Chapitre II : Gisement solaire et le
générateur photovoltaïque
* * ( ) ( )++ E. 1
Avec :
J : le numéro du jour de l'année compté
à partir du 1er janvier, c.-à-d. varie de 1 à
365 ou 366 selon l'année
On dit que la déclinaison du Soleil est égale
à zéro lorsque la trajectoire du Soleil suit l'équateur
céleste. Cette déclinaison atteint +23.45° au début
de l'été, et -23.45° au début de l'hiver. C'est
l'écart que fait le Soleil avec l'équateur céleste
à l'époque des solstices.
Angle horaire du soleil C'est l'angle que fait la projection de
la direction du soleil avec la direction du méridien
du lieu, l'angle horaire du soleil varie à chaque instant
de la journée selon la relation (Figure. II.3):
( ) E. 2
( ) ( ) E. 3
(
( )) ( ( )) ( ( )) E. 4
( ) ( ) ( ) ( ) E. 5
Avec
TSV : temps solaire vrai,
TU: Temps universel c'est le décalage horaire
par rapport au méridien de Greenwich.
Pour le Maroc : TU= 0.
TL: Temps légal : temps donné par une montre.
At : correction de l'équation du temps.
: Longitude du lieu.
>0 : après midi.
<0 : le matin.
=0 : midi TSV.
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x:
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( )
- Coordonnées horizontales du soleil
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Fig. II. 3 Le plan équatorial de la terre avec l'angle
de Déclinaison solaire (ä) et Angle
horaire??.
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La position du soleil à un instant
considéré est donnée par l'azimut du soleil a et
son élévation h (voir figure II.5).
Azimut ( )
C'est l'angle que fait la projection du soleil sur le plan
horizontal avec la direction du Sud, l'azimut du soleil varie à chaque
instant de la journée selon la relation :
E. 6
Hauteur, Elévation ou l'altitude (h)
C'est l'angle vertical entre le plan horizontal et la direction
du soleil (Figure II. 4). La hauteur du soleil varie à chaque instant de
la journée et de l'année selon la relation suivante :
E. 7
La hauteur du soleil varie entre -90° et +90°.
h= 0 pour le plan horizontal (aux lever et coucher),
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Chapitre II : Gisement solaire et le générateur
photovoltaïque
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h> 0 le jour,
h< 0 la nuit,
h = 90° pour le zénith.
L'azimut a: varie entre -180° et 180°.
On prend :
> 0 : vers l'ouest,
< 0 : vers l'est,
= 0 : direction du sud,
= 180° pour le Nord.
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Fig. II. 4 Le plan horizontal de la terre avec
l'azimut
du soleil a et son élévation h.
Les coordonnées terrestres (ggpq)
Les coordonnées polaires terrestres portent les noms de
latitude (notée ö) et
longitudes (notée L) terrestres (Figure II.
5).
La latitude ö est une valeur angulaire, expression du
positionnement nord ou sud d'un point sur Terre, 4)varie de -90°
à 90° tel que: 4) > 0 vers le nord et 4) < 0
vers le sud.
La longitude L est une valeur angulaire, expression du
positionnement est ou ouest d'un point
sur Terre, L varie de -180° à 180° tel que :
L >0 à l'est du méridien de Greenwich & L<0 à
l'ouest du méridien de Greenwich.
Duré
Fig. II. 5 Coordonnées terrestre.
.
La durée d'insolation représente la durée
maximale de la journée, entre le lever et coucher du soleil
Le temps du lever (sunset) du soleil est :
( --t9( 5) t9( p)) / 15 E. 8
Le temps du coucher (sunrise) du soleil est :
t = 12 + arcco ( --t9( ) t9( )) / 1 E. 9
vcoucner
Durée du jour :
( --t9( s) t9( 0)) E. 10
Le taux d'insolation
Le sol reçoit le rayonnement solaire maximal pendant la
durée de jours d'ensoleillement T (du lever au coucher du soleil) et par
ciel clair, mais la durée effective d'ensoleillement s d'une
journée ordinaire est inférieure à cette durée
maximale [3].
Le taux d'insolation est donné par l'expression
ci-après :
E. 11
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photovoltaïque
Aspects énergétiques
3.1. Potentiel solaire
L'ensoleillement, qui représente le flux d'énergie
émit par unité de temps et par unité de surface du soleil,
exprimé en W/m est donné par la loi de Stefan-Boltzmann :
E. 12
Où a = 5.67 * 10-$ W/m2.
K4est la constante de Stefan-Boltzmann ;
T est la température absolue du corps noir.
L'ensoleillement reçu en dehors de l'atmosphère
terrestreE0, nommée la constante solaire et les mesures, par satellite,
indiquent que la valeur moyenne de l'année est de E0
=1367W/m.
L'ensoleillement extraterrestre sur une surface perpendiculaire
au faisceau du soleil dans le jour n de l'année est donné (n
variant de 1 à 365 et ce du 01/01 au 31/12 de l'année) par
l'équation suivante [2]:
(n) = (1 + 0.033 2365) E0 E. 13
3.2. Rayonnement solaire
Le rayonnement solaire est constitué de photons dont la
longueur d'onde s'étend de l'ultraviolet (0,2 um) à l'infrarouge
lointain (2,5 um).
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