Memoire Online - La maintenance d'un système photovoltaique autonome

Ce chapitre donnera une vue d'ensemble sur la maintenance appliquée pour un système d'alimentation solaire autonome SPS (Solar Power System) comprenant des précautions et des avertissements sur les risques de travail sur site. La partie finale décrit la surveillance du système en fonctionnement.

Comme avec n'importe quel équipement, effectuer l'entretien et l'inspection régulière des composants aidera à assurer des bonnes performances au système et à réduire au minimum la défaillance des composants.

En tant qu'élément de l'entretien régulier d'un système, on recommande un carnet pour enregistrer tous les entretiens et exécutés du système. Cet histoire devrait respecter les recommandations d'entretien propre au constructeur pour que le système être gardé selon les conditions de garantie (les batteries sont les plus important).

Dans l'industrie, chaque fournisseur livre leur propre programme et carnet d'entretien.

Fig.III.1 : une station de NAFTAL (Alger) alimenté par une installation solaire photovoltaïque, actuellement le système demande la maintenance puisque il est en panne depuis lent temps.

III.2 Précautions et avertissements

Les systèmes d'alimentation solaire sont sûrs et fonctionnent correctement cependant il y a des risques potentiellement dangereux liés à quelques composants du système.

III.3 Programmes et carnets de la maintenance

Un programme de maintenance avec un carnet d'équipement (ou des carnets) devrait être fourni en tant qu'élément de la documentation.

Des délais et des rapports d'entretien suggérés pour les composants principaux d'équipement de SPS.

Les carnets obtenus peuvent être particulièrement utiles parce que l'information historique qu'ils contiennent peut montrer des changements temporels, aussi bien que des variations anormales de l'habituel, indiquant un problème, ou un problème potentiel.

III.4 Système Solaire Autonome

Cette partie couvre les besoins de maintenance pour les composants du système solaire pour une meilleure intégrité du système.

Pour exécuter n'importe quelle maintenance, il faut suivre les procédures d'arrêt indiquées ; certains équipements ont des démarches d'arrêt comme les groupes des clés.

Ø Equipement de régulation du système (contenant) convertisseur, régulateur(s), chargeur des batteries, câblage de système ; et...

Les deux types de la maintenance ne sont pas existés pour tout l'équipement de l'installation.

En fin la fréquence de l'entretien dé pond de matériel installé et de la nature ambiante.

III.4.1 Équipement de génération d'énergie

L'équipement de génération d'énergie inclut la rangée photovoltaïque solaire, les armoires électriques, poursuit solaire et les dispositifs de protection contre les tonnerres bien que la prise de terre.

Généralement les installations solaires photovoltaïques sont exposées à un gisement solaire élevé au delà de 1000m de la mère (en Algérie ils sont dans les hauts plateaux), l'un des inconvénients de cette localisation et l'augmentation de la vitesse du vent et les glaçons de nuage.

III.4.1.1 Maintenance préventive

III.4.1.1.1 Rangée solaire

La rangée solaire est souvent connue quelle n'exige pas une maintenance spécifique. Ceci peut être le cas dans beaucoup de situations, cependant, avec l'entretien et l'inspection occasionnels, le bon fonctionnement de tous les modules solaires dans la rangée peut être assuré. La tâche d'entretien la plus commune pour les modules solaires est le nettoyage du secteur de verre pour enlever la saleté excessive.

Dans la plupart des situations, le nettoyage est seulement nécessaire pendant de longues périodes sèches où il n'y a aucune pluie pour fournir le nettoyage naturel. Pour enlever une couche de la poussière et de saleté des modules, laver simplement le module avec de l'eau. Si le module à la saleté ou la crasse épaisse, il est plus difficile d'enlever, laver avec de l'eau chaude et une éponge. Le lavage des modules est semblable aux fenêtres de verre de lavage mais aucun détergent ne devrait être employé. Les modules devraient être nettoyés quand ils ne sont pas excessivement chauds, en général le matin (tôt).

Après que les modules aient été nettoyés, une inspection visuelle des modules peut être faite pour vérifier les défauts tels que des fissures, des morceaux et la décoloration. Si des défauts évidents sont trouvés, noter les dans le carnet d'entretien, ainsi ceux-ci peuvent être surveillés à l'avenir en cas de détérioration. Quand on inspecte les modules solaires, l'état du bâti de support de panneau devrait également être noté. Les articles à observer devraient inclure les boulons de fixation de rangée (par exemple desserrage des boulonne) et vérifier pour s'assurer que l'armature et les modules sont fermement fixés.

III.4.1.1.2 Poursuite solaire

En générale c'est une maintenance systématique et conditionnelle, avec des systèmes de détection de défaut optimale on peut assurer une intervention rapide pour minimiser le temps d'arrêt ; en parallèle la maintenance systématique au niveau du capteur que soit le nettoyage ou la vérification de bon fonctionnement.

Ce qui est plus demandé est le graissage des vérins et roulements des moteurs électriques.

III.4.1.1.3 Armoire électrique et boîtiers

Cette tache inclura le serrage des contacts électriques (point de raccordement, causse,...etc.), aussi l'efficacité du joint des boîtiers

La mesure quotidienne du courant et de la tension électrique du panneau solaire sera essentielle pour voir le rendement électrique, tant que pour la détection des défauts, aussi que l'efficacité des diodes de protection dans les boîtiers au dessus des panneaux solaires.

III.4.1.1.4 Equipement de protection

Il faut que le dispositif assure l'amorçage c à d il faut qu'il soit être pointu et en bon état de câblage.

Si la résistance du sol est supérieure de 10Ù il faut la réduite par l'arrosage avec de l'eau salifiée si non on ajoute quelques piquet en cuivre.

III.4.1.1.5 Maintenance prévisionnelle

Lorsqu'on propose l'installation on peut suggérer des recommandations comme des taches de terrassement comme :

Il est préféré de mette des plateformes en ciment ou des pierres lourdes gratuitement fournissent par la nature ou autre, ces a l'action de la préservation contre les gravures sur les verres des modules photovoltaïques lorsqu'il y a du vent.

La couleur qui a le grand reflet est le blanc, alors elle est préférable pour augmenter le génération d'énergie à travers cette petite augmentation d'albédo et diminution de chaleur.

Une bonne application des déclinaisons d'eau pour réduire la corrosion et les couches de sel sur les panneaux.

III.4.1.2 Maintenance corrective

III.4.1.2.1 Rangée solaire

Si un module est complètement ou partiellement détérioré (un exemple est sur la Fig.III) sauf ces cellules solaires on peut les récupérer et recycler dans des laboratoires spéciaux.

Les procédures de recyclage ne sont pas ouvrables, alors voila notre vue sur cette maintenance curative :

Certaines cellules sont collées sur le verre extérieur par la température, un personnel qualifié sur les traitements de surface a les solutions convenables.

Pour obtenir une cellule propre on assure le décapage des conducteurs et des autres produits comme le gel, papier et autres.

Par cette étape finale on obtient un nouveau module solaire photovoltaïque prêt à utiliser.

Note : on arrive ici en Algérie dans un centre de recherche de construire un module solaire, la difficulté trouver est de construire la cellule et non pas l'encapsulation [UDTS].

III.4.1.2.1 Remplacement des pièces

Tous les dommages d'équipement inclura (pièce métallique, dispositif électrique, joint de boîtier ou autre) doit être rechanger rapidement pour assurer une maintenance active ; bien évidemment il dépende de personnel qualifié et de la disponibilité des pièce de rechange c.à.d la gestion du stock.

III.4.2.Banque de batterie

Les batteries utilisées dans les systèmes solaires autonomes sont en général de type plomb-acide. Les batteries cadmium-nickel ne sont plus que rarement utilisées car leur prix est beaucoup plus élevé et elles contiennent du cadmium (toxique). [Éne]

La banque de batterie devrait être logée dans une clôture accessible seulement aux personnes autorisées, une banque de stockage exemplaire est montrée sur la Fig.3.

III.4.2.1 la maintenance de la banque de batteries

Généralement l'entretien des batteries se concentre sur des régimes de remplissage corrects, l'état d'électrolyte et les bornes de la batterie et la sécurité globale de la batterie.

Avant de commencer l'entretien, il faut s'assurer que toute la sureté de l'équipement est bonne.

· Hydromètre : pour vérifier la densité de l'électrolyte et par conséquent la charge de la batterie.

· Thermomètre sous forme d'une ampoule en verre : pour la mesure de la température de l'électrolyte.

· Récipient avec de l'eau propre pour rincer l'hydromètre et le thermomètre.

· Voltmètre ou multimètre tenu dans la main : pour vérifier la tension de la batterie.

· Lave-borne en plastique: pour le nettoyage des bornes et des connecteurs de la batterie.

· Anti oxydant d'enduit: pour les bornes et les connecteurs enduisant de la batterie après le nettoyage.

III.4.2.1.1 La maintenance préventive

En tant qu'élément de l'entretien régulier, une inspection visuelle complète de la banque de batteries est exigée. Cette inspection devrait inclure :

· vérifier s'il y a de l'électrolyte dans les plateaux de sûreté ou sur le plancher, indiquant une fuite possible de batterie ou que le remplissage excède la capacité des batteries;

Pour maximiser la durée de vie d'une banque de batteries il est mieux de s'assurer que ces dernières reçoivent régulièrement une pleine charge et que leur état de charge n'est pas permis de tomber excessivement.

Recommandation : les batteries du système solaire à l'acides-plomb peuvent descendre à une profondeur maximale de décharge de 70-80% tandis que, pour quelques batteries acide-plomb la profondeur maximum recommandée de la décharge est 50%. Chaque jour, la tension de batterie devrait être vérifiée, car ceci donnera une indication régulière de l'état de la charge de batterie. Des décisions sur l'utilisation d'énergie peuvent être prises basées sur ce contrôle pour éviter l'exercice des batteries. De telles décisions peuvent inclure l'utilisation en cas de retard d'énergie à l'aide des générateurs de secours pour charger les batteries.

Pour les batteries inondées, la banque de batteries exige une charge semblable pour toutes les cellules. Ceci est réalisé en chargeant la batterie jusqu'à ce que le bouillonnement (gazage) se produise. La période de charge d'égalisation dépend du fabricant et change typiquement de 7 à 28 jours mais, ou quelques batteries, elle peut être de 90 jours. Il faut vérifier avec le fournisseur, si la charge d'égalisation n'est pas réalisée par les panneaux solaires alors le générateur de secours devra être mis en marche et le remplissage est fourni par un chargeur de batterie séparé.

Le tableau au-dessous donne des niveaux de tension typiques et démontre si l'état de charge est bon ou mauvais pour la banque des batteries. Ce tableau est valable quand les batteries sont au repos, (aucune charge ou décharge se produit) et il devrait seulement être employé comme norme pour la précision de niveau de la charge ou on devrait examiner la densité de chaque cellule, si possible. Le tableau ci-dessous est typique aux batteries à cellules inondées humides à 25°C. À des températures plus élevées ou plus basses, la correction devrait être faite en utilisant des facteurs de correction de la température à partir des caractéristiques de la batterie.

Tension nominal	mauvais	Heure ou on commencer à économiser ou à employer le chargeur de secours	bonne	Attention (selon les batteries)(voir la note)
2V	< 1.9	1.9-2.0	2-2.2	> 2.4
12V	< 11.4	11.4-12	12-13.2	> 14.4
24V	< 22.8	22.8-24	24-26.4	> 28.8
48V	< 45.6	45.6-48	48-52.8	> 57.6

Note : Quelques batteries ont des charges d'égalisation ou des amplifications, de 2.6V pour 2V de cellule.

III.4.2.1.2Maintenance corrective

Lorsqu'il y a un disfonctionnement aux niveaux de batteries on trouvé deux types d'intervention sont :

La ou il y a un rechange complète de la cellule endommagée car la réparation n'assure pas les mêmes caractéristiques internes.

La corrosion et le mauvais contact entre causses-bornes fonts la dégradation des bornes, une action de maintenance dans le laboratoire de la maintenance les taches sont les suites :

· On placé un tube en cuivre de même taille que la borne (le vice est maintenant dans le tube).

III.4.2.2 Tâches typiques pour la maintenance des batteries

Assurer qu'il ya de la ventilation dans la salle de batteries, vérifier que les systèmes de ventilation fonctionnent correctement et sont propres et dégagés, ainsi enlever tous les outils inutiles, en laissant seulement l'équipe d'entretien et de sécurité.

Les meilleures conditions pour évaluer l'état d'une batterie de s'assuré que les batteries sont complètement chargées et il faut attendre le régulateur solaire.

Pour l'uniformité dans l'enregistrement des mesures de densité et de tension, chaque cellule devrait avoir une identification permanente, ces nombres peuvent être employés comme étiquette de référence.

Pour arrêter le système, pour isoler la banque de batteries pour la rendre sûre les étapes suivantes :

3. Arrêter la banque de batterie : ceci impliquerait le débranchement de tous les fusibles sur la batterie, le fusible sur la borne négative de la banque de batterie devrait être enlevé en premier suivi du fusible de borne positive.

Chaque cellule devrait être propre avant d'enlever tous les bouchons de remplissage pour effectuer l'entretien ou les mesures. Ceci évitera la contamination de la cellule par la saleté. Pour nettoyer les cellules, utiliser une brosse pour enlever le matériel sec et/ou un chiffon plongé dans une solution de bicarbonate de soude et l'eau pour arroser.

Il y a deux méthodes pour déterminer l'état de charge et l'état de la banque de batteries sont :

La mesure de la densité est la mesure la plus précise de l'état de la charge des cellules. On enlevé le câble de batterie d'abord de la borne négative, puis dans la borne positive.

Si la banque de batterie contient plus d'une corde de cellules, chaque corde devrait avoir ses propres disjoncteurs ou commutateur pour isoler chaque corde parallèle, comme décrit ci-dessus.

La banque de batteries est maintenant électriquement isolée de tous les générateurs, les dispositifs et des charges. Elle peut être maintenant prête pour la maintenance, MAIS se rappeler que chaque cellule est un dispositif chargé d'énergie et dangereux et peut causer une explosion.

Une fois la banque de batteries est isolée, on utilise un voltmètre pour mesurer la tension de la banque complète et de chaque cellule et on enregistré dans le carnet. Si n'importe quelle cellule est on 10% plus haut ou inférieur à la tension moyenne de cellules, une charge d'égalisation devrait être améliorée et la banque de batteries doit être revérifiée.

I) Utilisation d'un hydromètre pour vérifier la densité de l'électrolyte

Avant l'emploi, rincer complètement tous les composants de l'hydromètre [Fig.III.5] pour éviter la contamination de l'électrolyte par les matériaux étrangers et rincer et nettoyer aussi le thermomètre [Fig.III.6].

Choisir une cellule pour la mesure de la température d'électrolyte. Insérer le thermomètre dans une cellule, en faisant attention à ne pas toucher n'importe quel plat ou d'autres structures internes de batteries. Laisser le thermomètre dans l'électrolyte tout en mesurant la densité des autres cellules.

Dégonfler complètement l'ampoule de l'hydromètre et insérer le tube dans l'électrolyte, libérant l'ampoule pour élaborer l'électrolyte.

Généralement la mesure de la densité de l'électrolyte est élaborée par l'hydromètre. Une cellule qui est complètement chargée aura une densité approximativement de 1.250 à 25°C.

Le thermomètre est exigé parce que la densité change avec la température. Une température plus élevée diminue la densité ; et vis verso. Si la mesure de densité de n'importe quelle cellule est plus de 0.025 au-dessous de la densité moyenne de la banque de batteries alors une charge d'égalisation devrait être appliquée et la banque de batteries être revérifiée.

· Répéter ceci trois à quatre fois de s'assurer que l'hydromètre est à la même température que l'électrolyte;

· Remplir l'hydromètre et le tenir verticalement, en s'assurant que son flotteur flotte dans l'électrolyte ;

· Renvoyer l'électrolyte à la cellule. Enregistrer la lecture dans le carnet ;

Pour neutraliser une flaque d'acide, on emploi une solution de bicarbonate de soude et de l'eau. On mélange une demie tasse de bicarbonate de soude en approximativement 10 litres d'eau. Pour de plus grandes flaques on utilise une lavette pour nettoyer la flaque. Cette solution peut également être employée pour nettoyer les cellules et les bornes de la batterie.

Quand les batteries sont en charge, la cellule perd de l'eau. Pour refaire le plein de l'électrolyte, il faut employer l'eau distillée (ou l'eau désionisée) et remplir la cellule jusqu'au niveau correct.

Il y a plusieurs types d'indicateurs à montrer que le niveau est correct. Ces indicateurs, indiquent les niveaux élevés et bas aux systèmes qui emploient un indicateur flotteur. Il faut examiner les instructions du fabricant pour s'assurer le type d'indicateur utilisé dans les batteries. Il est préférable d'ajouter l'eau distillée quand la charge de batterie est élevée car l'addition de l'eau diminuera la charge de la batterie.

Si les bornes de la batterie montrent des signes de la corrosion Fig.III.7, ou n'ont pas eu antioxydant, le nettoyage devient nécessaire. Ceci impliquera de débrancher les fils de la batterie et de nettoyer les bornes de la batterie et les connecteurs.

La corrosion finale de la batterie est souvent vue comme une matière blanc le cristalline ou de la poudre autour ou sur les bornes. Une borne fortement oxydée aura un enduit très foncé et presque noir. Si c'est entre les surfaces des connecteurs et les bornes il devra être nettoyé.

Avant de débrancher, essuyer soigneusement la majeure partie de la corrosion outre d'employer une brosse ou un chiffon avec la solution de bicarbonate de soude, puis débrancher soigneusement le connecteur de fil de la batterie du borne terminal de la batterie et nettoyer tous les deux à l'aide d'un récureur en plastique.

Une fois qu'elle est propre, appliquer l'antioxydant et rebrancher la connexion de fil de la batterie sur le post terminal. Répéter ce procédé pour chaque borne, comme requis, en faisant attention à ne pas souiller l'électrolyte avec n'importe quel matériaux étranger.

III.4.3 Système de régulation

· Régulateurs (ou contrôleurs) pour la rangée solaire, le générateur de secours ;

· Tous les tableaux de commandes, équipement de protection et instrument de mesure.

Le convertisseur devrait être installé dans un secteur propre, sec, aéré, il doit être séparé, et pas directement en dessus, la banque de batteries Tandis que le système fonctionne, les contrôles opérationnels suivants peuvent être faits :

Ø Vérifier que toutes les opérations de déclanchement à distance du générateur de secours (si présent) fonctionnent.

Ø S'assurer que le générateur de secours démarre et s'arrête aux niveaux de tension corrects de la batterie.

Chacune des sources de rechargement d'énergie renouvelable : La rangée PV, aérogénérateur et le générateur hydraulique exigeront leur propre régulateur spécifique de charge (ou contrôleur). N'importe quel régulateur devrait être installé dans un secteur propre, sec et aéré.

Le régulateur est un dispositif électronique qui contrôlé la tension de la source d'énergie pour charger la banque de batterie convenablement et ils sont exactement conçus pour débrancher ou réduire le courant de charge. En général il y a des élévateurs et des onduleurs de tension.

Inspecter et vérifier le fonctionnement du régulateur pour s'assurer que tous les indicateurs ou instruments de mesure fonctionnent correctement pour les divers modes de régulateur. Dans le cas d'un système PV, vérifier que quand les batteries sont entièrement chargées et le temps est ensoleillé, que le régulateur solaire change en mode onduleur (mode de flotteur).

En général le fonctionnement correct du régulateur (s) peut seulement être observé en certaines conditions. Ceci est réalisé en observant que les courants de la charge obtenue des différentes sources (solaires, générateur de secoure) sont réduits quand des tensions spécifiques sont obtenues.

L'inspection des régulateurs a besoin d'être entretenue par des personnes qualifiées, en inspectent, il faut:

§ Rechercher n'importe quelle coupure du câblage sur les points du raccordement. S'ils sont mâls connectés il faut suivre les procédures d'arrêt de système avant la réparation.

§ Enlever toute la poussière excessive ceci devrait seulement être fait avec un tissu ou une brosse sèche.

Si les tableaux électriques et le câblage sont correctement installés ils ne devraient pas exiger la maintenance.

Comme une partie du diagnostic du système, ces équipements peuvent être visuellement inspectés pour trouver les signes de la corrosion et/ou de l'existence d'étincelles.

Tous les dispositifs de sécurité détectent la fuite du courant et de la mise à la terre devrai être examinée.

L'entretien exigé pour cet 'équipement est semblable à celui exigé pour les convertisseurs.

Vérifier que le chargeur charge les batteries quand le générateur de secours fonctionne. Si le générateur de secours ne donne pas une tension convenable alors le chargeur de batterie ne fonctionnera pas correctement. N'importe quel chargeur de batteries devrait être installé dans un secteur propre, sec et aéré.

Vérifier n'importe quelle coupure ou détérioration dans le câblage exposé. Inspecter les raccordements pour voir tous les signes de la corrosion et/ou de la brûlure.

· du convertisseur et générateur de secours au tableau de contrôle du courant alternatif.

III.4.4 Interprétation d'équipement de surveillance

Comme minimum, il est recommandé que votre système devrait inclure des voltmètres et des ampèremètres. Régulièrement la surveillance de ces instruments aidera à identifier un problème avant que le point soit atteint où le commutateur est bloqué (outre) à cause de l'état bas de la charge de la batterie.qei se manifeste par une basse tension aux bornes de la batterie.

Si un système fait une mesure du rendement solaire pour les rangées photovoltaïques, par mesure du courant de sortie régulièrement n'importe quelle perte de fonctionnement peut être notée. Il y aura une certaine variation de ce courant dû aux changements de la température ambiante, l'angle du soleil et la duré d'ensoleillement pour les modules. Pour réduire au minimum ces effets, cette observation devrait être faite durant les belles journées ou peu nuageuses à environ midi. Tous les changements cruciaux de rendement qui sont notés peuvent être étudiés. Les causes les plus communes pour la perte de rendement sont la saleté excessive sur les modules ou la nuance partielle de la rangée. D'autres causes pourraient inclure des problèmes de câblage et/ou les problèmes avec des régulateurs.

La tension du système sera plus haute quand ce dernier est baisse dans le cas contraire et qu'il alimente des charges. Le bon temps pour observer la tension est le matin et au premier temps de nuit. Si la tension est inférieure à ce qui est prévu alors ceci pourrait indiquer que :

Ø vieillissement des cellules des batteries ou bien quelques causses sont défaillantes.

Plusieurs convertisseurs et régulateurs sur le marché sont aujourd'hui sous forme d'un microprocesseur contrôlé et permettent donc d'autres dispositifs de surveillance. On arrivent a la télésurveillance par l'intermédiaire de modems et de lignes téléphoniques.

Si le système contient ce type de surveillance, l'écoulement quotidien d'énergie (dans et dehors) aidera à déterminer si le système fonctionne correctement et alertera souvent d'un problème avant qu'il se cause une défaillance.

En particulier la surveillance de l'énergie produite chaque jour fournit plus d'informations que d'observer simplement le courant de charge. Si cette surveillance est réduite sensiblement, elle indiquera qu'il y a un problème dans le rechargement du système.

Avec l'observation de la quantité d'énergie utilisée chaque jour, on reconnaîtra alors si la consommation d'énergie a augmenté. En comparant la quantité d'énergie produite à la quantité d'énergie consommée, on verra alors :

III.5 Conclusion

L'identification des défaillances associes au système photovoltaïque a pour objectif d'entretenir les équipements de ce système, et également la connaissance des défaillances aide mieux à réaliser la maintenance qui est un but primordial.

Ce qui concerne les éléments de système, la connaissance des fait augmenter la fiabilité des ces élément et par conséquence leur durée de vie.

La maintenance d'un système photovoltaique autonome

III.1 Introduction