2ie PV Controle-2009-2010 [PDF]

Zitiervorschau

1/3 2IE GE

Année 2009- 2010 Contrôle de Photovoltaïque Durée : 2 heures

Dans le cadre de la mise en place d’un parc animalier devant couvrir une vingtaine d’hectares, vous avez été choisi comme consultant afin de faire une proposition pour la fourniture d’énergie électrique par la voie photovoltaïque. Il s’agit de permettre au parc de disposer des services tels que l’éclairage, la réfrigération, la ventilation, la télévision, l’eau potable, etc. Votre étude devra à terme servir à définir un cahier de charge et un budget afin de procéder à un appel d’offre. Pour les besoins de votre travail, il vous a été remis le tableau ci-dessous qui définit les différents besoins du parc. Besoins

Nombre

Puissance / Tension

Temps moyen d’utilisation

de conférence, cafétéria) - Lampes pour éclairage - Réfrigérateur - TV /vidéo - Ordinateur+imprimante - Prises électriques - Ventilateurs - Cafétière

20 2 2 1 5 4 1

18 W / 230 V AC 140 W / 230 V AC 60 W / 230 V AC 300 W / 230 V AC 200 W / 230 V AC 35 W / 230 V AC 1200 W / 230 V AC

8 heures 10 heures 6 heures 2 heures 4 heures 8 heures 2 heures

Station-relais de téléphonie mobile - Ensemble Récepteurs / émetteurs

1

60 W / 24 V

24 h / 24 h

Eau potable pour les hommes et le bétail - Forage et château

4

Confère Informations complémentaires cidessous

24 h / 24 h

Lampadaires autonomes pour l’éclairage des points importants du parc

10

100 W / 24 V

10 heures / nuit

Complexe de 3 pavillons (bureaux, salle

Par ailleurs, on vous fournit les recommandations et les informations complémentaires suivantes : -

La station-relais de téléphonie mobile est située sur une colline à plus d’un km environ des pavillons.

-

Les 4 forages sont similaires et sont dispersés dans l’ensemble du parc. Un des forages se trouve à une dizaine de mètres des pavillons. Les pompes solaires installées doivent fonctionner au "fil du soleil" et comporter les éléments suivants : un champ de module, un contrôleur électronique DC/DC et un groupe motopompe fonctionnant en courant continu.

2/3 Chaque pompe doit fournir 18 m3 d’eau par jour. Des châteaux d’eau sont prévus pour le stockage de l’eau. On admet que les pompes fonctionneront 9 heures environ et que leur débit Q(t) a une allure sinusoïdale sur une journée. On considérera un éclairement maximal de 850 W/m2 sur le site. La hauteur géométrique est de 40 m et les pertes de charge sont estimées à 15 %. -

L'autonomie souhaitée est de 3 jours pour les services autres que la téléphonie mobile qui nécessite 10 jours pour des raisons de sécurité.

Travail à faire : 1°) Déterminer le nombre de systèmes PV autonomes nécessaires pour assurer l’alimentation électrique du parc. Justifier. Donner leur configuration. (2,5 points) 2°) En utilisant les valeurs moyennes mensuelles minimale (Ejmin) , moyenne (Ejmoyen) et maximale (Ejmax) de l’ensoleillement donné dans le tableau ci-dessous, dimensionner de chaque système PV en précisant les caractéristiques de tous les composants nécessaires. On précisera sur un schéma l'agencement série-parallèle des modules de chaque générateur PV. Pour le pompage d’eau, on utilisera la méthode de dimensionnement par étape. Dans les autres cas, on supposera que pour un système PV sans batterie, le coefficient de productivité est kp = 0,8. (12 points) Ensoleillement Valeur en kWh/m2/j

Ejmin

Ejmoyen

Ejmax

5,2

5,6

6,2

3°) A l’issue de l’appel d’offre, les systèmes PV installés ont été dimensionnés avec la valeur Ejmin de l’ensoleillement. Pour l’année en cours on constate que l’ensoleillement de plusieurs jours est de 4,9 kWh/m2/j notamment dans le mois de décembre. Quel sera le comportement des différents systèmes PV installés ? Proposer des solutions aux problèmes identifiés. (2 points) 4°) Pour chaque forage, quelle serait la puissance crête installée si on avait demandé d’utiliser la formule donnant directement la puissance crête au lieu de la méthode par étape. Analyser le résultat obtenu. (1,5 points) 5°) Donner les caractéristiques importantes et les principaux rôles de la batterie dans un système PV. Préciser le rôle du régulateur de tension dans l’utilisation des systèmes photovoltaïques avec batterie. (2 points)

Annexe : Caractéristiques des composants disponibles Modules :

type multicristallin 13 % de rendement ; 80 Wc ; 12 V ; Vopt = 17,2 V ; Iopt = 4,65 A à 25°C.

3/3 Motopompe :

pompe centrifuge, p = 0,55 en fonctionnement optimal ; moteur DC ; m = 0,85 ; tension d'entrée = 120 V.

Contrôleur Electronique DC/DC : tension d'entrée définie = 120 V ; tension de sortie = 120 V ; cont = 0,9 ; Puissance à déterminer. Onduleur/Régulateur : type monophasé ; tension d'entrée = 96 V ; tension de sortie = 230 V ; ond/reg = 0,9 ; Puissance à déterminer. Batterie :

type plomb/acide ; disponible en 2 V ; acc = 0,85 ; profondeur de décharge = 60 % ; Capacité à déterminer.

Régulateur :

régulateur de charge / décharge ; reg = 0,9 ; Puissance (ou courant) à Préciser.