SERIE1 Photovoltaique 1 [PDF]

Zitiervorschau

TRAVAUX DIRIGES EN CONVERSION PHOTOVOLTAÏQUE-CONVERSION EOLIENNE QUESTIONS 1. Soit les caractéristiques I-V des deux cellules solaires suivantes de la figure 1. a) Expliquer à partir du graphique, pourquoi la cellule No 2 donne moins de puissance crête que la cellule No 1 ? b) Dessiner la caractéristique des deux cellules montées en série. Justifier.

2. Un panneau photovoltaïque est formé de 12 cellules identiques connectées de la manière suivante (fig.1) :

a) Dessiner la caractéristique courant-tension (I-V) d'un tel générateur sachant que la caractéristique d'une cellule d'entre elles est la suivante (fig. 2) :

b) Quel est le courant de court-circuit du panneau ? c) Quelle est la tension de circuit ouvert du panneau ? d) Quel est le facteur de courbe (Fill Factor) ? e) Quelle est la puissance crête délivrée en watt ? 3. Une cellule photovoltaïque de surface 30 cm² est soumise à un rayonnement d’éclairement énergétique E = 800 W.m-2. On admettra que la lumière qui arrive sur cette cellule est quasi1. Déterminer l’énergie d’un photon en Joules.

2. Calculer le nombre de photons reçus par la cellule chaque seconde. Données : c = 3.00 108 m.s-1 ; h = 6.63 10-34 J.s .

EXERCICE1 Un panneau solaire est expose au soleil de façon à capter le rayonnement solaire. Il est constitué de cellules photovoltaïques qui permettent de transformer l’energie du rayonnement solaire en energie électrique. Le rendement de cette conversion énergétique est de 10 % en moyenne. 1. Ce panneau solaire est utilisé en générateur électrique de puissance égale à 57 W. Calculer la puissance du transfert d’energie reçue par le panneau solaire par rayonnement. 2. Pour 1,0 m2 de panneau solaire, la puissance de ce transfert vaut 1,0 kW pour un ensoleillement optimum. Calculer la surface de panneau nécessaire à ce transfert. EXERCICE2 Actuellement la situation de croissance économique et urbaine, s’attache à développer ses régions rurales éloignées des réseaux électriques. On propose aux habitants des kits de panneaux photovoltaïques leur permettant d’équiper leur logement isolé. Chaque kit permet d’alimenter : 4 lampes économiques 12V-11W ; 1 prise 12V pour un réfrigérateur de 50W ; 3 prises de 230V pour : 1 Radio de 10W 1 TV de 60W 1Chargeur de 30W L’orientation optimale des panneaux permettra d’obtenir un rayonnement global journalier toute l’année supérieure à 4.5Kwh/m2 jour L’autonomie de stockage désirée est 2 jours (avec une batterie de 12V et un degré de décharge maximum autorisé 50% EXERCICE3 Certaines caractéristiques d'un module photovoltaïque sont représentées sur le graphique de la feuille de réponses. Les caractéristiques sont données pour des puissances rayonnantes reçues par m2 de cellule photovoltaïque, cela correspond à un éclairement énergétique ; Par exemple 800 W/m2 : le module photovoltaïque reçoit une puissance rayonnante de 800 W sur 1 m2 de surface de module. Les caractéristiques électriques pour éclairement énergétique reçu de 1000 W/m² sont indiquées dans le tableau ci-dessous. Température du module (°C) puissance électrique maximale Tension aux bornes du module à puissance maximale (W) Intensité I(A) pour une tension de 15V Tension en court-circuit (V) Intensité de court-circuit (A)

50 32.8 14.9 2.2 18.4 2.2

1. Sur le graphique, placer respectivement pour un éclairement de 800 W/m2 : a. Le point de fonctionnement A correspondant à la puissance électrique maximale disponible b. Le point e fonctionnement B correspondant à l’intensité de court-circuit c. Le point de fonctionnement C correspondant à circuit ouvert 2. Ce module reçoit, à 50°C, un éclairement énergétique de 1000 W/m2. La tension à ces bornes, lorsqu’il fonctionne est égale à 10 V. a. D’après le graphique, quelle est la valeur de l’intensité du courant debité ? b.

b. Quelle est la puissance électrique fournie ? c. La surface du module est égale à 0,185 m2. Calculer le rendement énergétique du module. d. Réaliser un diagramme des transferts énergétiques pour un module photovoltaïque. 3. En utilisant le graphique ou le tableau, quelle résistance doit-on brancher aux bornes du panneau solaire recevant 1000 W/m2 pour qu’il fournisse une puissance maximale ?