)
c. Faire valider et régler le rhéostat de charge de façon à avoir I= 2A
d. Faites vos mesures
e. Hors tension, changer de régulateur et refaites les mesures demandées
V.2 Simulation des régulateurs sur PV
a. Ouvrir le fichier "essai_regulateur_PV" à l'aide de PSIM se trouvant sous document en consultation de ma classe
b. Paramétrer le fichier aux valeurs d'irradiance et de température de l'essai pratique
Essai 1: Régulateur PWM
c. Pour faire l'essai avec le régulateur PWM, on règle le rapport cyclique à Alpha ∝=1
d. Relever les valeurs moyennes du courant IPV et tension UPV du panneau photovoltaïque; calculer sa puissance délivrée
Essai 2: Régulateur MPPT
e. Pour faire l'essai avec le régulateur MPPT, on règle le rapport cyclique à Alpha ∝=UBAT/UPV
f. Relever les valeurs moyennes du courant IPV et tension UPV du panneau photovoltaïque; calculer sa puissance délivrée
V.3 Analyse des résultats
- Comparer les valeurs de puissance délivrée par le panneau photovoltaïque lors des 2 essais pratiques et de la simulation
- Que peut on en conclure sur l'intérêt d'utiliser un régulateur MPPT par rapport au PWM
- Par quel moyen physique, le régulateur MPPT agit il sur la tension? Donner le nom du convertisseur qu'i possède
VI. Schéma électrique
6.1. Ouvrir le logiciel Qelect pour réaliser le schéma électrique de l'installation
Un tutoriel est mis à votre disposition pour réaliser votre schéma: https://drive.google.com/drive/folders/1T78UbEh-_2s-wKEAp3N7aVquuEUQITmJ
6.2. Réaliser votre schéma électrique de l'ensemble; imprimer votre travail