Conclusion
Dans ce chapitre, les généralités sur
l'énergie solaire PV et ses caractéristiques, ainsi que les deux
types de systèmes photovoltaïques ont été
présentés. Les différents types d'applications de
l'énergie solaire PV ont été aussi
présentés. Ce chapitre présente un grand
intérêt car il a permis d'aborder le principe de la conversion
photovoltaique et ses différentes applications. Ainsi, le chapitre
suivant sera consacré aux méthodologies d'installation et de
maintenance des SPV.
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CHAPITRE II : INSTALLATION ET MAINTENANCE DES SYSTEMES
PV
Introduction
La réalisation d'un SPV autonome ou raccordé au
réseau nécessite des exigences pour un fonctionnement optimal. En
effet, cela nécessite un dimensionnement optimal, une installation selon
les procédures standards et une maintenance selon un plan pertinent dans
le respect des règles. C'est dans cette optique que s'inscrit ce
chapitre dont l'objectif est d'apporter des informations scientifiques
nécessaires pour la réussite d'une installation et de la
maintenance d'un SPV autonome.
II-1. Méthode de dimensionnement
Pour la réalisation d'une installation
photovoltaïque, le dimensionnement reste une étape indispensable.
Dimensionner un système PV c'est déterminer en fonction de
sollicitations telles que l'ensoleillement et le profil de charge l'ensemble
des éléments de la chaîne PV, à savoir, la taille du
générateur, la capacité de stockage le cas
échéant la puissance d'un convertisseur, voire l'inclinaison des
modules et la tension d'utilisation. Une installation surdimensionnée
veut dire des surcoûts, tandis qu'une installation sous
dimensionnée veut dire une manque de fiabilité
[11].
Les étapes de dimensionnement d'un SPV sont
organisées comme suit :
- Détermination du profil de charge.
- Dimensionnement du champ photovoltaïque.
- Calcul de la capacité de la batterie (au besoin). -
Choix du régulateur et de l'onduleur (au besoin)
II-1-1. Méthode de dimensionnement manuelle
II-1-1-1. Cas du pompage
a. Détermination de la charge (calcul de
l'énergie quotidienne requise) :
L'énergie nécessaire pour soulever une
quantité d'eau, sur une certaine hauteur pendant une journée, est
calculée à partir des données de débit et de HMT
(hauteur manométrique totale) requises. Elle est exprimée en
watt-heure (Wh). Ce calcul est fonction d'une constante hydraulique (CH) et est
inversement proportionnel au rendement du groupe motopompe utilisé.
Elle correspond à l'énergie électrique
dont la pompe a besoin pour soulever un volume d'eau Q sur une hauteur HMT.
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Elle est donnée par la formule (2.1) suivante.
CHXQXHMT
E = (2.1)
lip
Où Ec est habituellement exprimé
en kWh ; Q: Débit [m3/jour] et
HMT est la hauteur manométrique totale.
CH est la constante hydraulique dépendant de la
gravité terrestre et de la densité d'eau [12] : CH = g/ä
=9,81.103 / 3600 = 2,725 (Kg.s.h/m2)
çp: le rendement du groupe motopompe (en
général de 30% à 45%) g:
accélération de la pesanteur (m.s-2) et
o : le temps (1h)
b. Le débit (Q):
Les besoins en eau peuvent être définis, selon le
cahier de charge, en utilisant les valeurs du tableau 2 suivant [11]. En effet,
les besoins en eau sont en fonction des types de consommateurs et sont
présentés dans le tableau 2 ci-dessous.
Tableau 2: Les besoins en eau [11]
Humains
|
Animaux
|
Irrigation
|
5L/jour Survie
|
Boeuf 40L/jour
|
Cultures au village 60
m3/jour/ha
|
10L/jour minimum admissible
|
Mouton, Chèvre 5L/jour
|
Riz 100 m3/jour/ha
|
30L/jour conditions de vie
normales en Afrique
|
Cheval 40L/jour
|
Graines 45 m3/jour/ha
|
|
Âne 20L/jour
|
Canne à sucre 65 m3/jour/ha
|
|
Chameau 20L/jour
|
Coton 55 m3/jour/ha
|
|
c. La hauteur manométrique totale
HMT:
La hauteur manométrique totale (HMT) d'une pompe est la
différence de pression en mètres de colonne d'eau entre les
orifices d'aspiration et de refoulement. Elle est donnée par la
relation
(2.2): HMT = Hg +Pch (2.2)
Hg : hauteur géométrique entre
la nappe d'eau pompée (niveau dynamique) et le plan d'utilisation (voir
figure II.1). Elle est calculée en utilisant la formule (2.3)
suivante:
Hg = A+ B +C (2.3)
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Pch= pertes de charge produites par le
frottement de l'eau sur les parois des conduites. Ces pertes sont fonction de
la distance des conduites, de leur diamètre et du débit de la
pompe. Elle s'exprime en mètres d'eau. En effet, la figure II.1
présente le plan d'utilisation pour la détermination de la
hauteur HMT.
Figure II.1: Hauteur manométrique
totale
d. Calcul du champ photovoltaïque :
L'énergie produite par un champ photovoltaïque est
égale à:
?? ?? = ???? (2.4)
??
Où : EC est l'énergie
consommée (Wh/jour). K un coefficient correcteur
dépendant de l'incertitude météorologique, de
l'inclinaison des modules solaires et du rendement global du système
photovoltaïque. Sa valeur théorique est comprise entre 0,55 et 0,75
mais en pratique la valeur moyenne utilisée est de 0,6 [11].
e. La puissance crête du générateur
photovoltaïque:
La puissance crête du générateur
photovoltaïque dépend de l'irradiation quotidienne du lieu
????
d'utilisation: ?? ?? = (2.5)
??
Où I est l'irradiation moyenne
journalière, estimée dans notre pays à 5,24
kWh/m2/j.
f. Le nombre de modules photovoltaïques
:
Le nombre total de modules photovoltaïques est
calculé en rapportant la puissance globale du champ à celle (PM)
d'un seul module [11].
????
?? = Le nombre total de modules (2.6)
????
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????
N?? = Le nombre de modules connectés en série.
(2.7)
????
N
N ?? = Le nombre de modules en parallèle. (2.8)
N??
Où Us et Um sont respectivement les tensions du
système et du module.
| 
