Tracker solaire à deux axes

Chapitre 4 :

Fig. IV. 1 Modélisation d'un tracker PV et de son command. 36

Fig. IV. 2 Le diagramme représentant les cinq générations de systèmes de CAO [15]. 37

Fig. IV. 3 Le modèle mécanique réalisé sous SolidWorks. 38

Fig. IV. 4 Description des différents éléments du tracker. 39

Fig. IV. 5 Schéma synoptique du modèle de tracker proposé. 40

Fig. IV. 6Angle d'Azimute et l'altitude en fonction du temps. 40

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Liste des figures

Fig. IV. 7 Le rayonnement reçu sur la surface d'un panneau incline. 41

Fig. IV. 8 Comparaison entre l'Altitude/Azimut calculé et mesuré. 42

Fig. IV. 9 Réducteur de roue et vis [18]. 44

Fig. IV. 10 La rose de vent de Ben Guerir 44

Fig. IV. 11 Élévation mesurée avec notre inclinomètre [19]. 45

Fig. IV. 12 Moteur asynchrone [20]. 46

Fig. IV. 13 Modèle électromécanique asservi du tracker. 47

Fig. IV. 14 Inertie du panneau (Elévation). 49

Fig. IV.15 Inertie du panneau (azimut). 49

Fig. IV.16 Schéma des paramètres de calcul. 49

Fig. IV.17 Modéle Interne du MAS. 51

Fig. IV. 18 Modèle en bloc Simulink de la MAS alimentée en tension. 51

Fig. IV. 19 Le schéma interne de MAS modèle dq. 52

Fig. IV. 20 Les Résultats de la simulation du démarrage à vide du moteur asynchrone. 53

Fig. IV. 21 Commande scalaire du moteur asynchrone [22] 54

Fig. IV. 22 Le schéma d'un onduleur triphasé alimentant le MAS. 54

Fig. IV. 23 Schéma équivalent de l'onduleur. 55

Fig. IV. 24 Modèle de l'onduleur triphasé. 55

Fig. IV. 25 La sortie d'onduleur triphasé. 56

Fig. IV. 26 Modèle Simulink de la commande MLI. 57

Fig. IV.27 Le signal de sortie de la commande MLI. 57

Fig. IV.28 Modèle dynamique du MAS asservie en position. 58

Fig. IV. 29 Les résultats de simulation. 58

Fig. IV. 30 Réponses indicielles d'un axe du tracker asservi en position. 59

Chapitre 5 :

Fig. V. 1 Carte de commande d'un tracker solaire. 60

Fig. V. 2 Cheminement de la programmation et de la simulation [1]. 61

Fig. V. 3 Circuit de commande d'un onduleur triphasé. 62

Fig. V. 4 L'onduleur triphasé avec trois bras. 62

Fig. V. 5 La structure du circuit tampon (BC547 et 2N3019). 63

Fig. V. 6 La structure de l'opto-isolateur. 63

Fig. V. 7 La structure de Darlington pair amplifiée (TIP122). 64

Fig. V. 8 Connexion d'IR2112. 64

Fig. V. 9 Description d'un relais électromagnétique. 64

Fig. V. 10 Les signaux PWM. 65

Les tableaux et Abréviations

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Liste des tableaux

Tableau 1 : Performance des différentes technologies des cellules PV [8]. 27

Tableau 2 : les indicateurs statistiques 42

Tableau 3: Matrice de choix du moteur nature de la motorisation. 43

Tableau 4 : La comparaison entre les différents capteurs de position [19] 45

Tableau 5 : Récapitulation de l'influence d'un PID série sur le système. 47

Abréviations

MAS Moteur Asynchrone.

MLI Modulation de largeur d'impulsion.

AM Masse d'air.

PV Photovoltaïque.

TSV Temps solaire vrai.

MPPT Maximum power point tracking : recherche du maximum de puissance.

PPM Point de puissance maximale

DNI Direct normal Irradiance : Ensoleillement direct.

GHI Global Horizontal Irradiance : Ensoleillement global.

DHI Diffus Horizontale Irradiance.

MSE Mean square error : Erreur quadratique moyenne.

PPM Point de puissance maximale.

RMSE Racine carrée de l'erreur quadratique moyenne.

TU Temps universels.

ET Équation du temps.

TL Temps légal.

TS-2 Tracker solaire à 2 axes.

CAO Conception Assistée par Ordinateur.

MCAO Mécanique Conception Assistée par Ordinateur.

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Les tableaux et Abréviations

Introduction générale

Dans un contexte énergétique et économique difficile, les attentes en termes d'énergies renouvelables en général et d'énergie solaire en particulier, sont de plus en plus importantes. Les enjeux majeurs des chercheurs et des industriels dans ce domaine sont l'amélioration du rendement et diminution des coûts des cellules, des modules et des systèmes photovoltaïques afin de les rendre les plus compétitifs possible.

Il y a deux manières pour maximiser le taux d'énergie utile en optimisant la conversion et le degré d'absorption, et en augmentant le taux de rayonnement d'incidence en employant les systèmes d'orientation mécanique. Ces systèmes appelés suiveurs solaires aussi « trackers » permettent d'orienter les modules tout au long de la journée. Les systèmes de suiveurs solaires sont utilisés pour plusieurs applications incluant : les cellules solaires photovoltaïques, les concentrateurs solaires et les télescopes.

Ce travail présente la conception et l'exécution d'un algorithme de commande pour une structure mécanique à prix réduit qui peut soutenir les modules photovoltaïques et qui agit en tant que traqueur du soleil.

Plusieurs classes de structure peuvent être distinguées selon les critères de classification. Concernant des possibilités de mouvement, trois principaux types de traqueurs du soleil existent: surfaces fixes, traqueurs un axe et traqueurs deux axes. La différence principale parmi eux est la capacité de réduire l'erreur d'orientation, en augmentant l'irradiation quotidienne que les cellules solaires reçoivent et, ainsi, l'énergie électrique qu'elles produisent. Notre projet a pour but d'étudier un tracker solaire à deux axes.

Ce rapport est composé de cinq chapitres :

? Le premier chapitre est dédié à la présentation de l'organisme d'accueil Green Energy Parck de Ben Guérir, branche du centre de recherche IRESEN.

? Dans le chapitre 2, nous rappelons les généralités sur l'énergie solaire photovoltaïque ainsi que les principales caractéristiques de fonctionnement d'un générateur PV à sa puissance maximale.

? Dans le chapitre 3, nous présentons les coordonnées astronomiques et les angles correspondants à la trajectoire du soleil dans la sphère céleste pour repérer sa position dans le ciel. Nous présentons aussi une méthode algorithmique pour calculer cette position.

? Le chapitre 4, porte sur la conception du suiveur solaire et son principe de fonctionnement. Une première partie, est dédiée à la modélisation mécanique de la structure du tracker générée sous le logiciel SOLIDWORKS®. Une deuxième partie, est consacrée à la modélisation dynamique sous Matlab/Simulink : le premier élément de ce simulateur est un modèle de génération des données atmosphériques et des données théoriques de la position du tracker correspondant à la trajectoire du soleil, le deuxième élément est un modèle électromécanique du tracker asservi permettant de calculer la position réelle du tracker en tenant compte du comportement dynamique électrique de l'actionneur et du comportement dynamique mécanique du tracker. Une troisième partie de ce chapitre aborde la commande du tracker solaire à l'aide d'un microcontrôleur.