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UNIVERSITE DE YAOUNDE I
ECOLE NATIONALE
SUPERIEURE
POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT DES GENIES
ELECTRIQUES ET
DES
TELECOMMUNICATIONS
THE UNIVERSITY OF YAOUNDE I
NATIONAL ADVANCED
SCHOOL
OF ENGINEERING
DEPARTMENT OF ELECTRICAL
AND
TELECOMMUNICATIONS
ENGINEERING
Année académique 2008-2009
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OUTIL DAIDE AU DIMENSIONNEMENT
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DES SYST~MES PHOTOVOLTAIQUES
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DOMESTIQUES
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'Minoire de fin d'i~ude
résenté et soutenu par :
TCHANA NKOUIMI cc/lax jimmy
En vue de l'obtention du
Zoipitne d',Inflinieur de Conception option Qinie
Ziectrique
Sous la direction de
Dr. TCHUIDJAN Roger
Devant le jury composé de :
'Elresident : Pr. TANGHA Claude
Rapporteur : Dr. TCHUIDJAN Roger
cc/lembres : Dr. ONDOUA
adouard
Mr. TABE cc/loses
DEDICACES
DEDICACES
A
MES PARENTS, Mr et Mkkte NICD~IMI
A
Ma fiam,cee R.Dg NE
IRENE
Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
de conception
Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure
Polytechnique de Yaounde
Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
REMERCIEMENTS
REMERCIEMENTS
La presente etude a ete realisee grace aux efforts
conjugues de p lusieurs personnes a qui je ne saurais exprimer ma profonde
gratitude, car chacune d'e lles a su apporter le mei lleur de soi qui a guide
mon travail.
Ma vive gratitude au Dr. TCHUIDJAN Roger, mon
Encadreur Academique et enseignant pour sa disponibi lite et l'esprit de
sacrifice certain pour la formation des etudiants ;
Je remercie le Pr. TANGHA Claude Chef de departement du
Genie Informatique, pour avoir accepte de presider ma soutenance ;
Merci au Dr. ONDOUA Edouard et a Mr. TABE Moses,
enseignants au departement des Genies e lectriques et des telecommunications,
qui ont accepte d'être Membres de mon jury ;
Je voudrais remercier tous ceux qui m'ont aide et soutenu
pour l'e laboration de ce travail.
J'adresse mes profonds remerciements a l'ACL
Automation and control Laboratory de l'ENSP Ecole Nationale Superieur
Polytechnique, qui a daigne m'accuei llir en son sein pour la realisation
de ce travail, a Mr GUEMENE DOUNTIO Emmanuel Chef du Laboratoire de recherche
energetique de Yaounde pour sa contribution a ce travail pour ce qui est des
informations sur les donnees so laires du Cameroun, a Mr ONGOLO ADZABA Bruno
Technicien superieur de la societe KVAZAR International Solar Company, pour sa
disponibilite. Je voudrais particulierement dire merci a mon oncle Mr MENDJI
NGANSO Ernest et son epouse, pour le soutien permanent qu'i ls m'apportent. A
mon beau frere Mr KOMBOU Pascal Blaise pour l'attention particuliere portee a
mon confort, a l'ingenieur OMBANG Mathurin de Orange Cameroun-SA pour ses
nombreux consei ls qui ont eu un impact serieux dans ma progression academique.
Je tiens egalement a dire merci a, Mr NGASSA Augustin pour l'attention portee a
mon suivi academique, a mes camarades TCHEUMTCHOUA KAMDEM Merleau, FONKWE
FONGANG Edwin , FOUDA Cedric, NJOCK TANGUY Francis, ETOUNDI ATANGANA Parfait et
DSAJO NJEUNJI Armand pour la pertinence de leurs remarques et suggestions, pour
leur disponibilite a toujours etre a mon ecoute. Sans oub lier mes amies
SONAGOU Guy, Billy WEBER, MBOGNING Cyprien, TANANG Patrice, Gladys Djoko,
Patrice FOUMAN, TASSANG Lucianie, et AZAPGUE Corine.
J'adresse de sincere remerciement :
A tous les enseignants de l'ENSP pour la
formation que j'ai revue aupres d'eux.
A tous mes camarades de promotion pour tout le
soutien et la so lidarite dont i ls ont fait preuve pendant toutes ces annees
de formation a l'ENSP.
A mes Freres, Sceurs, Cousins et Cousines.
A toute la Famille MENDJI pour son assistance mu
ltiforme pendant toutes ces annees de formation a l'ENSP.
A tous ceux qui de pres ou de loin ont contribue a la
realisation de ce projet.
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de conception
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[15]
GLOSSAIRE
ACL : automation and control laboratory.
ADEME : agence de l'environnement et de la maitrise de
l'energie.
AIEA : agence internationale de l.energie
atomique.
Angle d'incidence : angle que fait un rayon incident avec
la normale a la surface au point d'incidence. Cet angle determine l'importance
du rayonnement direct intercepte par la paroi.
Angle d'inclinaison : pour une surface captatrice, est
l'angle que fait cette surface avec le plan horizontal.
Architecture bioclimatique : est definit comme le
principe de conception architecturale visant a utiliser, au moyen de
l'architecture elle-meme, les elements favorab les au climat en vue de la
satisfaction des exigences du confort thermique.
Azimut solaire : angle mesure dans le sens des
aiguilles d'une montre entre le point cardinal Sud (dans l'hemisphere nord) ou
Nord (dans l'hemisphere sud) et la projection sur le plan horizontal local de
la droite reliant la terre au so leil.
Batterie : dispositif de stockage et de restitution de
l'energie e lectrique.
Biomasse : masse de matiere vivante, qu'e lle soit
animale ou vegetale. La matiere organique morte fait partie de la biomasse, car
elle abrite tous les micro-organismes de decomposition.
Caloporteur : fluide (souvent de l'eau avec un additif
antige l, ou de l'air) utilise pour les transferts d'energie calorifique lors
d'un processus thermique. Dans les techniques so laires le fluide caloporteur
transporte la chaleur transformee par les capteurs so laires vers le reservoir
de stockage.
Capteur solaire : dispositif destine a absorber le
rayonnement so laire et a transmettre la chaleur ainsi produite a un fluide
caloporteur.
Cwape : Commission wallonne pour
l.energie.
Cellule photovoltaique (ou photopile) : dispositif qui
transforme l'energie lumineuse en courant e lectrique.
Cellules amorphes : photopiles, e lles ont un coUt de
production bien plus bas, mais malheureusement leur rendement n'est que 8 a
10%.
Cellules monocristallines : photopiles de la premiere
generation, e lles ont un taux de rendement de 12 a 16%, mais la methode de
production est laborieuse et difficile, et donc, tres chere car il faut une
grande quantite d'energie pour obtenir du cristal pur.
Cellules poly cristallines : photopiles, e lles ont un
rendement de 11 a 13%, mais leur coUt de production est moins e
leve.
Constante solaire : se dit de l'eclairement energetique
d'une surface normale aux rayons so laires, situee a la limite de l'atmosphere.
Cette valeur est fixee a 1.353 W/m2.
Declinaison solaire : angle forme par la droite reliant
la terre au so leil et le plan equatorial (positif vers le nord).
Dispositif de poursuite du Soleil : permet de maintenir
un appareil oriente en permanence en direction du Soleil. I l peut etre a
moteur ou a operation manue lle.
Eclairement energetique ou irradiance : flux de
rayonnement e lectromagnetique, par unite de surface, incident sur un plan
donne. L'ec lairement energetique est exprime generalement en watts par metre
carre (W/m2).
Effet de serre atmospherique : il est provoque par
l'atmosphere qui sert de paroi transparente. Ce phenomene empeche le
refroidissement brutal de la terre pendant la nuit. Le renforcement de l'effet
de serre atmospherique par l'emission excessive de certains gaz comme le
dioxyde de carbone et le methane est en train de modifier le
climat.
Effet photovoltaique : transformation de l'energie
lumineuse en energie e lectrique, decouvert en 1839 par Antoine
Becquerel.
energie eolienne : energie tiree de la force du
vent.
energie geothermique : energie extraite des eaux chaudes
ou de la vapeur presente dans certaines parties de la terre a fort degre
geothermique.
Energie hydraulique : vient d'un potentie l energetique
lie a l'exp loitation de la chute d'un cours d'eau ou d'un barrage pour la
transformer en energie e lectrique a l'aide de turbines hydrauliques. Energie
solaire : energie emise par le so leil sous forme d'ondes e lectromagnetiques
(principalement entre 0,3 et 3 micrometres) ou toute autre energie obtenue par
captage du rayonnement so laire. Energie solaire active : se dit d'un principe
de captage, de stockage et de distribution so laire necessitant, pour son
fonctionnement, l'apport d'une energie exterieure (par opposition a l'energie
so laire passive).
Energie solaire passive : se dit d'un principe de
captage, de stockage et de distribution capable de fonctionner seuls, sans
apport d'energie exterieure.
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Energie solaire photovoltaique : energie des photons dans
la lumiere transformee directement en e lectricite grace a des ce llu les so
laires qui sont fabriques avec des materiaux semi-conducteurs. Energies
renouvelables : utilisent des flux d'energies d'origine nature lle (so leil,
vent, eau, croissance vegetale, geothermie...). Elles constituent donc une
alternative aux energies fossiles a p lusieurs titres : e lles sont inepuisab
les ; e lles autorisent une production decentralisee adaptee a la fois aux
ressources et aux besoins locaux ; e lles preservent l'environnement car e lles
n'emettent pas de gaz a effet de serre, ne produisent pas de dechets et
n'entrainent ni risques majeurs, ni nuisances locales
significatives.
Equateur: ligne fictive de separation entre l'hemisphere
nord et l'hemisphere sud, definie par un plan perpendicu laire a l'axe des
poles.
Fuseau horaire : bande de 15° de longitude de large
s'etendant du pole nord au pole sud, permettant de decomposer le globe
terrestre en 24 tranches horaires.
Gaz a effet de serre : constituants gazeux de
l'atmosphere, tant nature ls que d'origine humaine (anthropiques), qui
absorbent et re-emettent le rayonnement infrarouge. Ils contribuent a maintenir
la chaleur dans l'atmosphere terrestre.
Generateurs photovoltaiques : ensemble des modules
photovo ltaIques couples aux elements de controle et de regulation.
Hauteur solaire : angle entre la droite joignant le
centre du disque so laire au point d'observation et le plan horizontal passant
par le point d'observation.
Heliographe : instrument enregistrant la duree pendant
laque lle le rayonnement so laire est d'une intensite suffisante pour produire
des ombres distinctes.
Heure solaire : heure de la journee determinee par le
mouvement apparent du Soleil, egale a 12h00 au midi vrai. Pour obtenir l'heure
legale, il faut lui additionner l'equation du temps, la correction de longitude
et eventue llement l'heure d'ete.
Installations autonomes : systeme photovo ltaIque ne
presentant aucun raccord avec le reseau e lectrique de
distribution.
Installations connectees au reseau : systeme photovo
ltaIque connecte au reseau e lectrique de distribution.
IRGM : institut de recherche geo logique et
miniere.
Irradiation : energie totale qui est revue sur un plan
perpendiculaire aux rayons x du so leil et par jour.
Lampes fluo-compactes : tubes fluorescents
miniaturises qui sont equipes d'un culot standard et un ballast integre. Ils
peuvent se substituer directement aux lampes a incandescence. Ces lampes
"economes" consomment de 4 a 5 fois moindre, a flux lumineux identique, que les
lampes a incandescence et leur duree de vie est p lusieurs fois
superieure.
Latitude : e loignement par rapport a l'equateur, mesure
en degres d'arc le long du meridien du lieu (en °N ou en
°S)
Longitude : e loignement par rapport au meridien
d'origine, mesure en degres d'arc le long de l'equateur (en °E ou en
°O).
Longueur d'onde electromagnetique : definit le
rayonnement et decou le directement de la theorie ondulatoire de la lumiere.
Elle est egale au rapport de la vitesse de la lumiere (300.000 km/s dans le
vide) a la frequence determinant le rayonnement envisage; elle s'exprime
generalement en microns.
LRE : laboratoire de recherche energetique. meridien :
plan du lieu passant par l'axe des poles.
MINRESI : ministere de la recherche et de
l'innovation.
Module photovoltaique : ensemble de ce llu les photovo
ltaIques raccordees en serie et encapsulees de fa;on etanche afin de les
proteger de l'humidite et des chocs.
Onduleur : dispositif e lectronique et statique
servant a convertir le courant e lectrique continu en courant alternatif avec
la frequence souhaitee. La puissance "apparente" de l'onduleur s'exprime en
volt-amperes (VA).
Panneau photovoltaique : ensemble de modules photovo
ltaIques raccordes en serie et ou en parallele.
Protocole de Kyoto : convention cadre sur les
changements climatiques qui a ete adopte a Kyoto le 11 decembre 1997. Il fixe
des engagements chiffres (en equivalent dioxyde de carbone) en vue de reduire
ou de limiter leurs emissions de gaz a effet de serre pour l'horizon
2008-2012.
Puissance crate : puissance e lectrique maximum que
peut fournir une ce llule dans les conditions standards, c'est-a-dire a
25°C et sous une puissance lumineuse de 1000 W/m2. Cette puissance est
exprimee en Watt-crete (Wc).
Pyranometre : radiometre pour la mesure du rayonnement
dans un plan, le rayonnement incident etant issu de l'ensemb le de l'hemisphere
situe au-dessus de l'instrument.
PV : photovo ltaIque.
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Pyrheliometre : radiometre muni d'un co llimateur, pour
la mesure du rayonnement so laire direct sous incidence normale.
Radiometre : instrument de mesure du
rayonnement.
Rayonnement diffus : rayonnement so laire global a
l'exception du rayonnement direct. I l comprend la plus grande partie du
rayonnement diffuse par l'atmosphere ainsi qu'une partie du rayonnement
reflechi par le so l, suivant l'inclinaison de la surface
receptrice.
Rayonnement direct : rayonnement so laire incident sur un
plan donne, et provenant d'un petit angle so lide centre sur le disque so
laire.
Rayonnement infrarouge : rayonnement e lectromagnetique
de longueur d'onde comprise entre 780 nm et 1 mm.
Rayonnement solaire global : rayonnement emis par le so
leil incident sur une surface donnee. Rayonnement ultraviolet : rayonnement e
lectromagnetique de longueur d'onde plus courte que le visible (<380
nanometres) et plus longue que les rayons X.
Rayonnement visible : rayonnement e lectromagnetique
stimulant le nerf optique humain, de longueur d'onde comprise approximativement
entre 380 nm et 780 nm
Regulateur : dispositif e lectronique assurant la
protection des batteries contre les surcharges et contre les decharges
profondes.
SER : syndicat des energies renouve lab les.
Silicium : materiau de base des photopiles.
Soleil : etoile autour de laque lle gravite la Terre. Son
energie provient des reactions thermonucleaires de fusion de l'hydrogene en
helium. Sa temperature superficie lle moyenne est estimee a 5.800 K. Spectre
solaire : distribution spectrale (en fonction de la longueur d'onde ou de la
frequence) du rayonnement e lectromagnetique emis par le so leil, depuis les
rayonnements radio jusqu'aux rayons X.
Systeme photovoltaïque : assemblage d'un
generateur photovo ltaïque a un ou p lusieurs recepteurs. Zenith : point
le plus e leve de l'hemisphére celeste, se trouvant directement a la
verticale de l'observateur.
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RESUME/ABSTRACT
RESUME / ABSTRACT
Le so laire photovoltaique connait un essor remarquab
le depuis les deux derniéres décennies. L'industrialisation et la
production en série conduisent a une baisse réguliére des
coats des é léments constituant le générateur
photovoltaique. La tendance actue lle est a la vulgarisation de cette
énergie propre, gratuite et respectueuse de l'environnement, tant bien
qu'en Afrique et dans le monde l'on voit murir et réaliser des projets
de systémes photovoltaiques autonomes. Toutefois, la qualité et
la fiabi lité de te ls systémes passent par un bon
dimensionnement.
Le dimensionnement des générateurs
photovoltaiques varie en fonction de la puissance installée, de la
consommation moyenne journaliére et des paramétres
météoro logiques. I l demande bon nombres de calcu ls qui sont
généralement faits manue llement, l'exposant ainsi a des risques
d'erreur non négligeab les, entrainant par coro llaire des
problémes te ls que le surdimensionnement excessif ou le sous
dimensionnement du systéme mis en place.
Ce travail a permis de mettre sur pied une p lateforme
qui apporte a l'utilisateur beaucoup de soup lesse et de faci lité dans
le dimensionnement des générateurs photovoltaiques autonomes
liés a l'habitat. Aprés avoir regu des données fournies
par l'uti lisateur, cette application effectue les opérations suivantes
:
- Calcul du générateur
photovoltaique
- Propositions d'équipements avec
prix
- Bilan énergétique et environnemental
annuel
- Génération automatique de rapports
imprimables :
.d'évaluation de la consommation
journaliére
.de calcu l du générateur photovoltaique
.d'équipements proposés, caractéristiques techniques et
prix inc lus.
.de bi lan énergétique annue
l.
The photovoltaic system has witness a remarkable
expansion since the two last decades. The Industrialization and mass production
of solar cells have led to a regular decrease in costs of the constitutive
elements the photovoltaic generator. The present tendency has to do with the
vulgarization of this natural energy, free of charge, and respectful to the
environment, so that in Africa and in the world one can see growing and
fulfilling projects of autonomous photovoltaic systems. Nevertheless, the
quality and reliability of such systems pass through a good sizing.
The sizing of photovoltaic generators varies
according to the installed power, the average daily consumption, and other
meteorological parameters. It requires a lot of computations which generally
are done manually, exposing it to risks of error, caused by corollary problems
such as over sizing or under sizing of the system in place.
This work has permitted us to create a platform which
facilitates the sizing of autonomous photovoltaic generators by a user for any
habitat.
This application after receiving data provided by the
user, perform following operations:
- seizing of photovoltaic generator
- equipments proposal and their prices
- Annual energy and environmental schedule
- Automatic reports generation of:
.the Evaluation of the daily consumption .Computation of
the photovoltaic generator .Equipments proposed, their technical
characteristics and their prices
.Annual energy and environmental schedule
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LISTE DES FIGURES, TABLEAUX ET EQUATION
LISTE DES FIGURES
Figure 1: Spectre solaire [15] 17
Figure 2 : Les rayonnements dans l'atmosphère [3]
19
Figure 3: de la gauche vers la droite:
heliographe-pyranomètre-pyrheliomètre 20
Figure4: illustration de variation du rayonnement solaire en
fonction de l'heure et du type de nuage [3] 22
Figure 5: Utilisation du solaire passif pour l'eclairage et
le chauffage (lumitubes) [15] 24
Figure 6: Principe du chauffe-eau solaire [15] 25
Figure 7: Elements d'un système photovoltaïque
avec batteries 29
Figure 8: Principe de fonctionnement d'une photopile [15]
30
Figure 9 : Caracteristiques des cellules photovoltaïques
[8] 31
Figure 10: Processus de fabrication d'un module à base
de silicium [12] 32
Figure 11: Batteries solaires de stockage 34
Figure 12: evolution theorique de l'etat de charge d'une
batterie 35
Figure 13: Duree de vie d'une batterie en fonction de la
profondeur de decharge 36
Figure 14: principe de fonctionnement d'un regulateur
40
Figure 15: diagramme des trois etats de fonctionnement d'un
regulateur de charge/decharge 41
Figure 16 : emplacement des modules 57
Figure 17: gestion des masques 58
Figure 18: choix de l'inclinaison en fonction de la latitude
[1] 59
Figure 19 : Regulateur de charge [15] 63
Figure 20 : Architecture de la plate forme 72
Figure 21 : Donnees solaires du Cameroun 78
Figure 22 : Coordonnees geographiques 78
Figure 23 : Structure de la base de donnees associee aux
equipements constituant le generateur PV 78
Figure 24 : Structure de la base de donnees associee aux
Usages domestiques 79
Figure 25 : Structure de la base de donnees associee aux
modèles predefinis 79
Figure 26 : Setups E@sy_PV version compatible Excel 2007, et
version compatible Excel 2003 84
Figure 27 : Installation d'E@sy_PV 85
Figure 28 : E@sy_PV 85
Figure 29 : Guide utilisateur 86
Figure 30 : Volet administration 86
Figure 31: Lancement d'un projet de Dimensionnement de
generateur PV 87
Figure 32 : Evaluation des besoins journaliers à
partir du mode guide 87
Figure 33 : Evaluation des besoins journaliers à
partir du mode libre 88
Figure 34 : Evaluation des besoins journaliers à
partir de cas predefinis 88
Figure 35 : Recapitulatif des besoins journaliers 89
Figure 36 : Enregistrement du rapport d'evaluation de la
consommation journalière 89
Figure 37 : Rapport imprimable d'evaluation des besoins
journaliers produit par E@sy_PV 90
Figure 38 : Interface d'entree des donnees necessaires au
Calcul du generateur PV 90
Figure 39 : volet cartographique d'E@sy_PV 91
Figure 40 : Resultats du calcul du generateur
photovoltaïque 92
Figure 41: Rapport imprimable sur le calcul du generateur PV
tel que produit par E@sy_PV 93
Figure 42 : Presentation du module bilan de production
annuelle 94
Figure 43 : Rapport imprimable sur le bilan de production
annuelle tel que produit par E@sy_PV 95
Figure 44 : Presentation du module de proposition
d'equipements (1) 96
Figure 45 : Presentation du module de proposition
d'equipements (2) 97
Figure 46 : le volet etat des donnees 98
Figure 47 : Rapport imprimable sur la proposition
d'equipement tel que produit par E@sy_PV 98
Figure 48 : Presentation du volet Etat des donnees 99
Figure 49 : Stations Solarimetriques du Cameroun (source LRE)
(A) 103
Figure 50 : Irradiation globale moyenne journalière
par zone (Extrême Nord, Nord, Sud) au Cameroun (source
LRE) (B)
103
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LISTE DES TABLEAUX
Tableau 1: irradiations moyennes à Yaoundé
18
Tableau 2: Evolution du rayonnement solaire globale au cours
de l'année (en Kwh/m2/jour) 21
Tableau 3: types de matériau et rendement
[1] 30
Tableau 4 : tension du générateur
photovoltaïque en fonction de la puissance 55
Tableau 5 : nombre de modules à mettre en série
55
LISTE DES EQUATIONS
Équation 1 : évaluation de l'énergie
à produire par jour. 53
Équation 2 : puissance crête du
générateur photovoltaïque-formule1 54
Équation 3 : puissance crête du
générateur photovoltaïque-formule2 54
Équation 4 : Calcul du nombre de branche en
parallèle 55
Équation 5 : puissance effective du
générateur photovoltaïque 56
Équation 6 : Capacité du système de
stockage 59
Équation 7 : nombre d'éléments de
batterie à mettre en série 60
Équation 8 : nombre de branches en parallèle
61
Équation 9 : Capacité effective du
système de stockage 61
Équation 10 : Courant de sortie du régulateur
62
Équation 11 : Perte en ligne, chute de tension
64
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SOMMAIRE
Sommaire
Introduction générale 14
1. Généralités sur l'énergie
solaire 16
1.1. Introduction [11] 16
1.2. Le gisement solaire [3] 17
1.2.1. Nature du rayonnement solaire 17
1.2.2. L'ensoleillement 18
1.2.3. Disponibilité pratique de
l'énergie solaire 18
1.2.4. Grandeurs mesurées du rayonnement solaire
19
1.2.5. Variation du rayonnement solaire suivant la
localisation géographique 20
1.2.6. Variation du rayonnement solaire en fonction des
saisons et des jours 21
1.2.7. Part des rayonnements directs et diffus dans le
rayonnement global 21
1.2.8. Variation du rayonnement solaire en fonction de
l'heure 21
1.2.9. Conséquences pratiques issues de
l'irrégularité du rayonnement solaire 22
1.2.10. Evaluation du gisement solaire d'un
site[8] 23
1.2.11. Les ressources énergétiques
solaires du Cameroun [10] 23
1.3. Technologies de transformation de l'énergie
solaire 24
1.3.1. Energie solaire thermique [1]
24
1.3.2. Le solaire photovoltaïque 26
1.4. Conclusion 26
2. Généralités sur les
systèmes photovoltaïques [4] 27
2.1. Historique du solaire photovoltaïque
28
2.2. Les enjeux du photovoltaïque 28
2.3. Production de l'énergie 29
2.3.1. La conversion de la lumière en
électricité 29
2.3.2. De la cellule au module photovoltaïque
32
2.3.3. Du module au panneau photovoltaïque
33
2.4. Contrôle de l'énergie 33
2.4.1. Stockage de l'énergie 33
2.4.2. Régulation et traitement du courant
électrique photovoltaïque 39
2.4.3. Les diodes anti-retour et les diodes by-pass
42
2.4.4. Les onduleurs 42
2.5. Utilisation de l'énergie 43
2.6. Types de systèmes photovoltaïques
43
2.6.1. Les systèmes autonomes 43
2.6.2. Les systèmes Hybrides 43
2.6.3. Les systèmes raccordés au
réseau 43
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2.7. Avantages-inconvénients des systèmes
PV 44
2.7.1. Avantages 44
2.7.2. Inconvénients 44
2.8. Maintenance des systèmes PV 45
2.9. Conclusion 45
3. Contexte et Problématique 46
3.1. Contexte 46
3.1.1. Présentation de l'ACL 46
3.2. Problématique 47
4. Méthodologie du dimensionnement des
systèmes photovoltaïques [4] 50
4.1. Principes généraux 51
4.2. Dimensionnement des modules photovoltaïques
52
4.2.1. Calcul de la puissance crête
adéquate du panneau photovoltaïque 52
4.2.2. Détermination de la tension du
générateur photovoltaïque 55
4.2.3. Calcul du nombre de modules à mettre en
série et du nombre de branche en parallèle 55
4.2.4. Emplacement, orientation et inclinaison des
modules 56
4.3. Dimensionnement des batteries 59
4.3.1. Calcul de la capacité du système
de stockage 59
4.3.2. Calcul du nombre d'éléments en
série et du nombre de branches en parallèle 60
4.3.3. Précautions relatives aux batteries de
stockage 61
4.4. Dimensionnement du régulateur
61
4.4.1. Principe 61
4.4.2. Caractéristiques d'entrée
62
4.4.3. Caractéristiques de sortie 62
4.4.4. Tension aux bornes du régulateur
62
4.5. Dimensionnement de l'onduleur 63
4.6. Dimensionnement des câbles
électriques 63
4.7. Protection des systèmes
photovoltaïques 64
4.8. Conclusion 65
5. Analyse et modélisation du problème
66
5.1. Introduction 66
5.2. Etude fonctionnelle de la plate forme
67
5.3. Analyse des différentes fonctions de la
plateforme 67
5.3.1. Evaluation de la consommation journalière
moyenne et de la puissance installée 67
5.3.2. Calcul du générateur PV
68
5.3.3. Proposition des équipements constituant
le générateur PV 70
5.3.4. Bilan de production annuelle 70
5.3.5. Génération automatique de rapports
imprimables 71
5.4. Présentation de l'architecture de la plate
forme 71
5.5. Conclusion 72
6. Conception de la plate forme 73
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6.1. Introduction 74
6.2. Outils informatiques [11]
74
6.2.1. Visual Basic for Application 74
6.2.2. Microsoft Excel 75
6.2.3. Modélisation conceptuelle des
données 76
6.2.4. PDF Creator/Acrobat Reader Professional 7
76
6.2.5. XML - DOTNET framework 2 - Office 2007 Custom UI
Editor 77
6.2.6. Icon Sushi 77
6.2.7. Inno Setup 77
6.3. Conception des bases de données
77
6.4. Présentation des différents modules
79
6.4.1. Le module d'évaluation de la consommation
journalière moyenne 79
6.4.2. Le module de calcul du générateur
PV 80
6.4.3. Le module de proposition d'équipement
80
6.4.4. Le module de bilan de production annuelle
80
6.4.5. Le module de génération de rapports
imprimables 80
6.5. Administration 81
6.6. Guide utilisateur 81
6.7. Conclusion 81
7. Résultats 83
7.1. Introduction 83
7.2. Installation de la plate forme 84
7.2.1. Précautions 84
7.2.2. Installation/Désinstallation
84
7.3. Présentation d'E@sy_PV 85
7.3.1. A propos d'E@sy_PV 86
7.3.2. Administration 86
7.3.3. Module d'évaluation de la consommation
journalière moyenne 87
7.3.4. Module de calcul du générateur
photovoltaïque 90
7.3.5. Module de Bilan de production annuelle
93
7.3.6. Module de proposition des équipements
96
7.3.7. Le Volet états des données
99
7.4. Conclusion 100
Conclusion générale 102
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Introduction
generale
Introduction généra le
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Introduction générale
lqujourd'hui, les energies renouve lab les deviennent
progressivement des energies a part entiere, rivalisant avec des energies
fossiles du point de vue cofit et performance de production [9]. De ces
energies nouvelles (biomasse, eo lienne, so laire, geothermique), le so laire
photovoltaTque presente une convenance particuliere pour notre continent,
puisqu'i l dispose d'un gisement so laire fortement propice au deve loppement
de cette forme d'energie.
La lutte contre le rechauffement de la p lanete (effet
de serre), fait la une de l'actualite eco logique [12]. Un seminaire atelier
sur cette prob lematique a eu lieu en Mars 2009 a l'Eco le nationale superieure
po lytechnique de Yaounde, a l'initiative l'ONG Action pour un deve loppement
equitable integre et durable (Aeid). La ceremonie d'ouverture presidee par le
Ministre de l'energie et de l'eau a permis de prendre la mesure des projets et
de la necessite qu'i l y a a investir sur le photovoltaTque afin de minorer les
effets des changements climatiques. [6]
D'autre part, la qualite de l'energie e lectrique
fournie par notre distributeur d'e lectricite pourrait amener des particu liers
a investir dans le photovoltaTque, vu que des sondages effectues par le RACE
(reseau associatif des consommateurs d'e lectricite) montrent que les
populations camerounaises sont loin d'être satisfaites par AES sonel
Apply Electricity Supply-Societe nationale d'e lectricite du Cameroun.
[5]
0r, Investir dans le photovoltaique demande
generalement d'importants moyens financiers. Raison pour laque lle le
dimensionnement de systemes photovoltaiques doit etre fait avec beaucoup de
soins.
L'automatisation du processus de dimensionnement de
systemes photovoltaiques constitue une solution interessante aux prob lemes de
perte de temps et de surcofit excessif du systeme mis en place ; prob lemes
auxque ls sont confrontes les ingenieurs et techniciens dans l'exercice de
projets relatifs au photovoltaTque. C'est dans ce contexte que l'ACL nous a
confie cette etude sous le theme : g Outil d'aide au dimensionnement des
systemes photovoltaiques domestiques *.
Dans la premiere partie, nous presenterons les
generalites sur l'energie so laire ; les generalites sur les systemes
photovoltaiques et ferons un point sur le prob leme pose. Dans la deuxieme
partie, i l sera question de la methodo logie du dimensionnement des systemes
photovoltaiques, puis d'une analyse du prob leme avant la conception. Pour
mieux apprecier le travail effectue, la troisieme partie portera sur les resu
ltats obtenus. La derniere partie sera consacree a la conclusion et aux
perspectives qui s'ouvrent apres la realisation de ce travail.
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Contexte et
Problematique
Chapitre 1 : Generalites sur l'energie so laire
Chapitre 2 : Generalites sur les systemes
photovoltaiques
Chapitre 3 : Contexte et Prob lematique
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chaPitre
1
1, Generalites sur
lienergie solaire
Description :
D
es connaissances de base sur l'énergie so laire
sont nécessaires afin de mieux appréhender le
sujet. Dans ce chapitre, nous nous proposons de mettre en
exergue des notions sur le gisement so laire et de presenter brievement
les technologies de transformation de l'energie so
laire.
Aperçu :
1.1 Introduction
1.2 Le gisement solaire
1.3 Technologie de transformation de l'énergie
solaire 1.4 conclusion
i.i. Introduction ~ii
Pu de la terre, le so leil de masse 2.1030Kg
apparait comme une sphere de rayon
700.000 Km (environ 109 fois le rayon terrestre). La
distance moyenne terre-so leil est evaluee a environ
150.000.000 Km.
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conception Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure Polytechnique
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Les etudes astrophysiques du so leil montrent que ce
lui-ci se constitue d'un noyau de plasma (hydrogene70,5%, helium 27,2%) porte a
une temperature d'environ 107°K favorisant la production
d'energie de rayonnement so laire par reaction thermonuc leaire. Chaque
seconde, le so lei l degage 4.1020J d'energie. L'energie so laire
qui atteint chaque annee la surface de la terre equivaut a
1,56.108Kwh, soit 1500 fois la consommation mondiale actue lle
d'energie fossi le =2]. ;'energie so
laire
est produite par le rayonnement du so leil direct ou
diffus a travers l'atmosphere. Le so leil produit ainsi une energie inepuisab
le et nature llement disponible en quantite.
Cette energie provient de la fusion nuc leaire de
noyaux d'atomes d'hydrogene qui se produit au cceur du Soleil. Elle se
propage dans le systeme so laire et dans l'Univers sous la forme d'un
rayonnement e lectromagnetique de photons se lon la theorie corpuscu laire
12].
la Terre est illuminee par le Soleil en permanence.
L'une des deux faces du globe
terrestre se trouve prive d'energie so laire pendant
la nuit en raison de la rotation de la Terre. La puissance so laire revue en un
point du globe varie en fonction de l'heure de la journee, de la saison et de
la latitude du lieu considere.
1.2. Le gisement solaire
131
le gisement so laire est un gisement reparti sur
l'ensemb le de la planete. La
puissance de reference du gisement so laire est de
1000 W/m2. °an grand nombre de
technologies dites « nouvelles » fait appe l a la transformation
energetique du rayonnement so laire. Il est donc interessant d'en connaitre les
caracteristiques et d'evaluer le niveau de disponibi lite de cette energie so
laire, en fonction de divers parametres (lieu, saison, heure,
etc.).
1.2.1. Nature du rayonnement solaire
la radiation so laire est un rayonnement e
lectromagnetique. Il est concentre dans le diapason 0 .3-3pm . Le
spectre so laire est constitue essentie llement des ondes ultra vio lettes
(2%), ondes visib les (49%), ondes infra rouge (49%). Les autres parties du
spectre jouent un role peu important dans la balance thermique de la
terre.
Figure 1: Spectre solaire [15]
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Zn passant par l'atmosphere une grande partie de
l'energie so laire se perd a cause de l'absorption du
rayonnement infra rouge et ultraviolet par l'ozone, les
particules de poussieres et les aerozones. Le parametre qui determine
l'influence de l'atmosphere sur la puissance moyenne du
rayonnement so laire est la masse aerienne. Ce lle-ci
represente en fait l'epaisseur relative de la couche d'atmosphere
traversee par le rayonnement so laire.
1.2.2. L'ensoleillement
;'irradiation ou enso lei llement, exprimee en Kwh/m2.j
(kilowatt heure par
metre carre et par jour) correspond a l'energie totale
qui est revue sur un plan perpendicu laire aux rayons du so
leil et par jour. C'est une moyenne du rayonnement so laire
revue au cours d'une journee.
Jitue en p lein cceur de la region tropicale, l'enso
lei llement au Cameroun, tout au
long de l'annee, est assez e leve pour alimenter des
generateurs photovoltaiques en permanence. Quelques mesures de
rayonnement so laire de Yaounde effectuees par le laboratoire
de recherches energetiques de Yaounde sont donnees dans le tableau
qui suit [7]:
Moyenne annuelle
Septembre
Novembre
Décembre 6310
Octobre 7040
Janvier
Février 6590
Juillet
MOIS Ensoleillement moyen (Wh/
m2/Jour)
Avril 7120
Mars
Aout 5970
Juin 6480
Mai
6610
6720
6860
6020
6440
5760
5820
Tableau 1: irradiations moyennes a Yaounde 1.2.3.
Disponibiliti pratique de l'inergie solaire
~'intensite du rayonnement so laire au so l est
extremement variable suivant :
La localisation geographique
L'heure
La saison
Les conditions meteoro logiques
L'altitude
Pour ne citer que ceux la.
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Pratiquement, la puissance disponible au so l depasse
rarement 1000 W/m2 dans les mei lleures conditions
de reception. En effet, l'atmosphere terrestre affaib lit tres
sensib lement le rayonnement direct du so leil qui atteint 1335 a 1435
W/m2 sur la couche exterieure horizontale de
l'atmosphere. Parallelement a cet affaib lissement, elle g
diffuse » une partie du rayonnement so laire ; cette energie
diffuse pouvant etre recuperee au so l (capteurs plans) meme en
l'absence de rayonnement direct.
Figure 2 : Les rayonnements dans l'atmosphere
[3] 1.2. 4. Grandeurs mesuries du rayonnement
solaire
1.2.4.1. L'insolation
~'est la duree effective pendant laque lle le so lei l
a bri lle (ombres portees sur le so l). Elle est exprimee en
heures et dixieme d'heure. Comparee a la duree maximale
theorique d'inso lation, elle permet, en uti lisant la fraction d'inso
lation, de calcu ler la valeur du rayonnement global, a partir
de la valeur de la constante so laire.
Exprimee en donnees quotidiennes (matin, apres-midi),
elle est mesuree par he liographe Campbell, et plus recemment
par he liographe automatique (donnees integrees heure par
heure).
1.2.4.2. Le rayonnement global (K ou G)
C'est l'eclairement energetique d'une surface
horizontale (rayonnement direct + rayonnement diffus). Exprime
en Wh/m2, i l est mesure par pyranometre (a
thermopiles ou a photopi les).
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Le rayonnement global sur surface inc linee
(Ga) est mesure par pyranometre,
incline d'un angle a (15°, 30°, 45°, 60°, 90°)
sur l'horizontale, et oriente diversement (E., W., S.-E.,
S.-W...).
1.2.4.3. Le rayonnement direct (I)
~'est l'eclairement energetique d'une surface
perpendicu laire aux rayons so laires par le seul rayonnement
provenant directement du so lei l (nu l si le so leil est occu lte
par les nuages). Exprime en Wh/m2, toutes les heures, i l
est mesure par Pyrheliometre (constamment dirige vers le so
leil).
1.2.4.4. Le rayonnement diffus (D)
~'est l'eclairement energetique so laire provenant de
toute la voate celeste, sauf du disque so laire lui-meme.
Exprime en Wh/m2, i l est mesure par pyranometre
avec ecran masquant le so leil (bande ou disque), ou
difussometre.
Ce rayonnement est du a l'absorption et a la diffusion
d'une partie du rayonnement so laire par l'atmosphere et a sa
reflexion par les nuages. La distinction entre ces differents
rayonnements a son importance. Car elle conditionne, en partie, le
choix des capteurs so laires (capteurs plans ou a
concentration).
Figure 3: de la gauche vers la droite:
héliographe-pyranomètre-pyrhéliomètre
1.2.5. Variation du rayonnement solaire suivant la
localisation geographique
Le rayonnement so laire varie assez largement suivant
la localisation geographique. L'enso lei llement est nettement
plus important au niveau des regions tropicales seches qui
recoivent environ deux fois plus d'energie que la France.
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1.2.6. Variation du rayonnement solaire en fonction
des saisons et des jours
Le rayonnement so laire varie sensib lement suivant
les mois. I l convient donc d'en tenir compte dans la
conception des installations so laires. Nous donnons ici
quelques exemp les de repartitions annue lles.
Mois J F M A M J J A S 0 N D Moyenne
annue lle
Dakar (Senegal)
Niamey (Niger)
Nagpur (Inde)
5,20
|
5,93
|
6,99
|
7,02
|
6,95
|
6,51
|
5,78
|
5,10
|
5,42
|
5,50
|
5,00
|
4,87
|
5,86
|
|
5,42
|
6,05
|
6,36
|
5,85
|
6,32
|
5,68
|
_
|
_
|
_
|
5,91
|
5,56
|
5,50
|
_
|
|
5,37
|
5,92
|
6,64
|
7,09
|
7,34
|
5,59
|
4,64
|
4,42
|
5,59
|
5,81
|
5,59
|
4,89
|
5,74
|
Tableau 2: Evolution du rayonnement solaire globale au
cours de liann~e (en
Kwh/m2/jour)
(Source: Television sco laire, Niamey; World
distribution of solar, University of Wisconsin) _: Non
defini
Ainsi, d'une journee a l'autre, au cours du meme mois,
on peut constater de larges irregu larites, qui souvent
tendent a se compenser sur une periode de quelques
jours.
1.2.7. Part des rayonnements directs et diffus dans
le rayonnement global
Le rayonnement diffus represente une part tres
importante du rayonnement so laire global. Des equipements so
laires fonctionnant avec des capteurs a concentration ne
captant que le rayonnement so laire direct sont fortement
penalises au cours de certains mois, contrairement aux capteurs plans
qui captent a la fois le rayonnement direct et
diffus.
1.2.8. Variation du rayonnement solaire en fonction
de l'heure
Les courbes presentees sur la page suivante montrent des
exemp les d'evo lution du rayonnement so laire en fonction de
l'heure de la journee et de la nebu losite.
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1.2.9. Consequences pratiques issues de
l'irregularite du rayonnement solaire
L'analyse ci-dessus nous montre que la disponibilite
du rayonnement so laire est re lativement aleatoire en fonction des saisons, de
l'etat de l'atmosphere du jour, de l'heure, etc. On peut en tirer quelques
consequences :
on ne peut pas g garantir » le fonctionnement
journalier d'un equipement de conversion de l'energie so laire (pompe so laire)
comme on le ferait pour un equipement classique (moteur e lectrique par exemp
le) ;
les performances d'un equipement de conversion de
l'energie so laire varient tres largement en fonction de la qualite de
l'atmosphere, du jour et plus generalement de la saison ;
pour avoir des performances suffisantes en saison de faib
le
enso leillement, il est necessaire de surdimensionner
sensib lement les equipements, ce qui est couteux ;
les equipements de conversion de l'energie so laire, a
moins d'un systeme de stockage adapte, ne peuvent travai ller que quelques
heures par jour. I l s'agit la d'un handicap important qui pese sur les coats
d'amortissement ;
le stockage, facile dans certains cas (pompage de l'eau),
diminue beaucoup les inconvenients propres a l'irregu larite du rayonnement so
laire ;
le rayonnement so laire etant tres variable suivant la
localisation, la saison, etc., i l est essentie l de le mesurer correctement,
au moins sur une base annue lle avant de lancer d'importantes realisations,
inevitab lement coateuses.
Figure4: illustration de variation du rayonnement
solaire en fonction de l'heure
et du type de nuage
[3]
Cas cie l nuageux : nuage de type Cumulus ou cumulus
nimbus (iso le).
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Cas cie l bas : nuage de type altostratus ou stratus (en
nappes).
1.2.10. Evaluation du gisement solaire d'un
sitels1
le gisement so laire d'un site correspond a l'energie
disponible par le rayonnement so laire, a un instant ou une periode de temps
donne. Ce lui-ci s'evalue de deux fa;ons se lon que le site est a:
C limat connu ou a
C limat mal connu
> Cas des sites au climat connu : Lorsque
des stations meteoro logiques existent dans les environs et peuvent etre
considerees comme comprises dans la meme zone climatique du site envisage, les
mesures sont aisement acquises. Les parametres meteoro logiques les plus utiles
sont : la duree de l'enso lei llement, le rayonnement diffus et direct, le
trouble atmospherique, l'albedo, la temperature.
Generalement, quelques series de mesure de
rayonnement, sur le site, au moins pendant un an sont necessaires afin de
verifier que les estimations sont coherentes avec les mesures. Un autre moyen
d'estimation du rayonnement so laire est l'usage des donnees sate llitaires. Le
satellite devient alors un moyen d'observation ideal, une source irremplagable
d'information du plus grand inter4t sur le climat et son
homogeneite.
> Cas des sites au climat mal connu : i l
arrive souvent que l'on ne dispose d'aucune mesure des parametres meteoro
logiques necessaires aussi bien sur site a caracteriser que dans les environs.
Cette situation est tres courante dans les pays en deve loppement. Dans une te
lle situation, il est alors conseille d'effectuer des mesures sur site au moins
pendant une duree recouvrant l'ensemb le des saisons et d'utiliser des formu
les empiriques indiquees a cet effet.
Zn pratique la puissance disponible au so l depasse
rarement 1000 W/m2.
1.2.11. Les ressources energetiques solaires du
Cameroun ~1al
Z'analyse des mesures sur le rayonnement so laire
effectuee par le laboratoire de recherches energetiques de Yaounde, dans ses
stations meteoro logiques disseminees sur le territoire national, a permis de
diviser le Cameroun en trois grandes zones d'irradiation globale moyenne.
Ainsi, l'irradiation globale moyenne journaliere est de 4 Kwh/ m2/J
au Sud, de 5 Kwh/m2/J dans le Nord et de 6 Kwh/m2/J dans
l'Extreme Nord. (Voir Annexe 1).
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1.3. Technologies de transformation de l'inergie
solaire
les techniques pour capter directement une partie de
l'energie so laire sont diverses et sont constamment ame liorees. On peut
distinguer le so laire thermique et le so laire photovoltalque
1.3.1. Energie solaire thermique
111
le so laire thermique consiste a utiliser la chaleur du
rayonnement so laire. I l se decline de differentes fa;ons :
en usage direct de la chaleur : chauffe-eau et chauffages
so laires, cuisinieres et secheuses so laires ;
en usage indirect, la chaleur servant pour un autre usage
: rafraichissement so laire, centrales so laires thermodynamiques.
insi, les installations thermiques sont de deux
categories : Les installations passives et les installations
actives.
1.3.1.1. Le solaire passif
la plus ancienne utilisation de l'energie so laire
consiste a beneficier de l'apport
direct du rayonnement so laire, c'est-a-dire l'energie
so laire passive. Pour qu'un batiment beneficie au mieux des rayons du Soleil,
on doit tenir compte de l'energie so laire lors de la conception
architecturale. L'inso lation thermique joue un role important pour optimiser
la proportion de l'apport so laire passif dans le chauffage et l'eclairage d'un
batiment.
Dans une maison so laire passive, l'apport so laire
passif permet de faire des economies d'energie importantes.
Dans les batiments dont la conception est dite
bioclimatique, l'energie so laire passive permet aussi de chauffer tout ou
partie d'un batiment pour un coat proportionne l quasi nu l.
Figure 5: Utilisation du solaire passif pour
l'eclairage et le
chauffage (lumitubes) [15]
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1.3.1.2. Les installations actives
bans les installations actives, La chaleur produite
par le so lei l est captee puis stockee afin d'être
reuti lisee a l'interieur des logements pour le chauffage ou l'eau
chaude sanitaire.
Ttne installation so laire thermique permet de couvrir
les besoins d'un foyer en
eau chaude sanitaire et les besoins en chauffage.
C'est une solution performante qui permet de gagner en
autonomie face aux energies fossi les tout en agissant
concrêtement pour preserver l'environnement.
1.3.1.2.1. Chauffe- eau solaire
~our produire de l'eau chaude so laire, i l faut
compter entre 3 et 7m2 de panneaux so laires poses
sur le toit ou en facade et completer l'installation par un
chauffe-eau. Les capteurs des panneaux so laires absorbent le
rayonnement du so leil et le transforment en chaleur. Cette
chaleur transmise a un liquide caloporteur passe ensuite dans
un ballon de stockage et rechauffe l'eau sanitaire stockee qui
peut alors etre uti lisee.
n chauffe-eau so laire permet de couvrir les besoins
en eau chaude sanitaire. La production evo lue en fonction de
l'enso lei llement ; ainsi 100% des besoins en eau chaude
pourront etre produits par l'energie so laire en saison seche, et en
saison p luvieuse lorsque l'enso lei llement diminue, une
resistance e lectrique ou une chaudiere prennent le re
lais.
le dimensionnement d'un chauffe-eau so laire depend des
besoins et des habitudes de consommation.
Figure 6: Principe du chauffe-eau solaire
[15]
1.3.1.2.2. Chauffage solaire
~our le chauffage, Un systeme so laire combine (SSC)
permet de produire a la fois le chauffage et l'eau chaude d'un
logement et d'economiser ainsi de l'energie.
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L'installation so laire alimente dans ce cas des
radiateurs ou un p lancher chauffant. I l faut prevoir une surface de panneaux
plus importante que pour un chauffe-eau so laire (20 m2 en moyenne).
En periode peu enso leillee, lorsqu'il y a moins de so lei l, une chaudiere peu
assurer le complement necessaire.
Z'energie so laire peut egalement etre utilisee pour le
chauffage des piscines et
des douches so laires. Deja utilises dans les
batiments tertiaires, les capteurs thermiques peuvent egalement etre utilises
pour la climatisation de nos logements offrant ainsi une alternative economique
et eco logique aux systemes de c limatisation conventionne ls.
1.3.1.2.3. L'energie solaire thermodynamique
la so laire thermodynamique est une technique so laire
qui utilise le so laire thermique pour produire de l'e lectricite, ou eventue
llement directement du travail mecanique (le terme solaire
mécanique est alors employe), sur le même principe qu'une
centrale e lectrique classique (production de vapeur a haute pression qui est
ensuite turbinee).
1.3.2. Le solaire photovoltaique
le so laire photovoltaique consiste a transformer
l'energie contenue dans la
lumiere du so leil en energie e lectrique en uti
lisant un effet physique de certains materiaux : l'effet photovoltaique. Cette
techno logie de transformation de l'energie so laire est ce lle qui nous
importe le plus, dans notre contexte genie e lectrique. Dans le chapitre 2,
nous presentons une etude detai llee relative a l'e lectricite
photovoltaique.
1. 4. Conclusion
bans cette section, nous avons fixe les connaissances
de base propres a l'energie so laire, de maniere a faire une bonne entree en
matiere. La techno logie photovoltaique fait l'objet du chapitre
suivant.
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2. Generalit~s sur les
systemes
~ hotovoltaïques [41
Description :
N
otre intér4t majeur quant aux technologies de
transformation de l'énergie so laire est porté
au photovoltaïque, car il représente le socle de notre travail .
Nous nous proposons dans ce chapitre de présenter les
généralités sur l'électricité
photovoltalque. Partant pour cela, de la photopile jusqu'au systeme
photovoltaique.
APercu ~
2.1 Historique du solaire photovoltaIque
2.2 Les enjeux du photovoltaIque
2.3 Production de l'énergie
2.4 Con tr6le de l'énergie
2.5 Utilisation de l'énergie
2.6 Types de systèmes photovoltaIques
2.7 Avantages-inconvénients du photovoltaIque
2.8 Maintenance des générateurs photovoltaIques 2.9
Conclusion
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2.1. Historique du solaire
photovoltaique
gl y a maintenant plus de quarante ans que l'energie
so laire photovoltaique est ree llement nee comme energie
techniquement exploitable. A l'epoque, le so laire peut
apparaitre pour certains comme la source d'energie de l'avenir.
Quelques annees auront toutefois suffit, au debut des annees
80, pour se rende compte que si le so laire avait une place a
prendre, i l n'etait pas de tai lle a concurrencer sur les
reseaux le petro le ou le nuc leaire. Les causes de ce « mauvais
depart » furent diverses. I l est certain que le
photovoltaique souffrit de produits mal fiabilises, d'une
diffusion restreinte et de coats de revient e leves. Fut-ce le fait des faib
les quantites manufacturees, d'un manque de fonds ou d'energie
injectes pour la recherche ? En tout etat de cause, beaucoup
de petits fabricants ou distributeurs fermerent boutique
laissant la place a quelques entreprises travai llant sur des
marches tres cib les. Malgre le pessimisme de certains, le marche du
photovoltaique existe et continue d'annee en annee a se deve
lopper. Pour couvrir ce marche, on denombre aujourd'hui plus
d'une vingtaine de gros fabricants de modules dans le monde.
Le marche du photovoltaique repose actue llement principalement sur
trois types d'app lications : l'eclairage, le pompage et les
telecommunications. Un certain nombre de pays comme les USA,
l'Allemagne, la Suisse ou le Japon favorisent l'emergence d'un
nouveau marche prometteur de coup lage des generateurs so laires
au reseau d'e lectricite. En dehors de ces pays avant-gardistes oa
s'exerce une ree lle vo lonte po litique et economique de deve
loppement de l'energie so laire, les principales zones
propices a l'imp lantation des equipements photovoltaiques se
situent dans les pays en voie de deve loppement (PVD) de la zone
intertropicale, parmi lesque ls le Cameroun.
2.2. Les enjeux du
photovoltaique
~'energie so laire continue a rencontrer certaines
difficu ltes pour être diffusee. Prenant en compte
l'environnement et la maitrise des ressources energetiques par
les populations, les enjeux qu'e lle represente en ce siecle sont
pourtant loin d'être negligeab les en termes de deve
loppement socioeconomique durable. L'energie so laire
photovoltaique constitue parmi les energies nouvelles et renouve lab
les (biomasse, eo lienne, so laire, geothermie), ce lle qui
possede le plus large potentie l de deve loppement. Elle est
respectueuse de l'ecosysteme, appropriable par des communautes
restreintes et surtout fort adaptee a la satisfaction de la demande
d'energie des populations vivant dans les zones e loignees des reseaux
de transport et d'e lectricite. Elle constitue une bonne
solution pour la lutte contre l'effet de serre. Lutte qui fait
l'objet du protoco le de Kyoto que le Cameroun a ratifie. Compte
tenu des demandes croissantes en energie des populations, des difficu
ltes a etendre les reseaux e lectriques dans les campagnes ou
en peripherie de certaines vi lles, le potentie l de deve
loppement engendre par l'energie so laire photovoltaique meriterait
d'être mieux pris en compte dans les po litiques de deve
loppement.
Tout systeme photovoltaique peut se decomposer en
trois parties : une partie production d'energie, une partie
controle de cette energie et une partie utilisation de
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l'énergie produite. L'analyse précise de
chacune de ces fonctions mérite d'être approfondie pour construire
un systeme viable techniquement.
Figure 7: Elements d'un système photovoltaique
avec batteries
On appe lle générateur photovoltaique
l'ensemb le des deux premieres parties, c'est-à-dire les modules
photovoltaTques coup lés aux é léments de controle. On
appe lle systeme photovoltaique l'assemb lage d'un générateur
photovoltaique a un ou p lusieurs récepteurs. Ce découpage en
trois parties permet de bien identifier les différents composants des
systemes photovoltaTques et de bien comprendre la logique
production-consommation tres particuliere a l'uti lisation du
photovoltaique.
2.3. Production de l'inervie
tette partie est essentie llement composée d'un
ou p lusieurs modules photovoltaTques. Ces modules sont formés d'un
assemblage de ce llu les photovoltaTques qui réalisent la conversion de
l'énergie so laire en é lectricité. Un module
photovoltaique se comporte comme un générateur de courant continu
(DC). Lorsqu'i l est branché sur une batterie, ce lle-ci lui imposant sa
tension, i l a une
tension constante.
2.3.1. La conversion de la lumiere en
electricite
la ce llule photovoltaique (ou photopile) est un
composant é lectronique a base de
matériaux semi-conducteur. Lorsque les particu
les de lumiére, appe lées photons, frappent ce matériau,
il se crée un champ é lectrique qui produit deux types de charges
: positives et négatives. Elles sont séparées et co
llectées sur les faces avant et arriére de la ce llu le
photovoltaique qui se comporte alors comme un générateur de
courant continu.
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Figure 8: Principe de fonctionnement d'une
photopile [15]
le materiau semi-conducteur actue llement le plus
utilise pour les usages g
terrestres » (par opposition au spatial) est le
silicium. I l existe trois grands types de si licium : amorphe, monocristallin
et poly cristallin. Les si liciums mono ou poly cristallin ont un rendement e
lectrique et une duree de vie de l'ordre de deux fois ceux du si licium
amorphe, mais sont nettement plus chers. Dans la pratique, l'amorphe est choisi
pour les applications de tres faib le puissance comme par exemp le les calcu
latrices ou les montres, alors que les autres applications d'envergure
superieure privi legient le silicium cristallin. Pratiquement, la ce llu le PV
est composee de p lusieurs couches minces a savoir :
- Une couche "anti-reflet" sur la face avant dont le but
est de faciliter au maximum la penetration d'un maximum de photons a travers la
surface et de reduire les pertes par reflexion
- Une grille conductrice avant " co llectrice des
electrons " qui doit egalement etre liee au si licium et ne pas etre sensible a
la corrosion
- Une couche dopee N avec porteurs de charge libres
negatifs (electrons) - Une couche dopee P avec porteurs de charge positifs
(trous)
- Une surface de contact conducteur en metal " co
llectrice des electrons ", ayant une bonne conductivite ainsi qu'un bon
accrochage sur le si licium.
Type de materiau Rendement
Silicium monocristallin
16%
Silicium Poly cristallin 14%
Silicium amorphe
6%
Tableau 3: types de matériau et rendement
[1]
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a b
Courant(A)
Tension (V)
C
d
Tension (V)
Courant(A)
Rendement(%)
Temperature (CC) Tension(V)
Figure 9 : Caracteristiques des
cellules
photovoltaiques 181
e f
a.. Caractéristiques courant-tension d'un module
PV a température constante en fonction de
l'éclairement
b.. Caractéristiques puissance- tension d'un
module PV a température constante en fonction de
l'éclairement
c.. Caractéristiques rendement-température
d'une cellule PV en fonction de l'éclairement
Caractéristiques
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d..
caracteristique courant tension d'un module PV a
eclairement constante en fonction de la temperature
e.. caracteristique tension Vco en fonction de la
temperature, f.. Intensite Icc en fonction de la temperature
2.3.2. De la cellule au module
photovolta1que
Z la base, une ce llule photovoltaique fournit un courant
sous une faib le tension
(de l'ordre de 0,6V en circuit ouvert). Pour obtenir
une tension plus importante, il est necessaire de raccorder p
lusieurs ce llu les en serie. Cet ensemble de ce llu les est
encapsu le de facon etanche afin de les proteger de l'humidite et des
chocs. L'assemb lage constitue un module photovoltaique. Le
module devient alors l'e lement de base de tout systeme
d'energie photovoltaique.
Pour obtenir une puissance e lectrique exploitable, p
lusieurs modules peuvent etre raccordes ensemble pour former
un panneau photovoltaique. La valeur du courant recuei llie
aux bornes d'une ce llu le photovoltaique pour une tension donnee est
determinee par la nature et la qualite du materiau semi-conducteur. La
capacite a fournir plus ou moins d'energie pour un module PV
dependra donc :
de l'enso lei llement ;
de l'orientation du module par rapport au so leil (un
panneau perpendicu laire aux rayons du so lei l recoit le plus
grand flux de photons) ;
du nombre de circuits de ce llu les montes en
parallele.
la tension aux bornes d'un module PV, ainsi que la
puissance e lectrique qu'il fournit, sont donc determinees
fortement par les choix du constructeur (nombre de ce llules
en serie et dimension des panneaux). Les tensions standard sont le 12V
(mise en serie de 36 ce llu les, en 4 rangees de 9 ce llu les ; On
prevoit 2 a 3 volts de plus pour compenser les pertes dans les
cables et l'influence de la temperature). D'autres tensions,
adaptees a des besoins tres specifiques, sont imaginab les. Les
panneaux risquent alors de coater plus cher s'i ls ne sont pas produits
en serie.
Figure 10: Processus de fabrication d'un module a base de
silicium ~12]
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0n appe lle puissance crete d'un module, exprimee en
watt crete, la puissance qu'i l de livre sous un rayonnement
so laire de 1000 w/m2 dans les conditions standards
(temperature de 25°C et module presente perpendicu lairement aux
rayons du so lei l).
2.3.3. Du module au panneau
photovoltaique
~fin d'augmenter la puissance et/ou la tension d'un
generateur, on peut associer
p lusieurs modules, qui constituent alors un panneau
photovoltaique. Pour les gros generateurs, le panneau est
egalement appe le « champ photovoltaique ». Le type de
montage (serie ou parallele) depend ici des parametres d'utilisation du
generateur de Courant (puissance requise, tension aux bornes
des appareils). Lorsque des modules semb lab les sont montes
en serie, le courant resultant ne change pas mais la tension
resu ltante est la somme des tensions de chaque module. Lorsque des
modules semb lab les sont montes en parallele, la tension resu ltante
ne change pas mais l'intensite resu ltante est la somme des
intensites de chaque module. Le principe est le meme pour les
batteries. La combinaison de montage serie et parallele est
egalement possible, ce qui permet d'augmenter tension et puissance en
meme temps.
iemarque : La mise en parallele
ou en serie doit se faire avec des elements
identiques. Ceci est particulierement important pour les
montages en serie : les caracteristiques d'une branche de
module seront ce lles du plus mauvais module.
2. 4. Contrale de l'Inergie
I'intensite e lectrique que fournissent les modules PV
depend, entre autres, de l'enso lei llement et de leur
position par rapport au so leil. D'od une irregu larite dans
la fourniture d'energie qui peut ne pas etre compatible avec les
besoins en energie, generalement plus constants. I l est donc
souvent necessaire de controler l'approvisionnement en e
lectricite a l'aide d'un systeme de stockage de l'energie,
avec ou sans regulation de ce stock. I l est aussi parfois necessaire
de modifier la nature du courant pour certaines applications
(conversion du courant continu en courant alternatif au moyen
d'un ondu leur).
2. 4.1. Stockage de l'inergie
le so leil fournit de l'energie uniquement le jour et
ceci de facon variable se lon l'intensite lumineuse. Par
contre, les uti lisateurs consomment generalement de l'energie
jour et nuit et de facon variable, que ce soit pour s'ec lairer, pour
produire du froid, pour communiquer par radio ou telephone ou
pour regarder la television. C'est pourquoi i l est souvent
necessaire de stocker l'energie produite le jour afin qu'e lle
soit disponible a la consommation en permanence. Dans la p lupart des
cas, le stockage de l'energie produite se fera dans des
batteries. I l existe de nombreux types de batteries, chacune
d'entre e lles ayant ete concue pour un usage
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particulier. Elles sont definies par un ensemble de
caracteristiques: tension nominale, capacite de stockage, aptitude au cyclage,
tenue en decharge profonde, taux d'autodecharge, variations avec la
temperature, maintenance, prix, etc. Ces caracteristiques sont fournies par le
fabricant. Pour l'usage specifique du photovoltaïque, une batterie doit
remp lir les conditions suivantes : un nombre de cycles de charge et de
decharge e leve sans alteration, une faib le autodecharge, un rendement e
lectrique e leve et une maintenance legére.
Figure 11: Batteries solaires de stockage 2.4.1.1.
Caractéristiques d'une batterie
2.4.1.1.1. Tension nominale et capacite de stoc
kage
la tension nominale d'une batterie de stockage depend
du nombre d'accumu lateurs places en serie. Un accumu lateur du type de ceux
qui sont utilises en photovoltaique possede une tension nominale de 2V. Une
tension de 12V, par exemp le, s'obtiendra en plagant 6 elements de 2V en series
(borne + d'un element connecte a la borne - du suivant). Pour les systemes so
laires, les tensions d'uti lisation les plus courantes sont 12V, 24V,
48V.
La capacite de stockage correspond a la quantite
d'energie qui peut etre stockee dans une batterie et restituee par ce lle-ci.
Elle s'exprime en ampere heure (Ah). Une batterie de 100 Ah permet
theoriquement de fournir 1 ampere durant 100 heures (ou 2A pendant 50 Heures).
On a ici le choix entre adopter une batterie de la capacite de stockage vou
lue, ou monter p lusieurs circuits de batteries plus petites en parallele. I l
faudra alors s'assurer que chaque circuit de batteries a bien la meme tension
d'entree-sortie que les autres.
la mise en paralléle ou en serie doit se faire
avec des e lements identiques. Sinon, le systéme prendra les
caracteristiques de la plus mauvaise batterie. La capacite de stockage de la
batterie est par ailleurs variable suivant la maniére dont elle a ete
chargee, c'est-à-dire se lon l'intensite du courant de charge ou
de
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décharge. Plus une batterie est chargée
(ou déchargée) avec un faib le courant, plus sa capacité
est importante. On parle de C10 ou de C100 suivant que le courant de charge ou
de décharge est égal au dixiême ou au centiême de la
capacité (I=C/10 ou I=C/100).
Dans la pratique, l'état rée l de charge
d'une batterie ne s'évalue, rigoureusement, que d'une seu le
maniére : en mesurant la densité de l'é lectro lyte et la
tension de chaque é lément de la batterie a vide,
c'est-à-dire déconnectée. Toutefois par
nécessité de terrain, on se limite a mesurer la tension pour
avoir une indication sur l'état de charge. C'est la valeur analogique
qu'i l est possible de co llecter simp lement. Cette information est cependant
imparfaite (et parfois fausse), car tout dépend de g l'histoire »
de la batterie et du moment de la mesure.
Figure 12: evolution theorique de l'etat de charge d'une
batterie
2.4.1.1.2. Duree de vie d'une batterie
one batterie photovoltaique est déchargée
et rechargée chaque jour. C'est ce que
l'on appe lle un cyc lage. La durée de vie
d'une batterie correspond au nombre de cycles de charge/décharge qu'e
lle a eu a supporter dans sa vie. Elle dépend aussi de la profondeur de
décharge de chaque cyclage. Une batterie déchargée de 10%
chaque jour (avant d'être rechargée), aura une durée de vie
beaucoup plus grande qu'une batterie déchargée quotidiennement de
30%. Cette aptitude au cyclage dépend également du type de
batterie. Les batteries g so laires » sont concues pour supporter un
nombre de cycle important. Elles sont généralement
utilisées en usage K flottant », c'est-a dire avec une faib le
décharge (20 a 30% maximum) ; leur durée de vie en est d'autant
plus grande.
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Figure 13: Duree de vie d'une batterie en fonction de
la profondeur de
decharge
2.4.1.1.3. La dcharge profonde
la decharge profonde est la valeur qu'une batterie ne
doit jamais atteindre, sans
quoi il se produit une deterioration irremediable qui
entraine une degradation importante de ses performances. Cette
valeur s'exprime en pourcentage de la capacite de la batterie
et varie entre 50% et 100% suivant le type de batterie. Les
batteries de type g so laire » peuvent exceptionne llement
être dechargees jusqu'a 80% de leur capacite. Par exemp
le, une batterie de 200 Ah pourra fournir 160 Ah au maximum,
mais avec des risques de degradation. Les systemes de regulation ont
pour role d'eviter d'atteindre le seui l de la decharge profonde. Ces
systemes evaluent le taux de decharge par mesure de tension.
Lorsque ce lui-ci est trop grand, c'est-à-dire que la
tension est trop faib le, ils interrompent la fourniture d'e
lectricite afin de sauvegarder la batterie.
2.4.1.1.4. Taux d'autodecharge
Ttne batterie inuti lisee se decharge d'e lle-même.
Ceci est du a des phenoménes
e lectrochimiques. Les valeurs courantes d'autodecharge
sont de l'ordre de 1% a 10% de la capacite par mois, suivant
le type de batterie.
2.4.1.1.5. Variation avec la temperature
les caracteristiques precedentes sont influencees par
toute variation de
temperature et double tous les 10°C. La capacite
des batteries au p lomb diminue sensib lement lorsque la
temperature est inferieure a 25°C. C'est l'inverse pour les
batteries au nickel cadmium.
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2.4.1.1.6. Maintenance
le controle du niveau d'e lectro lyte represente
souvent la maintenance la plus contraignante dans les systemes photovoltaiques,
uniquement dans le cas oti les batteries ne sont pas etanches.
2.4.1.2. Les différents types de
batteries
2.4.1.2.1. Batteries au plomb etanches
Faciles a transporter grace a leur etancheite (surtout en
avion oti les problemes lies a la securite sont contraignants) :
- Cyclage a 50 % de decharge : =--, 500
cycles.
- Prix de revient re lativement faib le (1,5 fois les
batteries de voiture). - Assez sensib les a la temperature.
Tres sensib les a la surcharge car toute evaporation
d'hydrogene par la soupape de securite ne peut etre compensee par ajout d'e
lectro lyte (electrolyte ge lifie) :
- Ce sont les batteries classiques de
voiture.
- Ne peuvent pas accepter de decharge profonde (50 %
maximum) du fait de la minceur des plaques.
- Autodecharge importante.
- Les moins cheres (fabriquees en grandes
series).
- Plus adaptees a la decharge rapide qu'a la decharge
lente (batterie de demarrage), donc techniquement peu adaptees au so
laire.
Destinees aux voitures, e lles sont parfois uti lisees
en so laire dans les pays en deve loppement, du fait de leur grande diffusion
(pour les stations communautaires de recharge de batterie par exemp
le).
2.4.1.2.2. Batteries au plomb a plaques planes
epaisses
- Resistent beaucoup mieux que les precedentes a la
decharge profonde du fait de leur conception (jusqu'a 80 %), ceci toutefois de
facon accidente lle.
- Cyclage a 50 % de decharge : 1000 cycles.
- Plus cheres que les precedentes (3 fois
environ).
- Assez bien adaptees a la decharge lente.
E lles sont toutefois utilisees en so laire dans le
cas oti les batteries a plaques tubu laires qui equipent habitue llement les
systemes photovoltaiques sont economiquement inabordab les.
2.4.1.2.3. Batteries a plaques tubulaires
- Cyclage a 50 % de decharge :
=--,2 000 cycles. - Cyclage a 20 % de decharge :
=--, 4 000 cycles.
- Decharge accidente lle admise a 80 % de la capacite. -
Faib le taux d'autodecharge.
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- Disponibilite moindre et prix e leve : environ 5 fois
superieur a ce lui des batteries de voiture.
- Grande reserve d'e lectro lyte qui permet un entretien
moins frequent.
- Espace important au fond de la batterie sous les
plaques pour que la
decomposition du p lomb ne produise pas de court-circuit
interieur.
Ces batteries appartiennent a la categorie des
batteries dites stationnaires. Elles sont concues pour subir
une faib le decharge (decharge quotidienne de --, 20 %
de leur capacite) et fonctionner a faib le courant de charge
et de decharge (C20 a C100). Ce sont les batteries typiques
des grosses installations photovoltaiques car e lles sont
particu lierement adaptees aux contraintes de la demande so laire : nombre
de cycle important, decharge faib le et lente en raison des
faib les courants utilises, decharge profonde accidente lle,
surcharge exceptionne lle.
2.4.1.2.4. Batteries ~tanches au
cadmium-nickel
- Acceptent sans prob leme des decharges profondes (100
%) que l'on recommande même de realiser
periodiquement.
- Prix de revient tres e leve (environ 10 fois superieur
a ce lui des batteries de voiture).
- Tres sensib les a la temperature ( la capacite diminue
quand la temperature augmente).
Elles sont plus rarement uti lisees sur les systemes
photovoltaiques. car e lles sont cheres, sauf pour les
stations communautaires de recharge de petits accumu lateurs
(usage domestique pour la radio en remp lacement des piles jetab
les).
2.4.1.3. La perte de gaz
C'est un phenomene important pour la batterie. Car
elle correspond a l'echappement d'hydrogene et d'oxygene (donc
a une perte d'eau). Cette perte est exp liquee par les
variations du rapport entre l'oxygene et l'hydrogene au sein de la
batterie durant la charge. La premiere evacuation correspond au
degagement du gaz produit sous forme de bu lle par une forte
densite de courant avec un certain etat de charge de l'e
lement (dont la tension augmente et tend vers la tension limite
de fin de charge). La deuxieme evacuation correspond a la fin de charge
et au degagement d'hydrogene a la cathode.
2.4.1.4. La stratification de lelectrolyte
Au fur et a mesure des cycles, la distribution de l'e
lectro lyte devient de moins en moins uniforme. Les ions etant
plus lourds que l'eau, i ls tendent a s'accumu ler dans le
fond du bac creant ainsi une stratification de la densite d'acide. Les
consequences sont une mauvaise consommation de l'e lectrode dans les
zones a faib le densite d'acide et une tres forte acceleration
du phenomene de corrosion des grilles pour les zones
fonctionnant avec une densite d'acide superieure a 1,38. Ce
phenomene de stratification est limite et n'apparait qu'a plus long
terme sur les
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batteries a electrolyte ge lifie. Un moyen pour lutter
contre la stratification de l'e lectro lyte est l'utilisation du phenomene de
degagement gazeux pour homogeneiser la densite d'acide. Ce phenomene est obtenu
par l'app lication d'une legere surtension sur l'e lement en fin de
charge.
2.4.1.5. L'utilisation en tampon (floating)
L'utilisation en tampon est l'utilisation de la
batterie en parallele avec l'alimentation principale. Elle est soumise continue
llement a une tension de charge appe lee tension de maintien. En service
normal, la tension de charge est maintenue, les gaz generes a l'interieur de la
batterie sont continue llement recombines a travers les plaques negatives pour
reformer l'eau de l'e lectro lyte. I l y a peu de perte de capacite due a
l'assechement de l'e lectro lyte mais due a la tres lente et gradue lle
corrosion des electrodes. La batterie perdra finalement de la capacite et
arrivera a la fin de sa duree de vie. Ce phenomene de corrosion est acce lere
par les temperatures e levees ou les tensions de charge trop importantes. En
effet, une augmentation de la temperature et de la tension provoque des
degagements gazeux et de la chaleur propices a la su lfatation de l'e lectrode
negative. I l est tres important de calcu ler la tension en charge tampon de
maniere a minimiser egalement cet effet.
2.4.1.6. La securite et le bon fonctionnement des
batteries
la securite des personnes est primordiale dans l'usage
des batteries. En particulier e lles degagent de l'hydrogene. Au contact de
l'oxygene de l'air, et en presence d'une flamme, ce gaz provoque des explosions
vio lentes. I l est donc imperatif de ventiler le local contenant les batteries
pour eviter l'accumu lation d'hydrogene. I l est, pour la meme raison, tres
dangereux et interdit de fumer, de faire du feu a proximite de ce local ou d'y
placer un apparei l e lectrique susceptible de produire des etince lles (te ls
les regu lateurs ou les disjoncteurs)
2. 4.2. Regulation et traitement du courant
electrique photovoltaique
2.4.2.1. Principe de fonctionnement du
regulateur
le regu lateur a essentie llement un role de
protection contre la surcharge ou la decharge profonde de la batterie. I l
evite qu'en fin de charge d'une batterie ne se produise un phenomene de
surcharge qui amenerait une ebullition provoquant une perte d'eau et que la
decharge ne depasse un seui l limite (generalement 80% de la capacite de la
batterie), ce qui l'endommagerait. La mesure de la tension de la batterie
permet d'evaluer son etat de decharge. Les regu lateurs sont donc regles a des
tensions de coupure (seuil haut et seui l bas) qui correspondent aux limites de
la charge et de la decharge a ne pas depasser. Ce reglage est principalement
fonction du type de batterie. I l varie aussi en fonction du courant de charge
(tai lle du generateur), du courant de decharge (nombre et tai lle des
recepteurs) ainsi que des conditions locales (temperature).
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Figure 14: principe de fonctionnement d'un
régulateur
2.4.2.2. Caractéristiques d'un
régulateur
la tension de 12V, 24V ou 48V est choisie en fonction
de la tension de sortie du generateur photovo ltaTque pour respecter
l'adequation des tensions. Pour determiner la puissance acceptable, il faut
distinguer les deux parties du regu lateur
:
partie regulation de charge (entree du regu
lateur) : le regu lateur est defini par son courant d'entree, on le choisira
superieur au courant maximal de livre par le generateur photovo ltaTque
;
partie regulation de decharge (sortie du regu
lateur) : le courant de sortie du regu lateur est choisi en fonction du courant
maximal demande par les recepteurs. Le courant de sortie admissible devra etre
superieur ou egal au courant maximal recepteur en veillant bien a tenir compte
des courants de pointe (au demarrage d'un moteur par exemp le, i l y a un fort
g appe l * de courant).
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Figure 15: diagramme des trois etats de fonctionnement
d'un regulateur de
charge/decharge
2.4.2.3. Quelques remarques sur les
regulateurs
la régu lation de charge et de décharge
des régu lateurs agit essentie llement par ouverture du circuit de
décharge (régu lation par coupure). I l s'ensuit une
impossibilité d'alimenter ces récepteurs jusqu'à ce que la
batterie soit de nouveau chargée. A ce moment là le régu
lateur réenclenche automatiquement le circuit des
récepteurs.
tertains régu lateurs possédent un
circuit d'alarme qui signale en cas de décharge
excessive pour faire savoir à l'utilisateur qu'une
coupure de courant est nécessaire.
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2. 4.3. Les diodes anti-retour et les diodes by-pass
2.4.3.1. Diode anti-retour
T.tne ce llu le photovo ltaTque se comporte comme un
recepteur lorsqu'e lle ne recoit
plus de rayonnement so laire (nuit, ce llu le
couverte). Elle consomme alors du courant comme une vu lgaire lampe. Pour
eviter dans ce cas de decharger la batterie, on utilise un composant e
lectronique qui laisse passer le courant dans un sens et pas dans l'autre : la
diode. Cette diode est installee en serie entre les modules et la batterie,
c'est la diode anti-retour, egalement appe lee diode serie. La diode est
caracterisee par sa tension (en general 0,6V) et par l'intensite maximale du
courant qui la traversera. I l est important de prevoir une diode de courant
nettement plus e leve que le courant du generateur pour eviter une chute de
tension anormale. Zn general, la diode anti-retour est
initialement installee :
soit dans le boitier de connexion du module
soit a l'interieur du regu lateur.
Quand le generateur est constitue de modules en
paralleles, i l y a une diode antiretour sur chaque branche. En effet i l se
peut qu'une branche debiterait dans la seconde.
2.4.3.2. Diode by-pass
Zorsqu'une partie d'un champ de modules est accidente
llement couverte, le courant produit par le reste du champ continue a circu ler
et traverse les ce llu les cachees. Dans ce cas, ces derniCres ce llu les se
comportent en recepteur et risquent l'echauffement et la destruction. Pour
eviter ce phenomene, on installe sur les modules des diodes qui derivent le
courant en cas d'obstruction de ce llu les. Ce sont les diodes by-pass encore
appe lees diodes paralleles, de protection ou de derivation. L'installation de
ces diodes de protection ne se justifie que lorsque la tension de sortie du
generateur est superieure ou egale a 48 V.
2. 4. 4. Les onduleurs
tertaines uti lisations de l'energie so laire se font
en courant alternatif. Au Cameroun, l'uti lisation de l'energie produite se
fait en courant alternatif dans pratiquement 100% des cas. I l est donc
necessaire de convertir le courant continu en courant alternatif, au moyen d'un
ondu leur. On privilegie en general l'usage en courant continu
d'apparei ls deve loppes specifiquement pour le so laire et donc tres economes.
Les cas oil l'usage du courant alternatif est preferable concernent le pompage
ou l'usage de la television par exemp le. Les equipements en courant alternatif
sont, dans ce cas, plus fiables et largement disponib les.
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2.5. Utilisation de l'inervie
tette partie se compose essentie llement d'un ou p
lusieurs recepteurs : ce sont les differents materiels qui uti
lisent l'energie so laire produite et contro lee (eclairage,
te lecommunication,...).
2.6. Tyes de systimes
vhotovoltaraues
Nous distinguons trois types de systemes PV :
Autonomes
Hybrides
Raccordés au réseau
2.6.1. Les systemes autonomes
Les systemes autonomes sont completement independants
de d'autres sources d'energie. I ls servent habitue llement a
alimenter les maisons, les camps dans les regions e loignees
ainsi qu'a des applications comme la surveillance a distance et le
pompage de l'eau. I ls peuvent etre avec ou sans batteries de stockage.
Dans la majorite des cas, un systeme autonome exigera des
batteries d'accumu lateurs pour stocker l'energie.
2.6.2. Les systemes Hybrides
Les systemes hybrides recoivent une partie de leur
energie d'une ou de p lusieurs sources supp lementaires. En
pratique, les modules de systemes PV sont souvent allies a une
eo lienne ou a une generatrice a combustible. De te ls systemes ont
habitue llement des accumu lateurs de stockage d'energie. I ls
conviennent mieux lorsque la demande d'energie est e levee (en
saison de p luie ou tout au long de l'annee).
2.6.3. Les systemes raccordes au
reseau
Les systemes raccordes au reseau permettent de reduire
la consommation d'e lectricite provenant du service public et
de lui renvoyer l'energie excedentaire. Ainsi, le service
public pourrait crediter l'uti lisateur de l'energie retournee au
reseau. Etant donne que l'energie est normalement emmagasinee dans le
reseau, les accumu lateurs ne sont pas necessaires a moins de
vou loir une forme autonome d'energie pendant les pannes d'e
lectricite. Ces systemes sont utilises dans les immeub les,
les domiciles dejà relies au reseau e lectrique.
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2.7. Avantages-inconvinients des sustemes PV
2.7.1. Avantages
Les systemes so laires photovoltaiques offrent de
nombreux avantages, dont les suivants :
i ls sont non po lluants,
i ls sont tres fiables,
i ls n'exigent presque aucun entretien.
Leurs coats de fonctionnement sont tres faib les vu les
entretiens reduits et i ls ne necessitent ni combustible, ni transport, ni
personnel hautement specialise :
i ls fonctionnent de facon rentable dans les regions e
loignees et dans de nombreuses applications residentie lles et
commerciales,
i ls sont flexib les et peuvent etre e largis a n'importe
que l moment pour repondre aux besoins de l'uti lisateur en matiere d'e
lectricite,
i ls procurent a l'uti lisateur une autonomie accrue --
fonctionnement independant du reseau ou systeme de secours pendant les pannes
d'e lectricite,
ensuite, le caractere modu laire des panneaux
photovoltaiques permet un montage simple et adaptable a des besoins
energetiques divers.
2.7.2. Inconvenients
Les systemes PV presentent neanmoins quelques
limites:
la fabrication du module photovoltaique releve de la
haute techno logique et requiert des investissements d'un coat e leve
;
i ls ne conviennent pas aux uti lisations a forte
consommation d'energie
(chauffage) ;
le rendement reel de conversion d'un module est faib le (
la limite theorique pour une ce llu le au si licium cristallin est de 28%)
;
i l est imperatif d'utiliser des apparei ls e
lectromenagers economes en energie ( lampe fluorescente compacte, refrigerateur
et conservateur performants,
etc.) ;
i l existe un decalage entre la periode de production
(enso leillement) et les besoins de consommation. En cas de mauvais temps pro
longe, i l faut un chargeur pour recharger la batterie d'accumu lateurs a
partir d'un groupe electrogene ;
enfin, lorsque le stockage de l'energie e lectrique sous
forme chimique (batterie) est necessaire, le coat du generateur photovoltaTque
est accru. La fiabilite et les performances du systeme restent cependant
equivalentes pour autant que la batterie et les composants de regulations
associes soient judicieusement choisis.
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2.8. Maintenance des sustemes
PV
Les modules PV ne requiérent aucune
maintenance. Dans la p lupart des cas, i ls sont autonettoyants s'i ls sont
montés se lon un angle d'au moins 15° par rapport a l'horizontale.
Les batteries ne nécessitent un apport d'eau que tous les 6-12 mois,
sauf s'i l s'agit d'une batterie étanche. Pour ce qui est des
régu lateurs, i l n'y a pas besoin de maintenance. Cependant, si le
systéme est vérifié tous les 6-12 mois, on pourrait
également vérifier les fonctions du régu lateur. Les
régu lateurs les plus sophistiqués indiqueront s'i ls
décélent une anomalie, mais continueront a fonctionner en mode
urgence.
2.9. Conclusion
Ce chapitre nous a instruit de maniére assez
détai llée, sur les systémes photovo ltaïques, en
mettant en relief les fonctions production, controle, et utilisation qui leurs
sont propres. A présent nous pouvons attaquer la prob lématique
proprement dite de notre sujet, aprés avoir fixé le contexte du
travail effectué.
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Cbapitre
3
3. Contexte et
Problématique
Description :
|
C
|
e chapitre met en exergue les preoccupations principales
abordees dans nos travaux ainsi que le contexte de notre travail.
|
Aperçu :
3.1 Contexte
3.2 Problematique
3.1. Contexte
3.1.1. Presentation de l'ACL
3.1.1.1. Historique
Automation and control Laboratory (ACL) de l'Eco le
Nationale Superieure Po lytechnique, a ete cree en 1984 dans le cadre du projet
g Information Transmission or Power Lines using waveform Modification »,
propose par un groupe de chercheurs camerounais conduit par le Professeur
NGUNDAM et le Professeur KWANKAM de l'institut g the United States Agency for
International Development » (USAID). Grace a l'appe l d'offre
international g the Program for Science and
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Technology Cooperation (PSTC - project no. 5.204) »
d'USAID, ce laboratoire a pu prendre son envo l.
3.1.1.2. Les princi paux axes de recherches
Chaque annee, l'ACL accuei lle des etudiants pour des
memoires de fin d'etude d'ingenieur de conception, de DEA et
des etudiants en these, dans les domaines suivant
:
|
Power Line Communication
Hybrid Control Systems
Mathematical Systems Theory and Control Systems
Theory Electronics (including Medical Electronics)
Maintenance and Reliability of Systems
Power systems and Energy
|
La vo lonte des autorites de notre pays de promouvoir
les energies propres, interpe lle l'ACL a penser aux
solutions, notamment dans l'ame lioration du bien etre commun
en ce qui concerne la lutte contre le changement climatique. C'est dans
le but de poursuivre cette oeuvre que nous avons ete accuei
lli au sein de cette equipe pour specu ler sur le probleme
d'automatisation du dimensionnement des systemes
photovoltaïques.
3.. Problbnatique
fiu sein de l'ACL, des themes relatifs a
la conception de systemes PV autonomes
lies a l'habitat ont ete effectues. Ceux-ci exigeaient
chaque fois un long calcu l manue l (demandant beaucoup de
temps), exposant ainsi le dimensionnement du Generateur PV a
des risques d'erreurs non negligeab les. Erreurs qui pourraient
etre evitees par la mise sur pied d'un outi l qui ferait le calcu l a
la place de l'ingenieur en un laps de temps, exigeant de ce
dernier juste les caracteristiques du systeme
calcule.
Des outi ls informatiques relatifs au dimensionnement
des systemes photovoltaTques existent et sont p leinement
utilises en Europe. Nous pouvons citer : PVSYST, PVSOL et
ARCHELIOS utilises majoritairement par l'INES (institut
national de l'energie so laire) en France ; RetScreen international du
Centre d'aide a la decision sur les energies renouve lab les
au Canada, et Sol-utions-Solar evolution deve loppe par Benoit Spies a
Bruxelles [16]. Ces logicie ls constituent pour la p lupart
des outi ls d'aide a la decision dans des projets sur des systemes
photovoltaTques. Lorsque ceux-ci effectuent un calcu l de
generateur photovoltaTque, ils se limitent juste a un
predimensionnement du systeme etudie. De plus, I ls sont
completement adaptes au contexte Europeen et n'integrent pas de
donnees qui rendraient leur utilisation profitable aux Camerounais.
Les Camerounais ne disposent pas d'un outi l d'aide au
dimensionnement des systemes photovoltaTques propre a leur
contexte et integrant les donnees so laires du pays. Un outil
qui en plus de rendre la tache facile aux ingenieurs dans des projets
relatifs au photovoltaTque, constituerait un excellent moyen
de vulgarisation du photovoltaTque au Cameroun et en
Afrique.
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L'objectif vise dans ce travail est ce lui de mettre
sur pied une p lateforme qui apportera aux ingenieurs et techniciens
camerounais, beaucoup d'aisance et de legerete dans le dimensionnement des
systemes photovoltaiques domestiques (c'est-à-dire systemes avec
batterie, regu lateur de charge et ondu leur). Cette application devra apres
avoir recu des donnees fournies par l'uti lisateur :
faire le calcul du generateur PV adequat par rapport a
la puissance installee en fonction des donnees de la station Solari metrique la
plus proche du site, ou tout simp lement par entree de l'irradiation dans le
cas oil l'uti lisateur n'est a proximite d'aucune station ;
faire des propositions sur le choix des equipements.
En effet l'app lication devra disposer d'une base de donnees contenant tout une
gamme d'equipements (modules PV, regu lateurs, batteries de stockage, ondu
leurs) repartis par fabricants avec toutes leurs caracteristiques techniques et
leur prix. L'uti lisateur devra egalement avoir la possibi lite d'effectuer des
choix personnalises ;
faire un bilan energetique annuel re latif a la
production du generateur PV, en presentant a l'utilisateur entre autres : la
production annue lle, les mois de deficit energetique, les mois de
surproduction, une evolution statistique de l'irradiation au voisinage du site
sur l'annee, l'economie en energie fossile realisee sur l'annee par rapport a
une alternative groupe electrogene, l'emission de CO2 evitee sur l'annee. ce
qui permettra a l'uti lisateur d'avoir une mei lleure maitrise de sa production
d'energie e lectrique, mais aussi d'avoir une idee sur sa contribution a la
lutte contre le rechauffement de la planete ;
a la demande de l'utilisateur, generer des rapports
imprimables :
d'evaluation de la consommation journaliere relative au
site calcu le, de calcu l du generateur PV,
de choix des equipements avec toutes les caracteristiques
techniques et les prix,
de bi lan energetique annue l.
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Methodologie
Chapitre 4 : Methodologie du dimensionnement
des systemes photovoltaiques.
Chapitre 5 : Analyse et modelisation du probleme.
Chapitre 6 : Conception de la plate forme.
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4. Methodologie du
dimensionnement des
systimes
P hotovoltaïques [41
Description :
A
vant d'automatiser un processus, il est
indubitablement necessaire de savoir et de comprendre les principes et les
diverses &tapes qui lui sont associes. Dans ce chapitre, nous presentons
les regles a respecter pour dimensionner des systemes photovo ltaIques fiables
et viables techniquement.
Aperçu :
4.1 Principes généraux
4.2 Dimensionnement des modules photovoltaIques
4.3 Dimensionnement des batteries
4.4 Dimensionnement du régulateur
4.5 Dimensionnement de l'onduleur
4.6 Dimensionnement des cables électriques
4.7 Protection des systèmes photovoltaIques 4.8
Conclusion
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.1. Pritcives vitiraux
L'uti lisation des systemes so laires est soumise a
certaines contraintes. La plus importante d'entre e lles peut s'enoncer de la
fa;on suivante : g I l faut toujours respecter l'equi libre entre l'energie
produite par le generateur et l'energie consommee par l'uti lisateur
».
Du fait d'une production d'energie exclusivement
diurne et parfois aleatoire (nuages), il n'est pas possible de dimensionner les
systemes photovoltaTques en equilibrant les puissances, ce lle du generateur et
ce lle des equipements utilisateurs, comme ce la est pratique avec les groupes
electrogenes. L'equilibre qui conditionne le bon fonctionnement d'un systeme
photovoltaique doit etre realise entre l'energie produite et l'energie
consommee sur une periode donnee, par jour en general.
La presence de la batterie permet de compenser un
deficit accidente l entre energie produite et energie consommee, deficit qui
peut etre du a un moindre enso leillement d'un jour ou a une surconsommation
exceptionne lle de la part des utilisateurs. Mais si cette surconsommation
s'etale sur une plus grande periode, soit les batteries se deterioreront
rapidement (en cas d'absence d'un regu lateur), soit le systeme s'arretera
(coupure du regu lateur), generalement aux moments de plus forte utilisation du
systeme.
Deux principes sont a respecter :
l'energie a produire (par jour) par le generateur
photovoltaique devra toujours etre superieure ou egale aux besoins en energie
(par jour) de l'utilisateur. Avant d'acquerir un systeme so laire, il sera
necessaire de definir assez precisement les besoins en energie de l'uti
lisateur afin de pouvoir dimensionner correctement le generateur photovoltaique
;
l'energie ree llement consommee (par jour) par
l'utilisateur devra toujours rester inferieure ou egale a l'energie ree llement
produite (par jour) par le generateur photovoltaique. Apres avoir acquis un
systeme so laire, i l est necessaire que l'uti lisateur respecte la
consommation d'energie evaluee lors de la definition des besoins, puisque c'est
en fonction de ceux-la que le generateur a ete dimensionne.
Ce deuxieme point est certainement le plus important.
Une fois definis les besoins, le bon dimensionnement d'un projet photovoltaique
n'est generalement qu'un probleme technique, de calcu l de puissance, tension,
capacite des batteries, que nous aborderons par la suite. La veritable c le de
reussite d'un te l projet reside plutot dans une bonne information des futurs
uti lisateurs aux caracteristiques du photovoltaique. Si l'uti lisateur
consomme, apres realisation du projet, d'avantage d'energie que le volume
estime pour dimensionner le systeme, i l risque d'entrainer une rupture de
l'equi libre production-consommation, avec les consequences que
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nous avons mentionnées. Les sources de te lles
modifications dans la consommation peuvent etre nombreuses :
ajouts de nouveaux apparei ls, non prévus au
départ ;
augmentation du nombre d'heures d'éclairage
;
etc.
On devra d'autant plus insister sur
l'intérêt d'une bonne discipline dans l'usage de l'énergie
so laire que :
nombre de personnes sont habituées aux groupes
électrogênes, pour lesque ls cette contrainte n'existe pas
;
l'énergie so laire fait parfois l'objet d'un usage
co llectif. La discipline doit donc etre collective.
Yu besoin, et pour des projets pour lesque ls un
dysfonctionnement du systême pourrait etre préjudiciab le
(dispensaire contenant, entre autres, des réfrigérateurs so
laires pour la conservation des vaccins), on pourra envisager un léger
surdimensionnement du générateur pour faire face a des uti
lisations imprévues. On notera que ce surdimensionnement du
générateur ne saurait etre excessif puisqu'i l a un coat (plus de
modules et de batteries qu'i l est nécessaire). Nous précisons
cidessous les régles de calcu l nécessaires au dimensionnement du
générateur photovoltaïque lui-même : modules so
laires, batteries, régu lateur et ondu leur, cables é
lectriques.
.2. Dimensionnement des modules
photovoltarques
.2.1. Calcul de la puissance crete adequate du
panneau photovoltaique
Le calcul de l'énergie fournie par un panneau
photovoltaique est déterminé par l'irradiation (parametre local
dépendant de l'enso lei llement, et la puissance crete des modules qui
le constituent). L'irradiation, exprimée en KWh/m2.j
(kilowatt heure par metre carré et par jour) correspond a
l'énergie totale qui est revue sur un plan perpendicu laire aux rayons
du so leil et par jour. C'est une moyenne du rayonnement so laire revue au
cours d'une journée. Le rayonnement so laire maximal instantané
est de l'ordre de 1000W/m2. Les valeurs moyennes de l'irradiation
peuvent etre fournies par des services météoro logiques, parfois
de l'aviation, ainsi que des organismes qui travai llent dans ce domaine ou les
industrie ls concernés. On peut retenir les ordres de grandeur suivants
:
sud de la France : 3 KWh/m2.j ;
Afrique cotiere : 4 KWh/m2.j ;
Maghreb : 5 KWh/m2.j ;
Sahel : 6 KWh/m2.j.
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La puissance crete, exprimee en watt crete (Wc) ou
watt peak d'un module est par definition la puissance qu'il de livre sous un
rayonnement so laire de 1000 W/m2. Les modules standards actue ls
(cristallins) ont une puissance crete variant (se lon le constructeur) de 5 a
175 watts cretes. Ce parametre permet, lorsque l'on connait l'irradiation sur
les lieux du projet a implanter, de determiner l'energie produite par un module
en une journee. Pour un module moyen de 50 Wc, l'energie produite par jour est
de l'ordre de :
110 Wh/j pour une irradiation de 3 KWh/m2.j
;
150 Wh/j pour une irradiation de 4 KWh/m2.j
;
200 Wh/j pour une irradiation de 5 KWh/m2.j
;
230 Wh/j pour une irradiation de 6
KWh/m2.j.
Pour un module de 55 watt crete, i l suffit
d'augmenter ces valeurs de 10% pour obtenir un ordre de grandeur satisfaisant
(et inversement pour un module de 45 Wc).
Les estimations de puissance plus precises se font au
moyen de courbes caracteristiques fournies par les constructeurs. Lesque lles
courbes sont fonction du rayonnement so laire et de la temperature. Dans les
regions a de fortes variations saisonnieres de l'enso lei llement, i l peut
d'autre part etre souhaitab le de proceder ) des estimations des energies
produites et consommees pour p lusieurs periodes de l'annee, et de dimensionner
le systeme en fonction de la situation la moins favorable.
Dans les cas plus simples, oil les installations sont
de tai lle re lativement modeste (moins de 10 modules), un ordre de grandeur
peut suffire. En effet, les modules ayant des puissances crete re lativement
standardisees (autour de 50 Wc), on dispose toujours apres calcu l d'une marge
de securite ( la difference entre les resu ltats de calcu l de puissance et le
premier multiple de 50 superieur a ce chiffre, si 50 Wc est la puissance crete
des modules disponib les). Rappe lons que la puissance desiree s'obtient en
associant p lusieurs modules. Ainsi, pour obtenir une energie moyenne par jour
de 1 KW.j au Maghreb par exemp le (irradiation 5KWh/m2.j), i l
faudra environ 5 modules d'une puissance crete de 50 Wc (5 fois 200
Wh/j).
De facon generale, les trois etapes pour determiner la
puissance crete requise pour une installation sont les suivantes :
Etape 1 : calcu l de l'energie qui sera consommee par
jour (E.).
Etape 2 : calcu l de l'energie a produire
(Ep).
L'energie produite doit, a un coefficient correcteur pres
egaler l'energie consommee te lle que l'evaluation des besoins l'a identifiee
:
Ep = Ec ik (1)
Equation 1 : evaluation de l'energie a produire par
jour.
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Avec
Ep : energie a produire par jour [Wh]
Ec : energie consommee par jour [Wh] k : coefficient
correcteur
Le coefficient k tient compte :
de l'incertitude meteoro logique ;
de l'inc linaison non corrigee des modules suivant la
saison ;
du point de fonctionnement des modules qui est rarement
optimal et qui peut etre aggrave par : la baisse des
caracteristiques des modules, la perte de rendement des
modules dans le temps (viei llissement et poussieres) ;
du rendement de charge et de decharge de la batterie
(90%) ;
du rendement du regu lateur (95%) ;
du rendement de l'ondu leur, s'i l y en un ;
des pertes dans les cables et connexions.
Pour les systémes avec batterie, le coefficient
k est en general compris entre 0,55 et 0,75. La valeur souvent
uti lisee dans les calcu ls de systéme avec batterie est : k h
0,65.
Etape 3 : calcu l la tai lle du generateur a
installer
(2)
La puissance crete du generateur a installer depend
fortement de l'irradiation du lieu.
On la calcu le en app liquant la formu le suivante
:
Ep
.13c = Lir
Equation 2 : puissance crete du generateur
photovoltalque-formulel
Avec
(: puissance crete [Wc]
Ep : energie produite par jour [Wh/j]
I~ : irradiation quotidienne
[KWh/m2.j], moyenne annue lle Ce qui revient a
:
Pc = Ec ~(Lir)
(3)
Equation 3 : puissance crete du generateur
photovoltalque-formule2
Avec
(: puissance crete [Wc]
Ec : energie consommee par jour [Wh/j]
k : coefficient correcteur
I~ : irradiation quotidienne
[KWh/m2.j], moyenne annue lle
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4.2.2. Determination de la tension du generateur
photovoltaique
La tension du generateur photovo ltaTque est
determinee en fonction de la puissance crete effective calcu
lee. Les tensions standards sont de 12, 24 et 48 Volts. Le
tableau ci-dessous donne des p lages de puissances cretes avec les
tensions recommandees :
Puissance du
champ PV
0 a 500 We 500 a 2 KWc Plus de 2KWc
Tension recommandee
12 VDC 24 VDC 48 VDC
Tableau 4 : tension du générateur
photovoltaïque en fonction de la puissance
.2.3. Calcul du nombre de modules a mettre en sire et
du nombre de branche en parallele
Afin de disposer d'une tension et d'une puissance
specifiques a la sortie d'un generateur photovo ltaTque i l
est tres souvent necessaire de monter des modules en serie
et/ou en parallele.
Determination du nombre de modules a mettre en
serie
Le nombre de modules a mettre en serie depend de la
tension du generateur photovo ltaTque et de la tension
unitaire des modules disponib les. Le tableau cidessous donne les differentes
possibi lites et les valeurs associees a chacune d'e lles :
Tension du
generateur PV
Nombre de modules connectes en
serie par
branche
Volts
Module de 12 V Module de 24 V
12 1
2 1
48 4 2
[
24
Tableau 5 : nombre de modules a mettre en
série
Calcul du nombre de branches en parallele
Le nombre de branche en parallele du champ de module est
calcu le par la formu le suivante :
NbP = Pc I Nms. PU
(4)
Equation 4 : Calcul du nombre de branche en
parallèle
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Avec :
Nbp : nombre de branches en
parallele
Pc : puissance crete calcu lee du generateur
PV
Nms : nombre de modules en serie
Pu : puissance unitaire de modules disponib
les
Nbp est arrondi a l'entier le plus proche par
valeur superieure.
La puissance effective du generateur photovoltaique s'en
deduit par la formu le :
PCeff = Nms
·Nbp
·PU
(5)
Equation 5 : puissance effective du
générateur photovoltaïque
Avec : Puff : puissance crete effective du
generateur PV
4.2. 4. Emplacement, orientation et inclinaison des
modules
Avant toute realisation pratique i l est necessaire de
se preoccuper du positionnement des modules qui conditionne le choix des
supports ainsi que du genie civil (realisation de plots de fixation en beton).
Les modules ne de livreront leur puissance maximale que s'i ls recoivent le
maximum de rayonnement, d'oa le choix d'une orientation et d'une inclinaison a
respecter. I ls doivent egalement ne jamais avoir d'ombre portee, a aucun
moment de la journee.
4.2.4.1. Emplacement
Le choix de l'emp lacement des modules (et par consequent
du type de support) repond aux exigences suivantes :
- etre exposes aux rayons so laires toute la journee en
toute saison
- etre faci les d'accés pour le
nettoyage
- etre proche des recepteurs pour limiter les pertes
dans les cables
- etre a l'abri des jets de projectiles, des animaux,
etc.
- etre so lidement fixes pour resister aux
vents
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Figure 16 : emplacement des modules 4.2.4.2. Gestion des
masques
I l s'agit d'identifier les obstacles susceptib les de
porter une ombre sur les modules entre 8h00 et 16h00. Pour ce la, on identifie
chaque obstacle et on verifie si cet obstacle risque de gener les modules a une
saison que lconque de l'annee, ou de les gener plus tard (ne pas oub lier qu'un
arbre pousse). Tous les accidents doivent etre envisages, comme l'installation
a proximite des modules d'un fil d'etendage pour le linge, ou bien l'ombre
portee sur un panneau par un autre panneau. Les personnes les plus a meme
d'identifier ces masques potentie ls sont les futurs utilisateurs qui resident
sur place. Une discussion avec eux sur ce theme est d'autant plus profitable
que :
i ls pourront preciser le mouvement des ombres a mesure
que changent les saisons (et donc la course du so lei l dans le cie
l)
Ce la peut etre une bonne occasion de les sensibi
liser aux problemes qui decou lent d'un manque d'enso lei llement, en particu
lier en faisant le lien entre l'ombre sur les modules et la poussiere qui s'y
accumu le, et qui doit etre regulierement retiree.
Dans les cas les plus complexes et en l'absence
d'informations fiables sur les mouvements des ombres, i l sera necessaire
d'effectuer quelques calcu ls de geometrie, a partir :
Des distances entre le lieu projete pour l'installation
des panneaux et les obstacles potentie ls.
les hauteurs des obstacles
l'inc linaison du so lei l par rapport a la verticale du
lieu, a midi- heure so laire
les angles entre le champ de modules, les obstacles
potentie ls et l'axe nord-sud
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Des abaques existent pour la verification des ombres
portees. Pour les exploiter, i l est necessaire d'avoir :
la distance D qui separe le panneau de l'obstacle
;
la hauteur H de l'obstac le ;
l'angle a qui situe la position de l'obstac le par
rapport a l'axe nord-
sud.
Figure 17: gestion des masques
4.2.4.3. Choix de l'orientation des modules
L'orientation des modules est la direction vers laque
lle i ls montrent leurs ce llules. L'orientation doit etre p lein sud pour les
sites de l'hemisphere Nord et p lein nord pour les sites de l'hemisphere Sud.
L'utilisation d'une bousso le est fortement recommandee pour eviter toute
approximation qui risquerait d'induire une perte de puissance consecutive a une
mauvaise orientation. I l est possible d'entendre parler des systemes de
poursuite du so lei l. Dans ces dispositifs, les supports sont orientes
differemment du matin au soir pour suivre le so lei l tout au long de la
journee. Ces systemes causent pour l'instant plus de problemes qu'i ls
n'apportent d'avantages et ne sont pas a retenir.
4.2.4.4. Choix de l'inclinaison des modules
Pour que les modules produisent un maximum d'energie,
i l faut que leur surface soit perpendicu laire aux rayons so laires. Or le so
lei l d'une saison a l'autre n'a pas la meme inclinaison. Se lon les saisons, a
midi, il est plus ou moins haut dans le cie l. On doit incliner les modules
pour qu'i ls soient face au so lei l. La valeur d'inclinaison correspond a
l'angle que font les modules avec le plan horizontal. Le tableau cidessous
donne l'inclinaison recommandee des modules en fonction de la latitude du site
:
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|
LATITUDE
|
INCLINAISON
|
|
L < 10°
|
I = 10°
|
|
10° < L < 30°
|
I = L
|
|
30° < L < 40°
|
I = L + 10°
|
|
L > 40°
|
I = L + 15°
|
Figure 18: choix de l'inclinaison en fonction de la
latitude ~1J
4.3. Dimensionnement des batteries
4.3.1. Calcul de la capacite du systeme de
stockage
Pour realiser le dimensionnement de la batterie, on
procede de la fa;on suivante :
|
Etape 1 : calcu l de l'energie consommee (Ec)
par les diverses uti lisations. Etape 2 : determination du
nombre de jours d'autonomie (.) dont on souhaite
beneficier.
Etape 3 : determination de la profondeur de decharge
maximale acceptable par la batterie
(D) d'apres le type de batterie utilise.
Etape 4 : calcu l de la capacite (C) de la batterie en
app liquant la formu le suivante :
|
E N
C = ~
(D (6)
Equation 6 : Capacité du système de
stockage
Avec
C : capacite de la batterie (Ah)
Ec : energie consommee par jour (Wh/j)
N : nombre de jours d'autonomie
D : decharge maximale admissible (de 0,5 a 0,8) pour
batterie au p lomb
U : tension de la batterie (V), elle est egale a ce lle
du generateur PV
4.3.1.1. Au sujet du nombre de jours
d'autonomie
Ce chiffre correspond aux periodes ou i l n'y a pas de
production d'energie de la part des modules (jour sans so lei
l, panne eventue lle...) et ou la batterie seu le doit prendre
la releve. Ce chiffre permet de calcu ler la reserve tampon pour assurer
le bon fonctionnement des recepteurs.
On choisit generalement :
- de 3 a 5 jours pour les installations rurales en
climat tropical ;
- de 5 a 8 jours pour les installations rurales en
climat equatorial ;
- 5 jours pour les refrigerateurs a vaccins en c limat
tropical;
- 8 jours pour les refrigerateurs a vaccins en c limat
equatorial;
- Plus de 8 jours pour les systemes professionne ls
(telecommunications).
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4.3.1.2. Au sujet du taux de d#charge maximale
acceptable
I l s s'agit du pourcentage de decharge exceptionne
llement acceptable par la batterie sans qu'i l y ait risque de
deterioration. Les constructeurs preconisent :
- 80 % pour les batteries au p lomb stationnaire
(special so laire), soit D = 0,80
- 50 % pour les batteries au p lomb de demarrage (de
voiture), soit D = 0 ,50
- 100 % pour les batteries cadmium/nickel soit D =
1,00. Ces batteries subissent le phenomene d' g effet de
memoire » qui cree des coupures desagreab les. En effet,
lorsque ces batteries fonctionnent en mode floating sur p lusieurs
jours (i.e. se decharge de 10 a 20% au maximum par jour), des
qu'e lles se dechargent a plus de 20%, la tension a leurs
bornes chute de fagon abrupte comme s'i l s'agissait de
l'atteinte du seui l de decharge, et pourtant i l n'en est rien ; le
regu lateur ouvre alors le circuit d'alimentation de
l'utilisation, et pourtant la capacite de la batterie est
encore bonne. 80 % de decharge veut dire qu'au maximum de decharge la
batterie conserve toujours 20% de charge. Afin de faire en
sorte que les batteries fonctionnent en permanence en mode
tampon, et donc beneficie d'une bonne duree de vie, il est
conseillee de fixer D a 0,5 lors du calcu l de la capacite du systeme
de stockage.
4.3.1.3. Au sujet de la capacite
Vu les faib les courants de charge d'un generateur
photovoltaique, la capacite de la batterie est ce lle qui est
donnee pour une valeur C100 dans les catalogues
constructeurs.
4.3.2. Calcul du nombre d'iliments en sire et du
nombre de branches en parallele
Afin d'obtenir la tension et la capacite requise pour
le systeme de stockage, i l est tres souvent necessaire de
regrouper des batteries en serie et/ou en parallele. Le nombre
d'e lements a mettre en serie est fonction de la tension par element
de batteries disponib les, et de la tension du generateur
photovoltaique. I l se calcu le par la formu le suivante
:
,
Uu
Ns = U ni ( 7)
Equation 7 : nombre d'éléments de
batterie a mettre en série
Avec :
Ns : nombre d'e lements en serie
Un : tension aux bornes du generateur
photovoltaique Uu : tension par element de
batteries
Le nombre de branches en parallele est fonction de la
capacite par element de batteries disponib les, et de la
capacite calcu lee du systeme de stockage. I l se calcu le par
la formu le suivante :
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Np = C / Cb
(8)
Equation 8 : nombre de branches en
parallèle
Avec :
Np : nombre de branche en parallele
C : Capacite calcu lee du systeme de stockage
Cb: Capacite par element de batteries
La capacite effective de la batterie est alors donnee par
:
Ceff = Np X Cb (9)
Equation 9 : Capacite effective du systeme de
stockage
Avec Ceff : Capacite effective
4.3.3. Precautions retatives aux batteries de
stockage
Les batteries, du fait de l'acide su lfurique qu'e
lles contiennent, sont des elements presentant un certain danger (toxicite,
degagement gazeux, risques d'exp losion). Leur mise en place doit requerir,
comme pour les modules, une attention particuliere. Et ceci d'autant plus que
leur duree de vie depend egalement de leurs conditions d'installation
:
Les accumu lateurs doivent etre a l'abri des
intemperies et des personnes. Leurs locaux doivent etre bien aeres pour eviter
la concentration de gaz (hydrogene) et par consequent le risque d'exp
losion.
Les accumu lateurs doivent etre iso les du so l par des
supports iso lants robustes et non corrodab les (en bois ou en p
lastique).
La disposition des accumu lateurs doit permettre une
inspection facile des niveaux (disposition en escalier).
L'horizontalite de chaque accumu lateur doit etre
respectee de te lle maniere que le niveau de l'e lectro lyte recouvre
uniformement les plaques.
Les accumu lateurs doivent etre places cote a cote pour
produire au maximum les longueurs des cables e lectriques.
I l faut recouvrir les bornes des accumu lateurs d'un
iso lant p lastique. De plus, il faut eviter de placer cote a cote les bornes
de tension differente pour eviter des courts-circuits accidente ls.
. 4. Dimensionnement du recutateur 4. 4.1.
Principe
On separe souvent pour ce calcu l les deux fonctions du
regu lateur : charge et decharge. Le dimensionnement de la regulation de charge
(a l'entree) est fonction de
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la puissance du generateur donc du courant produit par
les modules (courant de charge). Le dimensionnement de la regulation de
decharge (a la sortie) est fonction de la puissance totale des recepteurs donc
du courant consomme par ces recepteurs (courant de decharge ou courant
d'utilisation).
4. 4.2. Caracteristiques d'entree
L'intensite admissible du courant du generateur doit
etre superieure a la valeur maximale produite par le generateur. Cette
intensite correspond a l'intensite maximale de chaque module mu ltip liee par
le nombre de circuits de modules montes en parallele. L'intensite maximale d'un
module est fournie par le constructeur. Les chercheurs du « departement
energies renouve lab les » du groupe frangais « Energie Propre »
recommandent de choisir un regu lateur dont le courant d'entre maximal
admissible est egale a 1,5 fois le courant maximal de charge du panneau
photovoltaique. C'est une marge de securite adoptee pour le regu
lateur.
4. 4.3. Caracteristiques de sortie
L'intensite de sortie du regu lateur doit etre superieure
a la valeur maximale appe lee par les recepteurs. Elle peut etre determinee par
la formu le :
I = P /Un (10)
Equation 10 : Courant de sortie du
regulateur
Avec :
P : est la puissance totale en (Watt) des recepteurs
lorsqu'ils fonctionnent tous au maximum de leur puissance de fonctionnement,
et
Un : est la tension aux bornes du generateur (en
volt).
4. 4. 4. Tension aux bornes du
regulateur
Le regu lateur adequat pour un generateur photovoltaique
donne doit avoir une tension nominale identique a ce lle fournie par le panneau
PV (12,24 ou 48 volts).
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Figure 19 : Régulateur de charge
[15]
.5. Dimensionnement de
l'onduleur
Lorsque l'app lication se compose d'apparei ls
fonctionnant en é lectricité alternative (AC), il faut convertir
l'é lectricité continue que produisent les panneaux PV en
é lectricité alternative compatible et utilisable par ces
appareils. Dans notre contexte Camerounais, l'uti lisation se fait massivement
en alternatif. I l est alors avantageux de choisir un ondu leur performant.
D'apres l'AIEA agence internationale de l'énergie atomique, pour
déterminer la puissance adéquate (en volts amperes VA) de l'ondu
leur, i l faut multiplier la puissance installée (en watts W) relative
au site calcu lé par 1,5. Ainsi, on tient compte du cosinus phi des
récepteurs de l'installation et du courant de démarrage
associé a ces derniers. La KISC Kvazar International Solar Compagny,
agence Ukrainienne spécialisée dans la vente et les installations
d'équipements photovo ltaïques adopte le même principe pour
le dimensionnement de l'ondu leur. Cette agence a une filiale située a
la nouvelle route Omnisport a Yaoundé Cameroun. Nous avons travai
llé avec son technicien supérieur ONGOLO ADZABA, pour mener a
terme ce projet.
La tension d'entrée de l'ondu leur doit etre
identique a ce lle du générateur PV (12,24 ou 48 volts). Nous
nous intéressons particulierement ici aux systemes PV autonomes
liés a l'habitat, c'est-à-dire a une utilisation en BT (basse
tension) AC, soit 230 volts 50 hertz a la sotie de l'ondu leur.
.6. Dimensionnement des cables electriaues
I l est nécessaire de limiter la longueur des
liaisons entre le générateur photovo ltaïque et les
récepteurs. Cette distance n'excede jamais quelques metres.
En effet les systemes so laires fonctionnent
généralement sous faib le tension (12 V, 24 V, 48 V) donc avec un
courant assez é levé (P = UI, si U est faib le, I est é
levé). Le transport a distance de ce courant de p lusieurs amperes imp
lique inévitab lement
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des pertes en ligne importantes par echauffement (effet
joule). Ces pertes sont, pour chaque circuit de recepteurs :
proportionne lles au carre de l'intensite ;
proportionne lles a la longueur des cables e lectriques
;
inversement proportionne lles a la section des
cables.
Ces pertes entrainent par consequent une chute de
tension. La batterie et les recepteurs ne sont alors plus correctement
alimentes. D'o-Ci une perte globale d'energie trop importante pour
le systeme qui lui enleve sa rentabi lite. La chute de tension occasionnee par
les pertes en ligne s'etab lit, pour chaque circuit de recepteurs, au moyen des
formu les :
U = RI et R = illis
(11)
Equation 11 : Perte en ligne, chute de
tension
Avec :
U : chute de tension (en volt)
I : intensite traversant le circuit etudie (en
ampere)
R : resistance du cable (en ohm)
p : resistivite lineaire du conducteur constitutif du
cable p = 16.10-9 ohm.metres pour le cuivre ; p = 25.10-9 ohm.metres
pour l'aluminium.
l : longueur du cable en m
S : section du cable en m2
Les pertes dans les cables sont inevitab les, mais i l
convient de les reduire au maximum afin de rester dans des choix de section g
acceptab les ».
Pour simplifier ce calcu l, i l existe des abaques
pour choisir la section des conducteurs. Ce choix est fait en fonction du
courant, de la tension nominale du systeme et de la longueur des cables. On
considere que les pertes de tension ne doivent pas exceder un faib le
pourcentage (de 1 a 3 %) pour une tension de 12 V. Ceci correspond au maximum a
0,36 V de chute de tension (ce qui est loin d'être negligeab le pour le
photovoltaique).
.7. Protection des sistimes
vhotovoltaraues
En ce qui concerne les protections e lectriques, la
mise a la terre, les parafoudres, les disjoncteurs et fusib les sont
necessaires pour iso ler et proteger le circuit e lectrique contre tous les
defauts e lectriques (Surcharge, surtension, court-circuit). Cependant, il est
fort possible que les composants du systeme aient dejà leurs propres
protections. Dans ce cas i l ne sera pas utile d'en rajouter.
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A Conclusion
Nous sommes desormais informes en ce qui concerne les
regles, methodes et conventions adoptees pour le dimensionnement des
generateurs photovoltaiques. A present, nous pouvons nous lancer p leinement
dans la conception de la plate forme faisant l'objet de ce travail, Plate forme
visant l'automatisation du dimensionnement de systemes photovoltaiques
autonomes lies a l'habitat.
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5. Analyse et modelisation
du probleme
L
'analyse est une etape sine qua non avant la mode
lisation de toute conception. Le present chapitre fait etat de l'etude
analytique qui nous a permis d'aboutir au modele de plate forme qui a ete
retenu.
Aperçu :
5.1 Introduction
5.2 Etude fonctionnelle de la plate forme
5.3 Analyse des differentes fonctions de la plate
forme 5.4 Presentation de l'architecture de la plate forme 5 .5 conclusion
5.1. Introduction
Pour atteindre aisement nos objectifs, une analyse
fonctionne lle de la plate forme ainsi qu'une mode lisation de ce lle-ci sont
des etapes incontournab les de la conception. Au terme de ce lles-ci, une
decomposition modu laire de la plate forme nous permettra d'avoir une vision
fonctionne lle de ce lle-ci et faci litera sa comprehension et son deve
loppement.
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5.. Etude fonctionnelle de la plate forme
Les principales fonctions que devra realiser notre plate
forme peuvent etre resumees comme suit :
|
evaluation de la consommation journaliere moyenne et de
la puissance installee ;
calcu l du generateur PV adequat ;
proposition des equipements constituant le generateur PV
avec estimation du coat total, et possibi lite de choix
personnalises ;
bi lan de production annue lle, avec evolution
statistique de l'irradiation sur l'annee ;
generation automatique des rapports imprimab les propres
a chacune des fonctions precedentes ;
|
La plate forme devra apporter autant que faire se
peut, des facilites a l'utilisateur dans l'evaluation de sa
consommation journaliere moyenne, et meme mettre a sa
disposition une myriade de recepteurs bien adaptes a l'usage domestique
pour systemes photovo ltaTques autonomes.
5.3. Analyse des diffirentes fonctions de la
plateforme
5.3.1. Evaluation de la consommation journaliere
moyenne et de la puissance installie
Comme etudiee dans le chapitre re latif a la methodo
logie de dimensionnement des generateurs PV, l'evaluation de
la consommation journaliere moyenne est l'etape de depart. A
partir d'e lle, la puissance installee se deduit sans peine. Nous
prevoyons a cet effet trois modes d'evaluation :
> un mode au sein duque l l'uti lisateur aura a sa
disposition une vaste gamme d'equipements repartis par usage.
Dans ce mode, l'uti lisateur effectuera l'evaluation de ces
besoins journaliers moyens en indiquant par recepteur, le
nombre d'unites et la duree moyenne d'uti lisation par jour ;
la plate forme se chargera de gerer les puissances associees a
chaque recepteur. Les principaux types d'uti lisation y seront
presentes avec une grande variete de recepteurs par type d'uti
lisation (eclairage, refrigeration et conge lation, e
lectromenager, audio visue l,
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informatique). Les appareillages seront classes en
trois categories: la premiere (deconseille) correspondant a des apparei ls
courants, bon marche mais grands consommateurs d'e lectricite. La seconde
(standard) correspond a des equipements couramment utilises et moins
energivores que les premiers. La troisieme (recommande) regroupant les
equipements basse consommation, souvent plus chers mais tout particulierement
adaptes aux generateurs photovo ltaTques. Nous qualifierons ce mode de g mode
guide ».
> Un mode d'evaluation pour les cas oil l'uti
lisateur ne sera pas satisfait par les choix que le mode guide met a sa
disposition. Ici, i l indiquera alors par recepteur : l'usage (facu ltatif), le
type d'equipement (facu ltatif), la puissance unitaire, le nombre d'unites et
la duree d'utilisation journaliere par unite d'equipement. Nous le qualifierons
de g mode libre ».
> Un mode oil l'uti lisateur aura le choix entre p
lusieurs modeles predefinis types habitats correspondant a des varietes de
puissances installees et consommations journalieres moyennes predefinies. Nous
le qualifierons de g mode Cas type ».
IL sera alors necessaire de mettre sur pied une base de
donnees pour le g mode guide ». Les g mode guide » et g mode cas type
» constituent le g mode predefini ».
5.3.2. Calcul du generateur PV
Afin de calcu ler le generateur PV adequat, i l est
important d'avoir les informations comp lementaires suivantes :
> La station so larimetrique de reference, pour
l'obtention de l'irradiation
quotidienne moyenne annue lle et l'inclinaison
optimale du panneau
> Le nombre de jours d'autonomie souhaite
> Le niveau de securite de fonctionnement
> La puissance crete unitaire de modules disponib
les
> La capacite unitaire de batteries disponib
les
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5.3.2.1. Au sujet de la station solarimetrique de
reference
Nous sommes entres en contact avec le chef du LRE
laboratoire de recherche energetique de Yaounde, afin d'avoir les donnees so
laire du Cameroun. De maniere a mettre sur pied une base de donnees so laires
du Cameroun. L'uti lisateur devra choisir la station so larimetrique la plus
proche de son installation ou, une station voisine de son site dont le c limat
semb le assez ressemb lant a ce lui de son site. La plate forme devra disposer
d'un module de representations cartographiques dans leque l l'utilisateur aura
une vue geographique de l'ensemb le des stations so larimetriques reparties sur
le territoire national auque l i l appartient (Cameroun, pays limitrophe du
Cameroun). La latitude est une donnee geographique qui indique la distance a
l'equateur en valeurs angu laires (°). Elle sera fournie par le logicie l,
lorsque l'utilisateur precisera sa station de reference. Cette latitude sera
utilisee pour determiner l'inclinaison optimale des modules photovoltaiques. I
l est possible que l'uti lisateur se trouve sur un site au climat mal connu
(SCMC) dont les caracteristiques climatiques ne correspondent pas a ce lles
d'aucune station meteoro logique. Dans ce cas, il devra donc fournir
directement l'irradiation quotidienne moyenne annue lle de son site (qu'i l
aura dans ce cas estime par ses propres moyens) et la latitude
associee.
5.3.2.2. Au sujet du niveau de securite de
fonctionnement
Par defaut, nous considererons un besoin de securite
moyen (normal). Afin de
reduire le prix du systeme, on peut accepter un risque
d'interruption un peu plus important (securite faib le).
Dans le cas contraire, le systeme sera calcu le plus
genereusement et presentera donc une autonomie ame lioree, mais sera plus cher.
Nous tiendrons compte de ce parametre en modifiant suivant les cas, le
coefficient correcteur de l'installation (0,8 ; 0,65 ; 0,33).
5.3.2.3. Au sujet de la capacité unitaire de
batterie et puissance crate unitaire de module dis ponibles
L'utilisateur aura a effectuer un choix entre les
differentes possibi lites que la
plate forme mettra a sa disposition. IL en est de
même pour le nombre de jours d'autonomie souhaite.
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5.3.3. Proposition des equipements constituant le
generateur PV
Afin de faire une proposition a l'uti lisateur sur les
equipements constituant le
generateur PV apres calcu l de ce lui-ci, nous devons
mettre sur pied une base de donnees des equipements constituant les generateurs
photovoltaTques (modules PV, regu lateurs, batteries, ondu leurs). Equipements
que l'uti lisateur pourra trouver sur place, c'est-à-dire au Cameroun,
vu que le public camerounais est prioritaire dans cette tache. Pour mettre sur
pied cette base de donnees, nous avons utilise les informations du site
internet g www.boutiqueso
laire.com *,
puis nous sommes entres en contact avec le technicien superieur ONGOLO ADZABA
Bruno de la KISC (kvazar International Solar Compagny de Yaounde) pour besoin
de confirmation sur l'existence de te l ou te l equipement sur le territoire
national Camerounais. Nous sou lignons que la KISC est numero 1 au Cameroun
dans : le calcu l et la mise en place de generateurs PV, la vente des
equipements pour systeme PV. La proposition faite par la plate forme doit decou
ler directement des prescriptions de l'etape du calcu l du generateur PV, mais
ce lle-ci doit viser beaucoup plus la fiabi lite et la viabilite du systeme
plutot que la reduction du coat d'investissement. Toutefois, l'utilisateur
devra avoir la possibi lite de disposer d'une vue sur la base de donnees prevue
a cet effet, de maniere a faire des choix propres a son goat, sinon . a la
hauteur de ses moyens *, et evidemment a ses risques et perils dans ce cas. La
plate forme doit egalement presenter a l'uti lisateur une estimation du coat de
la totalite des equipements proposes, avec les coats unitaires associes a
chacun d'eux.
5.3. 4. Bilan de production
annuelle
IL est interessant d'avoir une idee claire de la
production annue lle propre au generateur PV calcu le par la plate forme. La
plate forme devra presenter a l'utilisateur :
> la production annue lle du generateur PV calcu le
en fonction du nombre de jours d'uti lisation par mois,
> les deficits annue ls (deduits de la production
journaliére par mois),
> les excedents annue ls (deduits de la production
journaliére par mois),
> le mois le plus defavorab le en fonction de la
station de reference choisie,
> l'evo lution statistique numerique et graphique de
l'irradiation en fonction de la station de reference choisie,
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>
l'economie en energie fossi le realisee sur l'annee, par
rapport a une alternative groupe electrogene, [17]
> l'emission en CO2 evitee sur toute l'annee.
[17]
Ces donnees permettront a l'utilisateur d'avoir une
maitrise de la production de son futur generateur PV (dans le cas oil i l va
jusqu'a la mise en place de ce lui-ci) ; mais aussi de savoir exactement que ls
sont les mois oil il doit faire des reserves sur sa consommation, et les mois
oil il peut consommer un peu plus que ce qui avait ete prevu lors de
l'evaluation de sa consommation journaliere moyenne. I l aura egalement une
idee sur sa contribution a la lutte contre le rechauffement c limatique. I l va
de soi que dans le cas d'un SCMC l'uti lisateur ne pourra disposer d'aucune des
informations precedentes, vu que dans ce cas, le dimensionnement ne sera fait a
partir d'aucune station so larimetrique de reference.
5.3.5. Generation automatique de rapports
imprimables
A la demande de l'uti lisateur, la plate forme devra
generer automatiquement des
rapports imprimab les relatifs a chacune des
fonctions evaluation de la consommation journaliere moyenne, calcu l du
generateur PV, proposition des equipements, bi lan de production annue lle. De
maniere a ce que l'utilisateur puisse avoir toutes les donnees propres au
dimensionnement de son futur generateur PV sur support papier ou numerique (c
le USB universal serial bus, ou CD ROM compact disk read only
memory).
5. 4. Presentation de l'architecture de la plate
forme
Apres l'analyse fonctionne lle de la plate forme i l
s'en degage cinq principales
taches qui seront effectuees automatiquement. Ainsi
notre plate forme comportera cinq principaux modules qui s'executeront
automatiquement :
> le module d'evaluation des besoins journaliers
moyens,
> le module de calcu l du generateur PV,
> le module de proposition des equipements du
generateur PV,
> le module de Bi lan de production annue
lle,
> le module de generation automatique de rapports
imprimab les.
A ceux-ci vient s'ajouter le module d'exp loitation
de la base de donnees associee au choix des equipements recenses sur le
territoire national. Nous en deduisons l'architecture suivante pour notre plate
forme :
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(Nous entrerons en detail sur les icones associé
suivant. Pour le moment, l'objectif est d'avoir une notre plate
forme.)
5.5. Conclusion
Apres cette analyse fonctionne lle en suivant le plan
etabli par l'arc: choix des outi ls informatique
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Chapitre
6
6. Conception de la plate
forme
Description :
L
a demarche logicielle pour la conception de l'outil
d'aide au dimensionnement des systemes photovoltalques domestiques est sans
doute essentie lle. Ce chapitre traite de la pertinence des choix des langages
de programmation utilises et de la structure de la plate forme.
Aperçu :
6.1 Introduction
6.2 Outils informatiques
6.3 Conception des Bases de
données
6.4 Présentation des différents modules
6.5 Administration
6.6 Guide utilisateur
6.9 Conclusion
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conception Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure Polytechnique
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6.1. Introduction
Nous avons pour objectif de mettre sur pied un outi l
d'aide au dimensionnement des systemes photovoltaTques domestiques auque l sera
associee une base de donnees apportant des facilites dans cette tache. Elle
permettra egalement une proposition de solution fiable et viable techniquement
avec estimation de coat d'investissement. Apres l'analyse
menee precedemment i l est evident que nos objectifs seront atteints si nous
respectons la methodo logie et l'architecture qui a ete retenue pour cette
plate forme.
6.2. Outils informatiques
1111
Nous avons utilise un certain nombre d'outi ls
informatiques repondant aux
dernieres normes techno logiques en matiere de
programmation. C'est ainsi que nous avons pu retenir les outi ls suivants
:
> Visual Basic For Application;
> Microsoft Excel 2007;
> Microsoft Excel 2003;
> Acrobat Reader 7 professional Edition;
> PDF creator;
> Office 2007 Custom UI Editor;
> XML;
> DOTNET framework 2;
> Icon Sushi;
> Inno Setup Compiler.
6.2.1. Visual Basic for Application
Visual Basic (VB) est un des langages les plus utilises
pour l'ecriture
d'app lications commerciales. Dans une etude conduite
en 2005, 62% des deve loppeurs declaraient utiliser l'une ou l'autre forme de
Visual Basic. C'est un langage de programmation evenementie lle de troisieme
generation ainsi qu'un environnement de deve loppement integre, cree par
Microsoft. Visual Basic est directement derive du BASIC et permet le deve
loppement rapide d'app lications, la creation d'interfaces uti lisateur
graphiques, l'acces aux bases de donnees, ainsi que la creation de controles ou
objets ActiveX. Visual Basic pour Applications (VBA) est
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inclus dans de nombreuses applications Microsoft
(Microsoft Office) ainsi que dans de nombreux produits tiers te ls qu'AutoCAD,
WordPerfect Office 2002, etc. I l y a de petites inconsistances dans la facon
dont VBA est imp lémenté dans les différentes
applications, mais VBA reste un langage tres proche de VB6 et utilise le meme
moteur d'exécution. Nous avons uti lisé VBA pour pouvoir
accéder aux données contenues dans un c lasseur EXCEL depuis le
code source, et effectuer des opérations sur ces dernieres. Ce langage
nous permet de piloter EXCEL et PDF creator ou Acrobat Reader 7 depuis le code
source VBA.
6.2.2. Microsoft Excel
Microsoft Excel dont le nom actue l est Microsoft
Office Excel est l'une des applications de la suite bureautique Microsoft
Office qui a été écrite et distribuée par
l'éditeur Microsoft ; il est destiné a etre uti lisé sur
des p lateformes Microsoft Windows ou Macintosh Mac OS X. Microsoft Excel
(officie llement Microsoft Office Excel) est un tab leur-grapheur (programme de
création et de manipulation interactive de tableaux numériques
visualisés) dont chaque feui lle est composée :
· de 16 384 lignes sur 256 co lonnes jusqu'à
la version 95 (7.0)
· de 65 536 lignes sur 256 co lonnes jusqu'à
la version 2003 (11.0)
· de 1 048 576 lignes sur 16 384 co lonnes depuis
la version 2007
Depuis la version 2002 le nombre maximum de feui lles par
classeur est limité
par la quantité de mémoire disponible
mais, auparavant (depuis Excel 5.0), la limite du nombre de feuilles
était de 256. Déve loppé au départ par Microsoft
pour le Macintosh et porté ensuite sur Microsoft Windows, Excel fait
partie de la suite Microsoft Office et i l est, depuis sa version 5.0 sortie en
1993, le tab leur dominant sur ces plates-formes. Ce logicie l est le support
principal de notre plate forme, car l'interface utilisateur est
complétement liée a des feui lles de calcu l. La Base de
données de notre plate forme est entiérement contenue dans des
feuilles de calcu l, donc supportée par Excel.
Microsoft Office Excel 2007 est en p leine expansion
actue llement, mais l'utilisation de Microsoft Excel 2003 reste encore
majoritaire dans de nombreuses structures. Pour cette raison, nous avons
déve loppé notre plate forme en deux
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versions : une version compatible avec Excel 2007, et une
autre compatible avec Excel 2003.
6.2.3. Modilisation conceptuelle des
donnies
Pour mener a bien notre travail, i l a ete necessaire de
reflechir serieusement
aux tenants et aboutissants de ce que nous vou lons
realiser. Pendant cette phase de conception nous nous sommes tres souvent
confronte a de nombreux choix qui auraient certainement des repercussions
importantes par la suite. La conception des bases de donnees ne fait pas une
exception. En effet, i l existe p lusieurs methodes (Merise, UML Unified
Modeling Language...) permettant de structurer sa pensee et presenter de
maniere abstraite le travail que l'on souhaite realiser. Vu la tai lle des
donnees a gerer et la puissance de calcu l de Excel, nous n'avons pas utilise
un systeme de gestion de base de donnees particu lier comme SQL server. Nous
avons range les donnees dans des feuilles de calcu l, de maniere a effectuer
des operations sur ce lles-ci a partir du code VBA. Au sein de notre plate
forme, le concept de base de donnees est aborde dans son sens le plus basique,
et encore qu'i l ne s'agit pas de bases de donnees re lationne
lles.
6.2. 4. PDF Creator/Acrobat Reader Professional
7
PDFCreator est un logicie l libre allemand,
sous licence GNU GPL (Licence pub lique generale) permettant de convertir des
fichiers imprimab les en fichiers PDF (Portable Document Format) pour les
applications Windows (partie llement sous Vista depuis la version 0.9.5) uti
lisant une imprimante virtue lle. PDFCreator permet d'empecher l'impression du
document, d'interdire la copie du texte et des images ou leur modification. I l
est possible de choisir deux types de mot de passe. L'un etant requis pour
l'ouverture du document, l'autre etant necessaire pour modifier les
autorisations ou le mot de passe. Acrobat Reader Professional 7 assure les
memes fonctions, seu lement, la qualite du PDF generee par lui est mei lleure,
parce qu'au lieu d'effectuer une conversion de fichier comme PDFCreator, i l
fabrique carrement le PDF. Nous utilisons ces logicie ls pour la generation de
rapports imprimab les au sein de notre p lateforme. L'un ou l'autre de ces
logicie ls est utilise en fonction des goats de l'uti lisateur (c'est a lui de
choisir l'imprimante par defaut sur son PC).
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6.2.5. XML - DOTNET framework 2 - Office 2007 Custom
UI Editor
XML est l'abreviation de Extensible Markup Language.
C'est un langage qui nous permet de personnaliser l'interface
uti lisateur de Microsoft Office 2007. Custom UI Editor est un
utilitaire qui permet de faciliter cette personnalisation,
mais pour ce la, il est imperatif de disposer du pack de redistribution
DOTNet framework 2. Ces outi ls sont specifiquement utilises
pour la version compatible Office 2007 de notre plate
forme.
6.2.6. Icon Sushi
Icon Sushi est un extracteur d'icones. IL permet de
recuperer des icones situees au sein des programmes .exe et
des DLL (Dynamic Link Library). I l est vraiment tres comp let
a ce niveau et il permet d'exporter les icones au format .ico, .png,
.bmp etc... Bref, un outil indispensable. Grace a cet outil,
nous pouvons personnaliser l'icone du programme d'installation
de notre plate forme.
6.2.7. Inno Setup
Inno Setup est un outil informatique qui nous permet de
realiser le programme d'installation/desinstallation
automatique de notre plate forme sur un PC.
6.. Conception des bases de donnIes
Nous avons mis sur pied une base de donnees des
Donnees so laires du Cameroun, avec la contribution de Mr.
GUEMENE DOUNTIO Emmanuel chef du LRE rattache a l'IRGM, artere
du Ministere de la recherche et de l'innovation. Nous avons
egalement mis sur pied une base de donnees relative aux equipements
constituant le generateur photovoltaique [14], avec le concours du
Technicien Superieur de la KISC, Mr. ONGOLO ADZABA Bruno. Les
equipements qui s'y trouvent sont groupes par niveau de
tension avec toutes leurs caracteristiques techniques. Enfin
une base de donnees de recepteurs [13] pour usages domestiques
a egalement ete mise sur pied.
La base de donnees relative aux donnees so laires du
Cameroun possede 2 tables. La premiere contient effectivement
les donnees so laires du Cameroun, et la seconde, les
coordonnees geographiques dans le systeme WGS 84 (World Geodesic
System) de differents sites du Cameroun.
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Figure 21 : Donnees solaires du Cameroun
Figure 22 : Coordonnees geographiques
La base de données relative aux
équipements constituant le générateur PV
contient 8 tables. Une pour les modules PV, 3 pour les
régu lateurs, 3 pour les ondu leurs et une pour les batteries de
stockage. A Chaque équipement est associé son prix et toutes ces
caractéristiques techniques.
Figure 23 : Structure de la base de donnees associee
aux equipements constituant
le generateur PV
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La base de données relative aux récepteurs
pour usage domestique contient 5
tables a raison d'une table par type d'usage domestique :
Eclairage, Réfrigération, E
lectroménager, Audio visue l, Informatique.
Figure 24 : Structure de la base de donnees associee aux
Usages domestiques
Line base de données spécifique a des
modè les prédéfinis type habitat a
été
effectuée. Elle contient 11 tables. Chacune re
liée a un modè le prédéfini type
habitat. L'utilisateur peut alors choisir un modè le
prédéfini au lieu d'effectuer des choix ponctue
ls ou des saisies de données.
Figure 25 : Structure de la base de donnees
associee
aux modeles predefinis
6. 4. Presentation des di''~rents modules
Les fonctions liées a chaque module sont
écrites dans un script VBA. Pour ce qui
est des interfaces, la gestion est assurée par
Excel et des scripts XML pour des représentations
personnalisées ; les controles ActiveX sont gérés par
VBA.
6. 4.1. Le module devaluation de la consommation
journaliere moyenne
Ce module est géré par 3 fonctions
principales. Chacune d'e lles est liées a un mode
d'évaluation comme vu au chapitre précédent : g mode
guidé », g mode cas type », g mode libre
». E lles convergent toutes vers la fonction de récapitu latif
des besoins journaliers moyens. Cette fonction permet a l'uti
lisateur de prendre conscience de ces choix, mais aussi de ces
besoins journaliers et de sa puissance
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installee. I l est a noter que le mode predefini
(ensemble mode guide et mode cas type) fait appe l a la base de donnees liee
aux recepteurs pour usages domestiques.
6. 4.2. Le module de calcul du generateur
PV
1l est gere par une fonction principale. Elle necessite
de la part de l'uti lisateur la
fourniture des contraintes d'uti lisation et le choix
de la station so larimetrique de reference. Elle utilise les sorties de la
fonction gerant le recapitu latif des besoins journaliers et les donnees so
laires pour produire des resu ltats que l'uti lisateur peut aisement consulter.
Ce module donne a l'uti lisateur les informations et les ordres de grandeur
techniques en ce qui concerne chaque element de base du generateur PV (modules,
regu lateur, Batteries, ondu leur).
6. 4.3. Le module de proposition
d'equipement
Gere par une fonction principale au sein du code source,
i l utilise
meticu leusement les prescriptions du module de calcu
l du generateur PV. En effet, afin de proposer les equipements adequats pour le
generateur PV, i l est imperatif de se fier fortement aux resu ltats retournes
par la fonction associee a son calcu l. Les risques de sous dimensionnement ou
de surdimensionnement excessif sont ainsi evites. Une connexion a la base de
donnees des equipements constituant le generateur PV permet une proposition
d'equipements. L'uti lisateur a la possibilite d'avoir une vue globale sur
cette base de donnees, ce qui lui donne la possibilite de faire des choix
personnalises.
6. 4. 4. Le module de bilan de production
annuelle
1l est principalement gere par une fonction qui se
connecte a la base de donnees
so laire pour rechercher et utiliser toutes les
informations relatives a la station de reference choisie par l'utilisateur.
Elle utilise aussi les sortis de la fonction liee au recapitu latif des besoins
journaliers. A partir d'e lle et des performances graphiques d'Exce l, l'uti
lisateur a un bi lan de production annue lle detai lle et une evolution
graphique de l'irradiation de son site sur l'annee.
6. 4.5. Le module de generation de rapports
imprimables
Grace aux potentialites d'Exce l, i l est possible de
fabriquer par pilotage au sein
du code source, des rapports propres a chacun des
modules precedents. A chaque
rapport est associee une fonction de traitement
specifique. Ensuite par commande
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a partir d'un script VBA, PDFCreator ou Acrobat Reader 7
produit le rapport que l'utilisateur peut immediatement exploiter.
6.5. Administration
Sous reserve des droits d'accés, l'uti lisateur
peut effectuer des modifications sur les bases de donnees et même sur le
code source s'i l a les competences requises. Cette possibilite rend notre
plate forme complétement flexible et adaptable aux changements c
limatiques, aux changements des prix et de la variete des
equipements.
6.6. Guide utilisateur
L'utilisation d'une plate forme doit etre intuitive
autant que faire ce peut. Cet atout donne du confort a l'uti lisateur et
l'empeche de reflechir inuti lement face a des choix divers. Nous en avons tenu
compte dans notre plan de travail. Toutefois, pour etre certains d'epargner a
l'utilisateur des cogitations ennuyeuses sur les differentes actions qu'i l
peut entreprendre au sein de notre plate forme, nous avons concu un guide uti
lisateur. Ce guide uti lisateur est accessible depuis l'utilitaire et est
completement greffe a sa structure. Ainsi, face a une ambiguIte que lconque
dans l'uti lisation de l'outi l, l'utilisateur pourra simp lement consulter ce
guide qui apportera des reponses a ses questions.
6.7. Conclusion
Apres cette section relative a la conception de notre
outil d'aide au dimensionnement des systemes photovoltaiques, nous avons tous
les elements pour comprendre la philosophie adoptee pour mener a terme sa
realisation. Les resu ltats acquis font l'objet du chapitre
suivant.
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Résultats
Chapitre 7 : Résu ltats
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7, Résultats
Description :
C
ette section met en exergue les résu ltats
auxque ls nous avons abouti, suivis de commentaires et
d'analyses critiques. Elle commence par un bref rappel des
objectifs initiaux, vient ensuite la présentation des
résultats obtenus a travers es différents
modules.
Aperçu :
7.1 Introduction
7.2 Installation de la plate forme 7.3 Presentation
d'E@sy_PV 7.4 conclusion
7.1. Introduction
~ lest question de mettre sur pied un outil d'aide au
dimensionnement des
systemes photovo ltaïques domestiques. Ce lui-ci
devra automatiquement accomp lir pour l'uti lisateur :
l'évaluation de sa consommation journaliere moyenne, le calcu l
du générateur photovo ltaïque adéquat pour
son installation, une proposition d'équipements
constituant le générateur photovo ltaïque avec coat
d'investissement, un bilan de production annue lle. En plus de
ces dernieres fonctions, l'uti litaire sera capable de
générer des rapports imprimab les relatifs a chacune de ces
fonctions.
Ci dessous nous allons présenter tres
brievement les différents résu ltats obtenus
lors de la mise en place de la plate forme. Mais aussi les
différentes possibilités et
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facilites de travail qu'apporte ce lle-ci dans le
dimensionnement des systemes photovoltaTques domestiques.
7.2. Installation de la plate
forme
Nous avons nomme notre plate forme d E@sy_PV ».
Pour ainsi indiquer a l'utilisateur que notre utilitaire lui apportera des
facilites dans son projet de dimensionnement de systeme
photovoltaique.
7.2.1. Precautions
Afin qu'E@sy_PV s'execute normalement, l'utilisateur doit
avoir les logicie ls suivants installes sur son PC :
Microsoft Excel 2003 ou 2007
Acrobat Reader Professional 7 ou PDFCreator
Nous avons prevu deux versions pour que chacun puisse
trouver son compte. Une version compatible avec Excel 2003, et une version
compatible avec Excel 2007.
Figure 26 : Setups E@sy_PV version compatible Excel
2007, et
version compatible Excel 2003
Pour chacune de ces versions, avant le lancement de
l'app lication, l'uti lisateur doit vei ller a autoriser l'execution des macros
a partir d'Exce l. Pour plus de details a se sujet, il suffit de consulter
l'aide Microsoft Excel sur les parametres de securite relatifs a l'execution
des macros.
7.2.2. Installation/Desinstallation
L'installation d'E@sy_PV est simple. Elle donne un
minimum d'informations a l'utilisateur sur le logicie l, puis lui permet de
creer des raccourcis sur divers domaines de son environnement de travail (menu
demarrer, barre d'acces rapide), afin de lancer aisement E@sy_PV.
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Figure 27 : Installation d'E@sy_PV
La desinstallation est tout aussi simple. L'uti lisateur
a juste a suivre l'assistant d'installation.
7.. Presentation
d'ECOsvHHPV
Figure 28 : E@sy_PV
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7.3.1. A propos d'E@sy_PV
Cette option permet a l'uti lisateur de s'informer sur le
developpement de 'utilitaire et d'acceder au guide uti lisateur.
Figure 29 : Guide utilisateur
7.3.2. Administration
Sous reserve des droits d'acces, l'utilisateur peut
effectuer des modifications sur les bases de données (suppression,
ajout, mise a jour etc.). Pour ce faire i l a recours au vo let
administration.
Figure 30 : Volet administration
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7.3.3. Module devaluation de la consommation
journaliere moyenne
Figure 31: Lancement d'un projet de Dimensionnement de
générateur PV
Trois possibilités sont offertes a l'uti
lisateur pour évaluer ses besoins journaliers moyens.
(1) Le g mode guidé » met a sa disposition une multitude de
récepteurs répartis par type d'usage
(éclairage, réfrigération, é lectroménager,
audio visue l, informatique). Dans ce mode, i l n'a
qu'à indiquer le nombre d'unités par récepteur
et la durée d'uti lisation associée en heure par
jour.
Figure 32 : Evaluation des besoins journaliers a partir
du mode guidé
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(2)
Le g mode libre » est prévu pour les cas
ott l'uti lisateur ne serait pas satisfait par les choix que le mode
guidé met a sa disposition. Ici, i l indiquera alors par
récepteur : l'usage (facu ltatif), le type d'équipement (facu
ltatif), la puissance unitaire, le nombre d'unités et la durée
d'uti lisation journaliere par unité d'équipement.
Figure 33 : Evaluation des besoins journaliers a partir
du mode libre
(3) L'uti lisateur a a sa disposition 11 modeles
prédéfinis types habitats. I l peut choisir le modele qui se
rapproche le plus du sien.
Figure 34 : Evaluation des besoins journaliers a partir
de cas
predefinis
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Chacun de ces modes converge au Récapitu latif
des besoins journaliers. Ainsi, l'utilisateur peut prendre conscience de ses
choix, de sa puissance installée et de sa consommation
journaliére.
Figure 35 : Récapitulatif des besoins
journaliers
L'utilisateur peut avoir un rapport imprimab le sur
l'évaluation de ses besoins journaliers. Pour ce la, i l a juste a c
liquer sur le bouton g Version pour impression ». L'enregistrement se fait
sur le répertoire de son choix (dossier, c lé USB
etc.)
Figure 36 : Enregistrement du rapport
d'évaluation de la consommation journalière
(Voir annexe 2)
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Figure 37 : Rapport imprimable d'évaluation des
besoins journaliers produit par E@sy_PV 7.3. 4. Module de calcul du
generateur photovolta1que
Pour lancer le calcu l du generateur PV adequat pour
l'installation de l'uti lisateur, E@sy_PV a besoin que ce lui-ci fixe les
contraintes d'uti lisation. C'est-a-dire:
- La station so larimetrique de reference (1)
(4)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 1
Figure 38 : Interface d'entrée des données
nécessaires au Calcul du générateur PV
Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur de
conception Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure Polytechnique
de Yaounde Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
-
Le nombre de jours d'utilisation par mois (6)
- L'Autonomie souhaitee, l'orientation du panneau, la
puissance unitaire de module et la capacite unitaire de batterie de stockage
(8).
- Le niveau de securite souhaite (9)
Dans le cas d'un site au c limat mal connu (5), l'uti
lisateur doit fournir l'irradiation et la latitude de son site (2) (3) et
surtout, ne pas oub lier de cocher la case SCMC pour que ces derniers soient
vus part E@sy_PV. L'utilisateur peut consulter la note sur la gestion des
masques (7) pour etre bien avise des nuisances que le phenomene d'ombre porte
peut induire. De meme, une note sur la notion de mise a la terre est egalement
accessible (10), de maniere a ce que l'uti lisateur prenne connaissance de la
necessite de la mise a la terre dans une installation. L'uti lisateur peut
consulter le vo let cartographique pour avoir une idee sur les positions des
stations so larimetriques se lectionnab les depuis le vo let g choix station so
larimetrique ».
Figure 39 : volet cartographique d'E@sy_PV
Une fois les contraintes d'uti lisation fournies par
l'utilisateur, le calcu l du generateur photovo ltaïque est enclenche
apres confirmation. Ce calcu l s'effectue en moins d'une seconde, et ce la,
grace a la toute puissance de calcu l d'Exce l. L'uti lisateur peut alors
consulter les resu ltats, et prendre connaissance de toutes les
caracteristiques techniques de base que doit posseder chacun des equipements du
generateur photovo ltaïque (modules, regu lateur, batteries, ondu
leur).
Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
de conception
Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure
Polytechnique de Yaounde
Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
1
2
3
4
5
Figure 40 : Résultats du calcul du
générateur photovoltaique
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de conception
Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure
Polytechnique de Yaounde
Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
Sur cette page l'on retrouve : (1) lancement du Guide
uti lisateur, (2) lancement du module de proposition des equipements,(3)
lancement d'un nouveau projet,(4) lancement du module de bilan de production
annue lle,(5) lancement de la generation automatique du rapport imprimab le sur
le calcu l du generateur PV.
A la demande de l'uti lisateur, le rapport sur le calcu
l du generateur PV est genere.
Figure 41: Rapport imprimable sur le calcul du
générateur PV tel que produit par E@sy_PV
7.3.5. Module de Bilan de production
annuelle
Le module g bilan de production annue lle »
permet a l'uti lisateur d'avoir une estimation : de sa production annue lle,
des excedents annue ls, des deficits annue ls et de l'impact environnemental du
projet. Rappe lons que le dimensionnement du generateur PV est fait a partir de
l'irradiation quotidienne moyenne annue lle. Par consequent, compte tenu de la
variation de l'irradiation en fonction des mois, i l y aura donc des mois oil
la production journaliere sera plus importante que ce lle requise (excedent
energetique) et des mois oil cette production sera inferieure a la production
requise (deficit energetique). L'uti lisateur pourra disposer d'une evolution
statistique de l'irradiation de son site sur l'annee en fonction de sa station
so larimetrique de reference a travers un diagramme statistique genere par
E@sy_PV. Toutefois, rappe lons qu'i l n'est possible de beneficier de ces
informations que ci l'utilisateur decide de faire le dimensionnement de son
generateur PV a partir d'une station so larimetrique de reference. Ainsi pour
un cas SCMC site au c limat mal connu, l'uti lisateur n'aura pas ces
informations, vu qu'i l est sur un site au c limat mal connu, aucune prevision
fiable n'est possible.
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de conception Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure
Polytechnique de Yaounde Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
Figure 42 : Presentation du module bilan de production
annuelle
Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur de
conception Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure Polytechnique
de Yaounde Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
A la demande de l'uti lisateur, le rapport sur le bi lan
de production annue lle est genere.
Figure 43 : Rapport imprimable sur le bilan de
production annuelle tel que
produit par E@sy_PV
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de conception
Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure
Polytechnique de Yaounde
Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
7.3.6. Module de proposition des
equipements
L'utilisateur peut se rendre au module g Equipements
proposes » pour disposer des propositions d'E@sy_PV re lativement au
generateur PV calcu le et avoir une estimation du coat de la totalite des
equipements avec toutes les caracteristiques techniques de ces derniers. IL est
a noter ici que dans ces propositions, la fiabilite du systeme est beaucoup
plus visee que l'aspect economique en termes d'investissement. Si l'utilisateur
a des connaissances techniques sur le dimensionnement des systemes PV, il
pourra consulter le module g Etat des Donnees ». Dans ce module, i l aura
une vision complete sur les equipements dont E@sy_PV dispose dans sa base de
donnees (rappe lons que ce sont les equipements les plus disponib les dans le
commerce de notre contexte Camerounais. Nous avons pris le soin de faire un
recensement a cet effet). I l pourra alors choisir a ses risques et perils la
solution la moins couteuse. Les equipementiers sont pour :
- les modules PV : ETSOLAR, LORENTZ, SUNTECH
;
- les regulateurs : SBC, SMART, STECA, Tarom
;
- les batteries : ACDIS, Banner, STECO ;
- les ondu leurs : AL, HPC, Sinepower.
Ce sont des fabricants europeens et chinois pour la p
lupart.
Figure 44 : Présentation du module de proposition
d'équipements (1)
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Figure 45 : Présentation du module de proposition
d'équipements (2)
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Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
1
Figure 46 : le volet état des
données
Si l'utilisateur a des connaissances techniques sur
le dimensionnement des systemes PV, i l pourra consulter le module « Etat
des Donnees ». Dans ce module il aura une vision complete sur les
equipements dont E@sy_PV dispose dans sa base de donnees (rappe lons que ce
sont les equipements les plus disponib les dans le commerce dans notre contexte
Camerounais, nous avons pris le soin de faire un recensement a cet effet), i l
pourra alors choisir a ces risques et peril la solution la moins
couteuse.
Figure 47 : Rapport imprimable sur la proposition
d'équipement tel que produit par
Eesy_PV
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7.3.7. Le Volet états des
données
Ce vo let donne a l'utilisateur une vue globale sur
la base de données relative au module de proposition des
équipements, lui permettant ainsi de faire des choix
personnalisés.
1 2 3
Figure 48 : Présentation du volet Etat des
données
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de conception Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure
Polytechnique de Yaounde Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
Sont indiqués : (1) La liste des
équipementiers et producteurs, (2) L'état de la base de
données sur l'équipement en question, (3) une
représentation graphique pour montrer a l'uti lisateur a quoi
l'équipement sé lectionné ressemb le.
7. 4. Conclusion
Apres ce bref apergu des résu ltats obtenus, sur
l'outil d'aide au
dimensionnement des systemes photovoltaiques, il est
temps de faire un bi lan du travail accompli. Mais surtout de se pencher sur
les perspectives qui s'ouvrent apres la réalisation de ce
travail.
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Conc~usion et
Perspectives
Conclusion et Perspectives
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Conclusion générale
fiu terme de ce travail, nous avons deve loppe un outil
d'aide au
dimensionnement des systemes photovoltaiques
domestiques. Cet utilitaire permet a l'utilisateur de dimensionner des systemes
photovoltaiques fiables et viab les techniquement. A travers cette plate forme,
l'utilisateur peut obtenir une estimation du coat d'investissement re latif aux
equipements constituant le generateur photovoltaique adequat pour son
installation, avec toutes leurs caracteristiques techniques. Un bi lan de
production annue lle comp let est accessible, de maniere a permettre a l'uti
lisateur de maitriser la production de son generateur. En plus, i l y a
possibilite de disposer des rapports imprimab les sur :
- 'evaluation de la consommation journaliere moyenne du
site calcu le ;
- le calcu l du generateur photovoltaique ;
- le bilan energetique et environnemental annue l
;
- la proposition des equipements constituant le
generateur photovoltaique.
Cet outil vient dans un contexte de vulgarisation des
energies propres (energies renouve lab les), apporter une contribution
considerable dans la diffusion d'informations relatives au photovoltaique au
Cameroun et en Afrique. Ce travail demontre une fois de plus l'engagement de
l'eco le nationale superieure po lytechnique dans la lutte contre le changement
climatique qui est effectivement entamee depuis plus d'une dizaine d'annees
(Protoco le de Kyoto).
Les systemes photovoltaiques connectes au reseau ne
sont pas encore fortement deve loppes chez nous en Afrique. Mais en guise de
perspective, d'extension et de prevision il serait interessant de cogiter sur
l'integration d'un module de calcu l des systemes photovoltaiques connectes au
reseau e lectrique, a la p lateforme E@sy_PV qui n'en est qu'a sa premiere
version.
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de conception
Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure
Polytechnique de Yaounde
Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
BIBLIOGRAPHIE
v
BIBLIOGRAPHIE
COURS
[1] Mme MVOUDJIO Elena. 2008. Energies
renouvelables. Ecole Nationale supérieure Polytechnique de
Yaoundé ;
[2] Dr. TCHUIDJAN Roger. 2007. Power
conversion devices. Ecole Nationale supérieure
Polytechnique de Yaoundé ;
[3] Dr. NDZANA Benoît. 2009. Power conversion.
Ecole Nationale supérieure Polytechnique de Yaoundé ;
v OUVRAGES, JOURNAUX ET REVUES
[4] [LC] Luc CHANCELIER, Eric LAURENT
.L'électricité Photovoltaïque,
Collection : "le point sur", GRET, Ademe, Ministère de la
coopération, 1995, ISBN : 2-86844-081-9, cote BU : 621.3 CHA pp 15 --
62, pp 184 -- 239
[5] Energie Info n°0001
novembre - décembre 2007
[6] La Nouvelle Expression
n°2413 12 Mars 2009
v MEMOIRES
[7] NOUBISSI Linda. Septembre 2008.
Conception d'un système photovoltaïque pour l'éclairage
public : cas de la rue intermelen 3413, Mémoire
d'ingénieur de l'Ecole Nationale supérieure Polytechnique de
Yaoundé ;
[8] NDOUMBE Nicole Charlotte. Juin 2007.
Energie solaire dans les télécommunications et
l'habitat. , Mémoire d'ingénieur de l'Ecole
Nationale supérieure Polytechnique de Yaoundé ;
[9] Corinne ALONSO.12 Décembre 2003.
Contribution à l'optimisation, la gestion et le traitement
de l'énergie. Mémoire en vue de l'obtention de
l'habilitation à diriger la recherche, Université Paul SABATIER-
TOULOUSE III ;
[10] FOGUIENG TIAM Willy Divine. Juin
2005. Economie du coût de l'énergie électrique
par la réduction de la consommation AES-SONEL : le cas de
L'ENSP, Mémoire d'ingénieur de l'Ecole Nationale
supérieure Polytechnique de Yaoundé ;
v WEBGRAPHIE
[11]
http://www.wikipidia.com
visité le 04-03-2009 et le 02-06-2009
[12]
http://www.energiepropre.com
visité le 10-04-2009
[13]
http://www.tecsol.com
visité le 15-04-2009
[14]
http://www.boutiquesolaire.com
visité le 05-05-2009
[15]
http://www.outilssolaires.com
visité le 20-05-2009
[16]
http://www.ademe.fr/formation
visité le 25-05-2009
[17]
http://www.cwape.be
visité le 06-06-2009
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de conception
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ANNEXES
~~~~@~
ANNEXE 1
A B
Figure 49 : Stations Solarimetriques du Cameroun
(source LRE) (A)
Figure 50 : Irradiations globales moyenne journaliere
par zone (Extreme Nord,
Nord, Sud) au Cameroun (source LRE) (B)
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ANNEXE 2
RAPPORTS IMPRIMABLES GENERES AUTOMATIQUEMENT
PAR
E@sy_PV POUR LE DIMENSIONNEMENT DU GENERATEUR PV
ADEQUAT
POUR UN HABITAT CORRESPONDANT A UNE
PUISSANCE INSTALLEE DE 1037 W ET UNE
CONSOMMATION
JOURNALIERE MOYENNE DE 3222 WH
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*************************************************************************************************************************
1037
3222
Usage Equipement Puiss. Nbr. Dur6e Conso
Eclairage Lampe fluo-compacte 20 6 6 720
Audio-Visuel Radio-Lecteur 20 1 4 80
Audio-Visuel DVD 30 1 6 180
Audio-Visuel Televiseur Couleur 50 1 6 300
Refrigeration Coffre 140 litre 77 1 6 462
Refrigeration Armoire 200 litre 100 1 6 600
Electro-menager Ventilateur Plafonier 40 1 4 160 Electro-menager Aspirateur 210
1 2 420 Electro-menager Cafetiere 360 1 0,5 180
Informatique PC 30 1 4 120
*************************************************************************************************************************
PROJET MAISON AUTONOME
RECAPITULATIF DE LA CONSOMMATION
JOURNALIERE
*************************************************************************************************************************
*************************************************************************************************************************
*************************************************************************************************************************
Legende : Puiss. : Puissance (W) Nbr. : Nombre Duree (h) Conso.
: Consommation (Wh/j)
DATE : 30/06/2009
Consommation (Wh/j) :
Puissance install& (w) :
|
|
CALCUL DU GENERATEUR PHOTOVOLTAIQUE
|
|
|
|
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|
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|
|
|
|
|
|
|
|
SITUATION
|
Date
|
30/06/2009
|
|
Nom du Projet
|
MAISON AUTONOME
|
|
Station Solarimétrique
|
Yaoundé
|
|
Latitude du Lieu
|
3,86
|
|
Mois le plus défavorable
|
Juillet
|
|
Besoins moyens (Wh/j)
|
3222
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Dimensionnement du champ photovoltaique
|
|
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|
|
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|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Puissance Crête (Wc)
|
1200
|
|
Puissance d'un module (Wc)
|
50
|
|
Tension unitaire module (V)
|
12
|
|
Nombre total de modules
|
24
|
|
Orientation (°)/Sud
|
15
|
|
Inclinaison la plus favorable (°)
|
10
|
|
Nombre modules en série
|
2
|
|
Nombre branches parallèles
|
12
|
|
Tension nominale (V)
|
24
|
|
Intensité maximale de charge (A)
|
40,8
|
|
Surface approximative du champ
(m2)
|
9,6
|
Dimensionnement du Régu lateur
|
Tension nominale (V)
|
24
|
|
Courant d'entrée (A)
|
61,2
|
|
Courant de sortie(A)
|
43,2
|
Dimensionnement des Batteries
1
|
Nombre jours d'autonomie
|
3
|
|
Tension batterie (V)
|
24
|
|
Capacité batterie total (AhC100)
|
900
|
|
Taux de cyclage
|
0,17
|
|
Capacité Unitaire (AhC100)
|
100
|
|
Tension unitaire batterie (V)
|
12
|
|
Nombre d'éléments en
série
|
2
|
|
Nombre de branches
|
9
|
|
Nombre totale d'éléments
|
18
|
Dimensionnement de l'Ondu leur
|
Tension d'entée (V)
|
24
|
|
Tension de sortie (V)
|
230
|
|
Puissance installée (W)
|
1037
|
|
Puissance conseillée (VA)
|
1555,5
|
********************************************************************************
|
01/07/2009
|
|
Station de reference
|
YAOUNDÉ
|
|
|
|
********************************************************************************
PROJET MAISON AUTONOME
********************************************************************************
Puissance installée (w) :
Consommation (Wh/j) :
1037
3222
********************************************************************************
BILAN DE PRODUCTION
********************************************************************************
Irradiation en Wh/m2/j, E.P: Energie a produire,
Pertes, Deficits,Production en Wh/&
Nombre de jours d'utilisation par mois
|
Janvier
|
|
Février
|
|
Mars
|
|
Avril
|
|
Mai
|
|
Juin
|
|
|
31
|
|
28
|
|
31
|
|
30
|
|
31
|
|
30
|
|
Juillet
|
|
Août
|
|
Septembre
|
|
Octobre
|
|
Novembre
|
|
Décembre
|
|
|
31
|
|
31
|
|
30
|
|
31
|
|
30
|
|
31
|
********************************************************************************
Déficits et Pertes sur
l'année
********************************************************************************
|
Mois
|
Irradiation
|
E.P
|
Pertes
|
Déficit
|
Prodution
|
|
Janvier
|
4,456
|
4956,92308
|
390,276923
|
0
|
5347,2
|
|
Février
|
4,33
|
4956,92308
|
239,076923
|
0
|
5196
|
|
Mars
|
4,625
|
4956,92308
|
593,076923
|
0
|
5550
|
|
Avril
|
4,935
|
4956,92308
|
965,076923
|
0
|
5922
|
|
Mai
|
4,8
|
4956,92308
|
803,076923
|
0
|
5760
|
|
Juin
|
4,287
|
4956,92308
|
187,476923
|
0
|
5144,4
|
|
Juillet
|
3,321
|
4956,92308
|
0
|
971,723077
|
3985,2
|
|
Août
|
3,973
|
4956,92308
|
0
|
189,323077
|
4767,6
|
|
Septembre
|
3,763
|
4956,92308
|
0
|
441,323077
|
4515,6
|
|
Octobre
|
5,043
|
4956,92308
|
1094,67692
|
0
|
6051,6
|
|
Novembre
|
4,022
|
4956,92308
|
0
|
130,523077
|
4826,4
|
|
Décembre
|
3,566
|
4956,92308
|
0
|
677,723077
|
4279,2
|
********************************************************************************
Production-Pertes-Déficits annuels
********************************************************************************
|
Production annuelle (Wh/j)
|
1865704,8
|
|
Déficits annuels (Wh/j)
|
74157,23077
|
|
Pertes annuelles (Wh/j)
|
130585,1077
|
Evolution de l'irradiation sur
l'année
~
Irradiation (Wh/m2/j)
|
-~~~
*~~~~
~~
,~00
~#~
400
3000
|
|
ERROR: syntaxerror
OFFENDING COMMAND: --nostringval--
STACK:
-mark-
/DS
[0 1 0 1 0 1 0 1 ]
/D
8
/BC true
/MD
[48 0 0 -1 0 1 ]
/M
1
/H
48
/W
1
/T
-mark-
********************************************************************************
|
01/07/2009
|
|
Station de reference
|
YAOUNDÉ
|
|
|
|
********************************************************************************
PROJET MAISON AUTONOME
********************************************************************************
Puissance installée (w) :
Consommation (Wh/j) :
1037
3222
********************************************************************************
BILAN DE PRODUCTION
********************************************************************************
Irradiation en Wh/m2/j, E.P: Energie a produire,
Pertes, Deficits,Production en Wh/&
Nombre de jours d'utilisation par mois
|
Janvier
|
|
Février
|
|
Mars
|
|
Avril
|
|
Mai
|
|
Juin
|
|
|
31
|
|
28
|
|
31
|
|
30
|
|
31
|
|
30
|
|
Juillet
|
|
Août
|
|
Septembre
|
|
Octobre
|
|
Novembre
|
|
Décembre
|
|
|
31
|
|
31
|
|
30
|
|
31
|
|
30
|
|
31
|
********************************************************************************
Déficits et Pertes sur
l'année
********************************************************************************
|
Mois
|
Irradiation
|
E.P
|
Pertes
|
Déficit
|
Prodution
|
|
Janvier
|
4,456
|
4956,92308
|
390,276923
|
0
|
5347,2
|
|
Février
|
4,33
|
4956,92308
|
239,076923
|
0
|
5196
|
|
Mars
|
4,625
|
4956,92308
|
593,076923
|
0
|
5550
|
|
Avril
|
4,935
|
4956,92308
|
965,076923
|
0
|
5922
|
|
Mai
|
4,8
|
4956,92308
|
803,076923
|
0
|
5760
|
|
Juin
|
4,287
|
4956,92308
|
187,476923
|
0
|
5144,4
|
|
Juillet
|
3,321
|
4956,92308
|
0
|
971,723077
|
3985,2
|
|
Août
|
3,973
|
4956,92308
|
0
|
189,323077
|
4767,6
|
|
Septembre
|
3,763
|
4956,92308
|
0
|
441,323077
|
4515,6
|
|
Octobre
|
5,043
|
4956,92308
|
1094,67692
|
0
|
6051,6
|
|
Novembre
|
4,022
|
4956,92308
|
0
|
130,523077
|
4826,4
|
|
Décembre
|
3,566
|
4956,92308
|
0
|
677,723077
|
4279,2
|
********************************************************************************
Production-Pertes-Déficits annuels
********************************************************************************
|
Production annuelle (Wh/j)
|
1865704,8
|
|
Déficits annuels (Wh/j)
|
74157,23077
|
|
Pertes annuelles (Wh/j)
|
130585,1077
|
Evolution de l'irradiation sur
l'année
~
Irradiation (Wh/m2/j)
-~~~
*~~~~
~#~
400
~~
,~00
~000
PROJET MAISON AUTONOME
Modules photovoltaiques
EQUIPEMENTS PROPOSES
|
Fabricant
|
LORENTZ
|
|
Référence
|
LA50-12S
|
|
Technologie
|
Si monocristallin
|
|
Puissance (Wc)
|
50
|
|
Tension (V)
|
12
|
|
Tension à vide (V)
|
21
|
|
Tension MPP (V)
|
17,4
|
|
Courant max (A)
|
3,4
|
|
Courant MPP (A)
|
3
|
|
Surface (m2)
|
0,4
|
|
Dimensions (mm3 )
|
696*527*35
|
|
Poids (Kg)
|
5,2
|
|
Durée de vie minimale (ans)
|
25
|
|
Prix unitaire (FCFA)
|
254 140
|
Régulateur
|
Fabricant
|
STECA
|
|
Référence
|
PR3030
|
|
Type
|
C_D
|
|
Tension nominale (V)
|
24
|
|
Tension finale de charge (V)
|
27,8
|
|
Tension référence de réenclenchement
(V)
|
25,2
|
|
Tension protection décharge profonde
(V)
|
22,2
|
|
Tension charge rapide (V)
|
28,8
|
|
Courant d'entrée (A)
|
30
|
|
Courant de sortie (A)
|
30
|
|
Températures de fonctionnement
(°)
|
-25°C à +50°C
|
|
Raccord (mm2)
|
25
|
|
Dimensions (mm3 )
|
187*96*44
|
|
Poids (Kg)
|
0,35
|
|
Durée de vie minimale (ans)
|
10
|
|
Prix unitaire (FCFA)
|
141 480
|
|
Nombre d'éléments en
parallèle
|
3
|
|
|
|
Batteries
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Fabricant
|
Banner
|
|
Référence
|
SBV 12-100
|
|
Tension nominale par élément
(V)
|
12
|
|
Taux de décharge (h)
|
C100
|
|
Capacité (Ah)
|
100
|
|
Type
|
E/PbCa/Acid
|
|
Profondeur de décharge
|
1
|
|
Dimensions (mm3)
|
305*168*208
|
|
Poids (Kg)
|
30
|
|
Durée de vie (ans)
|
10
|
|
Prix unitaire (FCFA)
|
146 065
|
Onduleur
|
Fabricant
|
SinePower
|
|
Référence
|
SP2000
|
|
Puissance de sortie (VA)
|
2000
|
|
Puissance max de sortie (VA)
|
4000
|
|
Tension d'entrée (v)
|
24
|
|
Tension de sortie (V)
|
230
|
|
Fréquence (Hz)
|
50
|
|
Rendement
|
0,93
|
|
Onde de sortie
|
sinus
|
|
Températures d'utilisation (°)
|
0°C à + 40°C
|
|
Dimensions (mm3)
|
208*160*422
|
|
Durée de vie minimale (ans)
|
10
|
|
Poids (Kg)
|
9
|
|
Prix unitaire (FCFA)
|
890 145
|
|
Nombre d'éléments en
parallèle
|
1
|
Coût total estimatif des équipements
constituant le générateur PV (FCFA)
| 
