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TP 3.2: Production photovoltaïque

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

            

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

  

 

II. 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 le cahier des charge (compléter cases bleues)

      b. Calculer l'énergie que doit produire les panneaux photovoltaïques (compléter 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:

- donnez l'énergie solaire reçue sur le site

- calculer la puissance crête des panneaux

III. Détermination de la capacité des batteries:

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.

IV. Choix des panneaux solaires photovoltaïques multi-cristallins:

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 dimension 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

V. 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 "Cours Energie solaire photovoltaïque"

                                  

 

VI. 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 : …………………

                        

 

VII. Choix de l'onduleur

7.1 Ouvrir la page Web: https://www.sunnydesignweb.com/sdweb/#/

7.2 Créez un compte utilisateur à partir de votre compte du lycée

7.3  Suivre la démarche proposée par SMA pour dimensionner un nouveau projet. 

7.4 Télécharger le rapport obtenu

   

VIII. Protections et coupure d'urgence

L' installation de capteurs doit faire l'objet de précautions particulières en matière de protection, dans la perspective d'interventions de maintenance et d'éventuelles interventions des services de secours en cas de sinistre.

Protection contre les chocs électriques

Sur le circuit alternatif, la protection contre les chocs indirects doit comprendre au moins un dispositif de protection différentielle, de sensibilité appropriée aux conditions de mise à la terre. Pour les locaux d'habitation, la protection doit être assurée par un dispositif différentiel à haute sensibilité (≤ 30 mA).

Protection contre les surintensités

Risque de surcharge : les circuits doivent être protégés conformément aux règles générales de la norme NF C 15-100.

Risques de court-circuit : dans le cas d'un branchement à puissance limitée, compte tenu de la présence des fusibles AD, un pouvoir de coupure de 3 kA est suffisant pour les dispositifs de protection contre les courts-circuits présents en aval du point de livraison.

Dans le cas d'un branchement à puissance surveillée, le pouvoir de coupure des dispositifs de protection est déterminé en tenant compte des courants de courts-circuits maximaux susceptibles d'apparaître en provenance du réseau public de distribution.

Protection de découplage

Objectif : séparer l'installation photovoltaïque du réseau en cas de défaut sur celui-ci se traduisant par :

la disparition complète de la tension réseau ;

une tension ou une fréquence d'injection au-delà des limites spécifiées par le gestionnaire de réseau ;

une marche en réseau séparé (îlotage), situation dans laquelle, suite à un incident, une partie du réseau alimentée par des générateurs distribués continue à fonctionner de manière autonome par rapport au reste du réseau.

D'une manière générale, il est recommandé d'utiliser des onduleurs avec une protection de découplage intégrée.

Dispositif de sectionnement et de coupure d'urgence :

Afin de pouvoir arrêter manuellement le fonctionnement de l'installation et d’assurer la maintenance de l'onduleur en toute sécurité, des dispositifs de sectionnement omnipolaires et de coupure en charge doivent être installés côté courant continu et côté courant alternatif.

Pour assurer une séparation en toute sécurité de l'onduleur en cas de maintenance, les dispositifs de coupure d'urgence côté DC et côté AC doivent rester indépendants de ce dernier.

© Legrand

Fixé en mural sur la façade extérieure de l’habitat (au plus près des modules photovoltaïques et hors de portée des enfants), ce coffret pré-câblé s’actionne à partir du sol à l’aide d’une perche, utilisée par les sapeurs-pompiers. La coupure du circuit électrique est réalisée en actionnant un interrupteur-sectionneur.

Protection contre la foudre :

Un toit équipé de panneaux solaires photovoltaïques n'attire pas plus la foudre qu'un autre toit. Cependant, un coup de foudre direct sur les modules provoque irrémédiablement leur destruction.

C'est pourquoi, dans les zones à risque élevé (voir le niveau kéraunique Nk), l'installation de parafoudres protégeant l'installation photovoltaïque (capteurs et onduleur) est rendue obligatoire au même titre que la protection de l'installation électrique du bâtiment.

Deux mesures doivent être prises :

Relier par un conducteur d'équipotentialité (obligatoirement de couleurs verte et jaune s'il est isolé) tous les éléments conducteurs et masses métalliques de l'installation photovoltaïque. Ce conducteur d'équipotentialité doit être relié à la borne principale de terre du bâtiment.

Envisager de mettre en œuvre des parafoudres, côté courant continu et côté courant alternatif, en fonction du niveau kéraunique (Nk) local et des caractéristiques de l'installation.


8.1 Ouvrir la page Web:    http://projet.solaire.drome.free.fr/Pages/Cablage-protection-foudre-installation-photovoltaique.html

8.2 Faire une liste des protections à prévoir pour notre installation

  

XI. Schéma électrique

9.1. Ouvrir le logiciel Qelect pour réaliser le schéma électrique de l'installation

9.2. Réaliser votre schéma électrique de l'ensemble; imprimer votre travail