Abstract
In order to maximize the production of solar panels on the one
hand and reduce installation costs by facilitating the maintenance of trackers
on the other hand, this work focuses on improving Accuracy and reduction of the
cost of the tracker's tracking strategy. A two-axis tracker model has been
developed in three parts: a mechanical modeling under SolidWorks, a dynamic
model under Matlab / Simulink and a control model. Thus, the analysis of a new
approach without sensor based on an astronomical calculation of the position of
sun was carried out, in fact, the position of the sun varies in a continuous
way during the day from the East to the 'West along the azimuthal axis
(East-West), and also during the seasons along a zenithal axis
(North-South).
Key words: Two-axis tracker, Tracker model,
SolidWorks, Matlab / Simulink, astronomical calculation, azimuth axis, azimuth
axis.
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Résumé
Sommaire
Dédicace 2
Remerciement 3
Résumé/Abstract 4
Sommaire 5
Liste des figures 8
Liste des tableaux 10
Abréviations 10
Introduction générale 11
Chapitre I : Présentation de l'organisme d'accueil 13
1. Présentation de l'institution 13
2. La Structure D'IRESEN 14
3. Les grands projets pilotes de la plateforme : 15
Chapitre II : Gisement solaire et le générateur
photovoltaïque 16
1. Introduction 16
2. Aspects géométriques 16
2.1. Mouvement de la Terre autour du soleil 16
2.2. Trajectoire apparente du soleil 17
2.3. Coordonnées du soleil 17
2.4. Les coordonnées terrestres (géographiques)
19
2.5. Durée d'insolation 19
2.6. Le taux d'insolation 19
3. Aspects énergétiques 20
4. Énergie solaire : 23
4.1.1. Modélisation de la cellule
photovoltaïque 25
4.1.2. Le générateur photovoltaïque
et ses performances 25
4.1.3. Type et rendement des cellules
photovoltaïques 26
5. Conclusion 27
Chapitre III : Position du soleil & les trackers solaires
29
1. Introduction 29
2. L'intérêt des panneaux mobiles par rapport aux
panneaux fixes 29
3. Orientation et inclinaison d'une surface 30
4. Les points positifs et négatifs des suiveurs 31
Tracker Solaire Page 6
Sommaire
5. Les types des suiveurs 31
5.1. Mécanisme d'orientation (système de
positionnement) 31
5.2. Type de commande 32
5.2.1. Commande en boucle ouverte 32
5.2.2. Commande en boucle fermée 32
5.2.3. Commande hybride 32
5.2.4. Commande tenant compte de la consommation 32
5.3.1. Traqueurs Mono axiaux : 33
5.3.2. Traqueurs Bi axiaux : 33
6. Description du suiveur solaire : 34
7. Angle d'incidence sur un plan incliné(i) 35
8. Conclusion 35
Chapitre IV: Modélisation des trackers 36
1. Introduction 36
2. Modèle mécanique 36
2.1. Représentation du logiciel utilisé 37
2.1.1. Définition de la CAO 37
2.1.2. Outil CAO utilisé dans notre projet 37
2.2. Conception et Modélisation géométrique
du système 38
2.2.1. Description générale des systèmes
38
2.2.2. Système de poursuite 38
3. Modèle dynamique 39
3.1. Modèle du soleil 40
3.2. Modèle dynamique des actionneurs 42
3.2.1. Analyse des éléments 42
3.2.2. Vitesse de rotation du panneau 43
3.2.3. Le vent 44
3.2.4. Modèle de Capteur 45
3.3. Modélisation du moteur asynchrone 46
3.3.1. Modèle dynamique de la machine asynchrone 46
3.3.2. Modèle mécanique du tracker 48
3.3.3. Calcul de l'inertie du tracker azimut et
élévation 48
3.3.4. Relation entre la position angulaire et la course du
vérin 49
3.3.5. Estimation du couple résistant 50
Sommaire
3.3.6. Modélisation et simulation du modèle
dynamique 50
3.4. Commande scalaire 53
3.4.1. Contrôle en V/f de la machine asynchrone 54
3.4.2. Modélisation de l'onduleur triphasé 54
3.4.3. Les Techniques de commande de l'onduleur triphasé
56
3.4.4. La modulation de largeur d'impulsions 56
3.4.5. Modélisation de la commande scalaire 57
4. Commande et stratégie de génération de
trajectoire d'un tracker 59
5. Conclusion 59
Chapitre V : Test et simulation de la Commande du tracker 60
1. Introduction 60
2. Contexte logiciel 60
3. Écriture du programme 61
4. Description du HARDWARE 61
4.1. Réalisation de la commande de l'onduleur 61
4.1.1. Schéma de principe 61
4.1.2. Circuit de l'onduleur 62
4.1.3. Gâte drives circuit 62
4.2. Réalisation de la carte de commande du moteur
asynchrone 64
5.1.1. Étage de la puissance 64
5.1.2. Relai électromagnétique 64
4.3. Teste de la carte 65
5. Conclusion 65
Conclusion générale et Perspectives 66
Références 68
Annexes 70
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Tracker Solaire Page 8
Sommaire
Liste des figures
Chapitre 1 :
Fig. I. 1 Dessin schématique des principaux
contributeurs d'IRESEN. 13
Fig. I. 2 Modèle 3D de Green Energy Park. 14
Fig. I. 3 Structure D'IRESEN. 14
Chapitre 2 :
Fig. II. 1 Le mouvement de la Terre autour du soleil [4].
17
Fig. II. 2 Trajectoire du soleil [5]. 17
Fig. II. 3 Le plan équatorial de la terre avec l'angle
de Déclinaison solaire (ô) et Angle horaire .
18
Fig. II. 4 Le plan horizontal de la terre avec l'azimut du
soleil a et son élévation h. 19
Fig. II. 5 Coordonnées terrestre. 19
Fig. II. 6 Analyse spectrale du rayonnement solaire. 20
Fig. II. 7 Le rayonnement solaire et le nombre d'air masse.
20
Fig. II. 8 Types de rayonnement solaire reçus au sol
[6]. 21
Fig. II. 9 - a- Rayonnement solaire capté par un plan
horizontal et incliné [2]]. 23
Fig. II. 10 L'énergie émise par le soleil.
24
Fig. II. 11 Conversion de l'énergie solaire en
énergie électrique. 24
Fig. II. 12 Capacité mondiale d'énergie solaire
photovoltaïque [7]. 25
Fig. II. 13 Schéma équivalent électrique
d'une cellule PV [5] 25
Fig. II. 14 Courbes I(V) et P(V) d'un panneau
photovoltaïque [5]. 26
Fig. II. 15 Caractéristiques d'un
générateur photovoltaïque pour différents
éclairements [5]. 26
Chapitre 3 :
Fig. III. 1 Un panneau photovoltaïque fixe (a) et avec
système suiveur (b) [11]. 29
Fig. III. 2 Diagramme de comparaison entre la production avec
suiveur et la production avec
système fixe [5]. 30
Fig. III. 3 Les angles de l'inclinaison, de projection et de
l'incidence [5]. 30
Fig. III. 4 Exemple et fonctionnement du suiveur passif [13].
31
Fig. III. 5 Commande en boucle ouverte d'un tracker PV [14].
32
Fig. III. 6 Commande en boucle fermée d'un tracker
[14]. 32
Fig. III. 7 Génération de trajectoire
discontinue [14]. 33
Fig. III. 8 Traqueur à un seul axe avec angle
d'inclinaison de Latitude [5]. 33
Fig. III. 9 Traqueur à deux axes avec angle
d'inclinaison de Latitude [5]. 34
Fig. III. 10 Traqueur à deux axes
Azimut/Élévation [5]. 34
Fig. III. 11 Description de suiveur solaire [12]. 35
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