Dimentionnement Energie Solaire PDF [PDF]

Zitiervorschau

Faculté des sciences et techniques Licence Energies Renouvelables

Initiation au dimensionnement des installations photovoltaïques

Sommaire

❖ L’énergie solaire au Maroc ❖ Introduction aux systèmes photovoltaïques ❖ Les systèmes PV-Couplés au réseau ❖ Dimensionnement des systèmes PV-C ❖ Les systèmes PV Autonomes ❖ Comment dimensionner les Batteries? ❖ Les Types du régulateur solaire ❖ Comment dimensionner les régulateurs solaires? ❖ Critères de choix d’une installation solaire

L’énergie solaire au Maroc  Est‐ce que le soleil est une source d’énergie intéressante au Maroc?

L’énergie solaire au Maroc On peut réaliser librement une installation en BT de production d’énergie sans commercialiser ni exporter au réseau électrique nationale l’énergie produite : ▪ P < 20 kW :pas besoin de permis ▪ P > 20 kW :besoin de permis (Ministère d’Énergie et Mines) ▪ P > 2 MW

Il faudra assurer que l’installation n’exporte pas l’énergie produite au réseau nationale

Introduction aux systèmes photovoltaïques

L'énergie solaire photovoltaïque C’est une énergie électrique produite à partir du rayonnement solaire. L'énergie produite par une centrale solaire photovoltaïque est dite renouvelable, car sa source est considérée comme inépuisable à l'échelle de temps humaine.

Introduction aux systèmes photovoltaïques

SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES

Introduction aux systèmes photovoltaïques

SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES  Les systèmes Autonomes : • Endroits où le réseau électrique n’arrive pas ou la continuité de l'approvisionnement n'est pas garantie . • Petites collectivités rurales – Maisons rurales isolés – Refuges – Pompage d’eau …

Introduction aux systèmes photovoltaïques

SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES  Les systèmes Couplé au réseau : 1) Option vente de l’énergie produite 2) Option autoconsommation sans vente d’excédents 3) Option autoconsommation avec vente d’excédents

Les systèmes PV-Couplés au réseau  COMPOSANTS DES INSTALLATIONS PV‐COUPLÉS AU RÉSEAU – PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES – STRUCTURES DE SUPORT DES PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES – ONDULEURS – PROTECTIONS, CABLÂGE ET ÉLÉMENTS DE MÉSURE – MONITORING

PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES

STRUCTURES DE SUPORT

Les Onduleurs ❖ MICRO‐INVERTERS ‐ 1 micro‐inverter par panneau photovoltaïque ❖ ONDULEURS MONOPHASÉS ‐ Plusieurs panneaux par onduleur ‐ Puissances généralement jusqu’à 10 kW ❖ ONDULEURS TRIPHASÉS ‐ Puissances à partir de 10 kW et jusqu’à 15 kW (quelques 30 kW) ❖ ONDULEURS CENTRALES ‐ Puissances à partir de 100 kW et jusqu’à 2 MW

PROTECTIONS, CABLÂGE ET ÉLÉMENTS DE MÉSURE ❖ PROTECTIONS DANS LES INSTALLATIONS PV‐C‐RÉSEAU ET COMPTAGE ‐ Protections CC ‐ Protections CA ‐ Protections de branchement au réseau ‐ Mise à la terre de l’installation ❖ CALCULATION DE LA SECTION DU CABLAGE ‐ Câblage CC ‐ Câblage CA

Monitoring ❖ Suivi de la performance de l’installation en temps réel (à la distance), à travers du control et visualisation des paramètres les plus importants du système: ‐ Puissance Instantanée ‐ Energie accumulée ‐ Irradiance ‐ Température panneau photovoltaïque ‐ Vitesse et direction du vent

Dimensionnement des systèmes PV-C

Est‐ce que l’installation PV est bien dimensionnée?

Dimensionnement des systèmes PV-C

 Etape 1 : Détermination des besoins de l’utilisateur — Bilan de consommation journalière 𝐸𝑐 = ෍ 𝑃(𝑋) × 𝑁(𝑋) × 𝐻 𝑥

— Facture électrique mensuelle — Contrôle horaire de consommation électrique

Dimensionnement des systèmes PV-C  Etape 2 : Détermination de l’énergie qu’il faut produire : — Bilan de consommation journalière 𝐸𝑐 𝐸𝑝 = 𝑝𝑒𝑟𝑓𝑜𝑟𝑚𝑎𝑛𝑐𝑒𝑠 𝑑𝑢 𝑠𝑦𝑠𝑡è𝑚𝑒  Etape 3 : Estimation du puissance crête à installer : 𝐸𝑝 𝑃𝑐 = 𝐾𝑊ℎ 𝐼𝑟𝑟𝑎𝑑𝑖𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑚𝑒𝑛𝑠𝑢𝑒𝑙𝑙𝑒 ( 2 ) 𝑚 .𝑗

Dimensionnement des systèmes PV-C  Etape 4 :Nombre du panneaux

𝑃𝑐 𝑁𝑝 = 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑐𝑟𝑒𝑡𝑒 𝑑′ 𝑢𝑛 𝑝𝑎𝑛𝑛𝑒𝑎𝑢  Panneaux en Série 𝑉𝑖𝑛𝑠𝑡𝑎𝑙𝑙𝑎𝑡𝑖𝑜𝑛 𝑁𝑠 = 𝑉𝑛𝑜𝑚𝑖𝑛𝑎𝑙𝑒  Panneaux en Parallèle 𝑁𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒𝑠 𝑁𝑝 = 𝑁𝑠é𝑟𝑖𝑒

Dimensionnement des systèmes PV-C

 Etape 5 :Dimensionnement de l’onduleur Lorsque l'application contient des appareils fonctionnant en courant alternatif (AC), il faut convertir l'électricité continue que produisent les capteurs photovoltaïques en électricité alternative. Le dimensionnement de l'onduleur se base sur la somme des puissances maximales de chaque équipement à connecter au courant alternatif, et se fait en fonction de plusieurs critères : ✓Tension d'entrée : tension généré par l’installation ✓Tension de sortie: tension de fonctionnement des appareils (ex: 220V, 50Hz) ✓Puissance nominale: puissance nominale de l'onduleur, définie d'après les besoins exprimés. Elle tient compte du nombre d'équipements et de leurs puissances.

Dimensionnement des systèmes PV-C  Exercice ‐ Énergie mensuelle consommée: 425 kWh ‐ Régime de consommation: Lundi – Vendredi 08:00 – 17:00 h ‐ Heures de consommation ? ‐ Puissance instantanée estimée ? - Rendement approximatif ? - Puissance crête à installer ? Sachant que le Vco = 41,48 V et Icc = 8,59 A (panneau) Et l’onduleur du marge de tension (175-500 V) et du courant (15A /15A) - Déterminer le nombre du panneau en série et en parallèle

Les systèmes PV- Autonomes  o o o o o o o o

COMPOSANTS DES INSTALLATIONS PV‐COUPLÉS AU RÉSEAU PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES STRUCTURES DE SUPORT DES PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES BATTERIES REGULATEUR ONDULEURS GENERATEUR AUXIALIARE PROTECTIONS, CABLÂGE ET ÉLÉMENTS DE MÉSURE MONITORING

Les Batteries Pour assurer la continuité de l'alimentation pendant les jours de mauvais temps, on prévoit un système de stockage qui se compose généralement de batteries.

Les Batteries

Le nombre de cycles donnés par une batterie est inversement proportionnelle à la profondeur de la décharge

Comment dimensionner les Batteries? La capacité de la batterie est donnée en Ampère-heure (Ah) par:

CBat

Ec N aut  PDD VBat  Bat

❖ Moins de 500 Wc : elle est de 12V ❖ De 501 à 2000Wc : elle est de 24V ❖ De 2000 à 10000 Wc : elle est de 48 V ❖ Plus de 10000 Wc : elle est supérieure à 48V

Le Régulateur solaire – Contrôle le courant de charge/décharge des batteries – Mesure constamment la tension V des batteries (état de charge) – Corrige les valeurs de tension V de charge selon l’historique de la vie de la batterie. – Exige aux panneaux solaires de travailler sur le MPP – Est capable de gérer le fonctionnement du groupe électrogène

Les Types du régulateur solaire Il existe deux types de régulateurs : les régulateurs de charge, et les régulateurs de charge/décharge. Les premiers sont les plus simples et les moins chères car ils ne contrôlent que la charge de la batterie. Les seconds sont plus adaptés car ils permettent également d’éviter les décharges profondes en coupant l’alimentation de tout ou partie des appareils électriques. RÉGULATEURS MPPT (Maximum Power Point Tracking) CHARGE DES BATTERIES PWM (alimentation commuté)

Comment dimensionner Les RS? Le RS sera dimensionné d'après les paramètres suivants: ✓ Tension nominale : doit correspondre à celle qui existe entre les panneaux et la batterie photovoltaïque : 12, 24 ou 48 Volts. ✓ Courant d'entrée : L’intensité maximale admissible par le circuit d’entrée du régulateur doit être supérieure à l’intensité du courant produit par les panneaux solaires. ✓ Courant de sortie (Is): l'intensité du courant de sortie du régulateur doit être supérieure à la valeur maximale que peuvent tirer les récepteurs simultanément. Elle peut être déterminée par :

I s  1,5 

P Vc inst

Critères de choix d’une installation solaire Economique : o Coût des composants, de main-d'œuvre, de transport, de pièces de rechange, du personnel, o Tarifs, capacité économique de l'utilisateur o Données financières, des impôts, des subventions o coût et amortissement de l’installation par la vente de l’électricité

Critères de choix d’une installation solaire Techniques : o o o

Donnés climatiques La consommation d'énergie Spécifications des composants

Juridique/institutionnel: o o o

Le règlement du marché de l'électricité Système de prix Institutions chargées de l'électrification rurale

Critères de choix d’une installation solaire Production de l’énergie : o o o o

Ressource solaire du lieu géographique ( latitude, altitude, les données météorologiques ) Orientation des panneaux et inclinaison par rapport à l’horizontale Ombre sur les panneaux ( au cours de la journée, de l’année) Rendement de l’ensemble (panneaux, onduleur, pertes dans les câbles )

Ecologique : o Réduction de l’effet de serre

Merci Pour votre attention