approfondissement sur l` énergétique diapositives de cours
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1. DIAPOSITIVES DE COURS APPROFONDISSEMENT SUR L NERG TIQUE L utilisation des nergies renouvelables dans la coop ration internationale avec le BURKINA FASO ISTITUTO DI ISTRUZIONE SECONONDARIA SUPERIORE A RIGHI Via D Al Alfieri 51 74121 Taranto TA Italie www itisrighi net SUST A N SUSTAINABLE FUTURE STUDENTS Revisione scientifica Ing Maria Malvoni Prof Ing Giustino Melchionne EA AFRICAN ITALIAN NETWORK Adattamento in lingua francese Prof ssa Maria Antonia Sardone Consulte degli Studenti di Taranto e Prato A S 2011 2012 Code Projet National FSE C 1 FSE 2011 743 SUSTAIN Sustainable Future Students African Italian Network MODULE A L MENTS DE CONSTRUCTION CONCEPTION ET MAINTENANCE DES SYST MES PHOTOVOLTAIQUES AUTONOMES Experte Ing Maria Malvoni Tuteur Prof Giustino Melchionne Adattamento in lingua francese Prof ssa Maria Antonia Sardone 3 Introduction Qu est ce que Sustain C est un projet de coop ration internationale Sous l gide de l Enea les l ves ont proj t et r alis une installation photovoltaique de petite taille dont les composants principaux sont disponibles aupr s du Lyc e Technologique Augusto Righi de Tarente L usine sera install e au Burkina Faso dans l cole de Fada N Gourma au Centre du mouvement Shalom L installation sera utilis e pour quiper un laboratoire de mesures lectriques Dimensionnement montage manuel d i2. des modules Site d installation Calcul de l nergie produite par le g n rateur photovolta que Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 33 Mod 7 L nergie produisable d une installation FV EP Ei S n Ep estl nergie produite par le g n rateur photovolta que Ei est la radiation solaire incidente sur la surface des modules S np rendement du g n rateur modules convertisseurs accumulation pertes thermiques optiques et r sistives mismatch Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 34 Mod 7 L nergie produisable d une installation FV Valeurs moyennes mensuelles Latitude du site de l irradiation sur la surface horizontale UN Calcul de l nergie incidente Angles d exposition inclinaison et azimut REPEELANTE GUSO Simulation avec portail PVGIS Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 35 Mod 7 L nergie produisable d une installation FV Est il possible de quantifier la r duction de productibilit en conditions d installation non optimales FACTEUR DE CORRECTION POUR DES SITUATION DIFF RENTES DE TILT ET ORIENTATION ORIENTATION LUI fa ERO OUEST Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 36 Mod 7 L nergie produisable
3. concus uniquement pour alimentation de batteries au plomb Chaque appareil a t proj t pour le r seau lectrique 230V 50Hz et peut s y brancher sans aucun probl me jusqu a la puissance nominale de l onduleur Installation de l onduleur Dans une pi ce s che et dans tous les cas sans condensation Pas directement au dessus des batteries Aucun mat riel facilement inflammable ne doit tre stock dessous ou a proximit de l appareil L a ration ne doit pas tre obstru e et une distance de 10 cm de chaque c t est n cessaire la bonne vacuation de la chaleur interne L onduleur peut tre fix sur une surface ininflammable l aide de vis La position de l onduleur n est pas importante elle peut tre murale de table ou suspendue Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 b Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 CONNEXION Connexion des consommateurs L onduleur est livr avec le cable 230 V pour alimenter les consommateurs Celui ci doit tre raccord en respectant les couleurs Jaune vert Terre Brun Phase Bleu Neutre Une fois les consommateurs raccord s veillez ce qu ils soient teints avant de brancher la batterie Connexion de la batterie Les c bles de la batterie sont livr s avec l onduleur et sont d ja raccord s l int rieur de celui ci Raccordez la batterie en faisant tr s attentio
4. gt l Court circuit sur la sortie de charge Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 Cause possible Solution R duisez le courant de charge par la sortie du consomma teur Le consommateur peut g n rer des pointes de courant Essayez de brancher nouveau la charge R duisez le courant de charge ou la puissance du panneau Eliminez le court circuit D branchez puis rebranchez le consommateur 3 Le symbole de la lune appara t le jour e Court circuit sur l entr e du panneau Aucun panneau raccord Panneau raccord avec une inversion de polarit Aucune batterie rac cord e au r gulateur ou connexion avec la batterie interrompue Batterie raccord e au r gulateur avec inver sion de polarit Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 Supprimez le court circuit sur l entr e du panneau Le symbole du soleil apparait au bout de 10 s Raccordez le panneau Le symbole du soleil apparait au bout de 15 min Raccordez le panneau sans inversion de polarit Seul le panneau solaire ali mente le r gulateur Raccordez la batterie et remplacez le fusible dans l arriv e de la batterie le cas ch ant D branchez la batterie et rac cordez la au r gulateur sans inversion de polarit 4 MODE D EMPLOI DE L ONDULEUR Secteur d utilisation Les onduleurs ont t
5. profondes sont pr determin s et ne peuvent pas faire l objet d un r glage Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 67 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome R glage du r gulateur 1 R glage SOC contr le en tension SOC est le r glage standard Si les consommateurs sont directement raccord s a la batterie ou si outre le r gulateur la batterie se charge encore avec d autres sources il est n cessaire de basculer sur le mode de service faute de quoi le calcul de l tat de charge peut tre fauss 2 R glage du type de batterie gel liquide m Li est le r glage standard Le r glage du type de batterie e a des cons quences sur la tension de fin de charge du EL og r gulateur Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 68 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome 3 R glage de la fonction crepuscule C 1 Par ces fonctions la sortie de charge est aliment e uniquement avec l obscurit la nuit La sortie de charge est d sactiv e avec la lumi re du jour OFF La fonction est d sactiv e standard On la sortie du consommateur reste connect e pendant toute la nuit 4 Activation du r glage de base pr r glage En appelant le r glage de base PRE vous effacez les r glages actuels et vous r tablissez les r glages initiaux du r gulateur de charge R glage SOC Ac
6. quilibre lectrostatique une zone interm diaire se cr e appel e zone de d charge ou de charge d espace Le r sultat est un champ l ctrique interne l appareil Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 14 Mod 2 L effet photovoltaique Photons Semiconducteur de type N Semiconducteur de type P En clairant la jonction p n des couples lectrons lacunes se lib rent dans les deux zones Un champ lectrique de rcs s pare les lectrons et les lacunes lib r es en les poussant dans des directions oppos es Une fois dans le champ les lectrons lib r s ne reviennent pas parce que le champ agissant comme une diode ce qui les emp che de marche arri re Circuit ferm un flux d lectrons partir de la couche n vers la couche p L lectricit circule avec r gularit dans la forme de courant continu jusqu a quand la cellule est expos e la lumi re Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 15 Mod 3 Cellule Section d une cellule commerciale LJ cristaux m tal devant gt N couche antireflect E 2 S gt Tur y ES C couche antireflet ni cristal dop avec N Bs pl cloture de cristal dop avec P circuit contact m tallic derri re Paire d lectrons lacunes Couche de mat riau transparent antireflet Contact ant rieur sous la forme d une grille
7. 1 Court circuit sur la sonde de temp ra ture externe Surtemp rature le r gulateur a d con nect les consomma teurs en raison d une surchauffe interne Tension de la batterie trop basse Tension 10 5 V ou 21 0 V Tension de la batterie trop haute Tension gt 15 5 V ou x 31 0W Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 V rifiez les contacts du connecteur de bord 2 p les et supprimez le court circuit V rifiez la sonde Laissez refroidir le r gulateur V rifiez la cause de la surchauffe lieu de montage autres sources de chaleur R duisez ventuellement le courant de charge ou le courant d bit Assurez vous de la ventilation conforme de l appareil V rifiez l installation V rifiez la tension de la batterie et rechargez ventuellement la batterie manuellement Les consommateurs directement raccord s la batterie peuvent entrainer une d charge pro fonde de celle ci V rifiez l installation V rifiez la tension de la batterie et contr lez ventuellement les sources de charge suppl men taires 72 Affichage Signification gt l Courant de charge trop fort Le courant du consommateur autoris pour le r gulateur a t d pass la sortie de charge a donc t d connect e Courant du panneau trop fort Le courant d entr e autoris pour le r gu lateur a t d pass
8. Complexes processus de fabrication Sensibilit war D gradation initiale fabrication due aux impurit s Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 22 Mod 4 Le module photovolta que Le module photovoltaique Les cellules sont assembl es m caniquement Structure typique Verre tremp Structure en alluminium Transmittance lev e Cellule fv mmm Fermeture arriere Scellant Verre metal plastique Mat riau d encapsulation EVA thylene ac tate de vinyle Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 23 Mod 4 Le module photovolta que Les cellules sont reli es lectriquement a 1 S rie 2 Parall le gt V Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 24 Mod 4 Le module photovoltaique A l arri re boite bornes IP 65 avec connecteurs et diodes by pass Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 25 Mod 4 Le module photovolta que Le ph nomene hot spot Ombrage partiel ou total la cellule en tant qu utilisateur r sistance propre dissipe l nergie produite par d autres cellules surchauffe La diode by pass court circuit de la cellule ombrag e TEE Be fi Te De Ta
9. d une installation FV Efficacit de chaque composants et autres facteurs qui concourent au rendement du g n rateur Pertes thermiques Pertes par obscurcissement ry Rendement du g n rateur 1 BOS Pertes sur les circuits BOS Balance of system coefficient des pertes globales du g n rateur 7 Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 3 Mod 7 L nergie produisable d une installation FV Pertes thermiques 5 82 D calage STC gt NOTC Temp rature dans les conditions nominales de fonctionnement Rayonnement solaire 800W m Tamb 20 C COURANT A Donn e fournie par le constructeur 45 Tk C coefficients de temp rature e a Pm C e alsc 5 C e aVoc mV C Le constructeur fournit un intervalle de temp rature d utilisation de 40 90 C TENSION V 053 057 0 6 064 068 072 Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 38 Mod 7 L nergie produisable d une installation FV Pertes dues ombrage 2 52 Il est n cessaire de d tecter les obstacles Par la bussole on d termine l angle form entre la direction sud et l obstacle a Par l inclinom tre on mesure l angle par rapport la ligne horizontale avec laquelle l observateur voit l obstacle p Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 39 Mod 7 L nergie produisable d une
10. erreur IES Jauge SOC SOC NN E ia j Ah SOC state of charge Vp Affichage des tat de charge unit s Affichage 7 segments pour texte et chiffres Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 60 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome VISUALISATION DU PARAMETRE DE CONTR LE DE LA BATTERIE LES DEUX MODALIT S SONT EXCLUSIVES 6 2 1 Fenetre de l tat de charge Affichage de l tat de charge tat jour nuit et consommateur marche arr t Le mode de service Commande en tension indique la tension de la batterie au lieu de la valeur de l tat de charge Le mode de service Commande en tension avec jauge indique la tension de la batterie au format alphanum rique et sous forme de barres 6 2 2 Fenetre d affichage de la tension Affichage de la tension de la batterie mesu r e par le r gulateur Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 61 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome AFFICHAGE DES VALEURS DE COURANT 6 2 3 Courant du panneau Affichage du courant de sortie du panneau solaire Affichage du courant de charge qui circule dans la batterie Affichage du courant consomm par la sortie de charge Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 62 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome AFFICHAGE DU FONCTIONNEMENT DE L
11. est en pr sence d une faute et va couper la tension de sortie Fautes possibles Surchauffe l indicateur sonne 3 C avant l arr t de l onduleur Diminuez la charge afin d abaisser la temp rature de l onduleur et ainsi viter l arr t Sous tension de batterie l indicateur sonne une minute avant la coupure Si la tension de batterie remonte la tension de sortie n est pas coup e e Son continu de deux secondes Vous avez appuy sur le bouton ON OFF pour red marrer l onduleur La tension de sortie est imm diatement pr sente a la sortie apr s le signal sonore L indicateur acoustique peut tre d sactiv Alarme pour fluctuation de tension Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 79 Si l appareil est hors de la la port e d coute il est utile d tre averti de l arr t tr s prochain de l onduleur en cas de sous tension de la batterie ou de surchauffe la tension de sortie fluctuera l g rement max 20 en faisant ainsi varier l intensit lumineuse des lampes ventuellement allum es pour indiquer l interrumption imminente de la fourniture d nergie FONCTION STAND BY Le stand by est un syst me d conomie d nergie qui d clenche l onduleur par intermittence lorsqu aucun consommateur n est d tect Dans ce mode l indicateur lumineux vert clignote indiquant la pr sence par intermittence de la tension Le seuil de d tection est r
12. i i a la i a lh ili da ia da EE do Es Hs if do FL A AA e e T j e ua E R Le L EST LT Loin E um LT a i fa Ta T ida CL LL LL EE LO LA AA UN LER Ti Ti li Ti HT ii 4 Analyse de la fiche technique du module Istar Solar IS75P Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 26 Mod 5 Le g n rateur photovolta que Le g n rateur photovoltaique Plusieurs modules reli s en s rie STRING string module Vstring gt V module Plusieurs strings reli s en parall le CHAMP lchamp a 2 lstrings Vehamp Vstrings Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 27 Mod 5 Le g n rateur photovolta que PUISSANCE DU CHAMP Wp NOMBRE DES MODULES PUISSANCE NOMINALE DU MODULE UNIT DE MESURE DE LA PUISSANCE NOMINALE D UN G N RATEUR FV Wp watt pico Conditions standard d un test STC e Rayonnement solaire 1 000 W m e Temp rature 25 C e Masse d air 1 5 En STC d un g n rateur FV de puissance nominale 1kWp est capable de produire de l nergie lectrique gale 1kwh Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 28 Mod 6 Classification des systh mes photovoltaiques Classification des systh mes photovoltaiques e Alimentation d installations isol es du r seau Stand alone Fonctionnement ind pendent du distributeur Fonctio
13. installation FV Le diagramme du parcours solaire site ENEA Reportez les obstacles sur le diagramme des orbites solaires Qo o i e o EM 7 JS MES 77 EY MON MEA m A gt S 55 MON n Lud cc vw uy e LU E O un cc Lu ER gt lt L e o 20 0 20 4 amp AZIMUT DEGR S Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 40 Mod 7 L nergie produisable d une installation FV Positionnement des modules 1 Installation oblig e 2 Installation libre en surfaces horizontales gt configuration en files parall les 6 l angle limite en dessous duquel les modules photovolta ques des files post rieures commencent tre ombrag es D H sinT tg B L cosT Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 41 Mod 7 L nergie produisable d une installation FV Pertes de mismatch 1 4 Non uniformit des modules Non uniformit des strings Pertes sur les circuits et leurs composants 4 122 e R sistances des cables d alimentation en cc et ac panneaux de commande lectriques 1 22 e Rendement du convertisseur 4 10 e Pertes sur le syst me d accumulation 10 12 Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 42 Mod 8 Dimensionnement nerg tique d un syst me autonome Dimensionnement nerg tique d un sys
14. mailles tr s larges Zone P l g rement dop e avec une plus grande paisseur Le champ lectrique de la jonction s tend a l int rieur de toute la zone P Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 16 Mod 3 Cellule Le contact post rieur une couche m tallique continue Le rendement de conversion savoir le rapport en pourcentage entre l nergie lectrique obtenue et l nergie lumineuse est 12 17 Le rendement de conversion est limit par e photons qui n ont pas assez d nergie pour lib rer un couple lectron lacune e pas tous les photons incidents passent travers l paisseur certains sont r fl chis par la surface de la cellule d autres affectent la grille m tallique de contact e une partie des lectrons lib r s par les photons n arrivent pas a la charge externe car ils trouvent sur le chemin des charges de signe oppos qui se recombinent avec effet de recombinaison e existe ce que l on appelle les r sistances parasites les contacts m talliques sur le devant et sur l arri re de la cellule ont une r sistance qui entraine une dissipation de puissance Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 17 Mod 3 Cellule Caract ristiques lectriques d une cellule CELLULE DANS L OBSCURIT CELLULE ENLUMIN E Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a
15. o s L angle d azimut rend maximale la collecte de l nergie solaire la surface selon la variation du soleil pendant la journ e Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 9 Mod 1 La radiation solaire La radiation solaire au sol d pend e des conditions climatiques et m t orologiques gt si le temps est nuageux le rayonnement est essentiellement r pandu par temps clair et sec est r pandue la composante directe environ 90 du rayonnement total e de la pr sence de surfaces r fl chissantes la contribution la r flexion sera majeure d autant plus est claire la surface e partir de l angle d inclinaison de la surface de collecte par rapport au plan horizontal une surface horizontale recoit le maximum de rayonnement diffus et le minimum de rayonnement r fl chi ANGLE DE TILT ed partir de l angle d inclinaison du rayonnement lui m me gt moindre inclinaison correspond une plus grande paisseur de l atmosph re croiser c est a dire r duction du rayonnement qui atteint le sol ANGLE DE AZIMUTH Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 10 Mod 1 La radiation solaire Les donn es de rayonnement solaire e LA NORME UNI 10349 Le chauffage et le refroidissement des b timents Les donn es climatiques e ENEA Cartes du rayonnement solaire mensuel partir de 1994 1999 http www solaritaly en
16. 8 Dimensionnement nerg tique d un syst me autonome Dans le cas o l installation des modules ne soit pas li e et que l azimuth soit gal z ro cr ez le tableau du rayonnement moyen mensuel sur divers plans inclin s ws mw m mw LR ww M NE NE NM NM NN 3 nu nu E S S 2 IE py te ww ww E m NE NE NM NN NN 3 ur des es ui xus NE LS D 3 3 ese DD Cs o e i 1 S Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 46 Mod 8 Dimensionnement nerg tique d un syst me autonome 2 L identification des utilisateurs et le calcul de l nergie requise La consommation kWh d pend de la puissance et du temps d utilisation de l usager Cr ation d un tableau des charges nerg tiques repr sentant les besoins en nergie ventuellement distinct en t hiver Heures Description Puissance Consommation d utilisation ms o ENERGIE TOTALE JOURNALI RE ABSORB E WH PAR JOUR COMPARAISON ENTRE LA CONSOMMATION NERG TIQUE ET LE RAYONNEMENT DISPONIBILE SUR DIVERSES VALEURS DE TILT CHOIX DE L ANGLE DE TILT QUI ASSURE EP gt EC er En m M o3 Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 47 Mod 8 Dimensionnement nerg tique d un syst me autonome 3 D termination de la zone minimale ED El MI npv avec NPV Nmod Neos De l hypoth se Ep Ec gt Smin Ec npv x Ei La puissance de
17. A BATTERIE 6 2 6 Ampereheuremetre charge de la batterie Affichage du nombre total d ampereheures charg es dans la batterie depuis la premiere installation ou la derniere remise z ro Si vous appuyez pendant 3 secondes sur les deux boutons le compteur sera remis 0 Le comp teur conserve la valeur en cas de d connexion de la batterie Une fois que le compteur a atteint 99 9 kAh celui ci revient sur 0 Ah 6 2 7 Ampereheuremetre d charge de la batterie Affichage du nombre total d ampereheures consomm es par la sortie de charge depuis la premiere installation ou la derniere remise z ro Si vous appuyez pendant 3 secondes sur les deux boutons le compteur sera remis 0 Le compteur conserve la valeur en cas de d con nexion de la batterie Une fois que le compteur a atteint 99 9 kAh celui ci revient sur O Ah 6 2 8 Avertissement protection contre les d charges profondes Les l ments suivants clignotent dans les divers modes de service en guise d avertis sement la jauge de l tat de charge tat de charge avec Jauge la tension Commande en tension la tension et la jauge de tension Com mande en tension avec jauge Le symbole du visage est encore heureux Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 63 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome AFFICHAGE DU FONCTIONNEMENT DE LA CHARGE 6 2 9 D connexion de consommateurs Le
18. a s 2012 2013 65 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome la source de charge est utilis e pour la charge de la batterie jusqu ce que la tension de fin de charge soit atteinte 3 diff rents processus de charge sont effectu s automatiquement par le r gulateur o charge normale e charge rapide boost charge d galisation e Activation r gulation de charge Seuils d activation des types de charge Charge normale rapide d galisation charge de maintenance tous les 30 jours r gulation SOC contr le en tension Si aucune charge d galisation ou rapide n tait pas active en l espace de 30 jours Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 66 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome 3 Protection contre les d charges profondes Le r gulateur protege la D connexion de consommateurs batterie d une d charge trop Commande tat Commande en tension de charge importa nte Avertissement d connexion SOC lt 40 de consommateurs Si l tat de charge de la D connexion de consom SOC lt 30 mateurs batterie ou la tension de la ssencenchement de SOC 5 50 A consommateurs batterie descend en dessous d un certain niveau la sortie de charge se d connecte et emp che une nouvelle d charge de la batterie L avertissement et la d connexion en cas de d charge profonde sont affich s sur l cran Les seuils de la protection contre les d charges
19. ais tre inf rieure ou sup rieure 10 C 50 C Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 56 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome Raccordement du r gulateur Respectez l ordre de raccordement suivant l ordre de la mise en service 1 La batterie 2 Le module photovoltaique 3 Les consommateurs Chacun d eux au p le positif et n gatif du r gulateur de charge Un non respect de l ordre de raccordement indiqu entra ne un fonctionnement incorrect de l ajoustement automatique pour le syst me 12V 24V et risque d endommager la batterie Proc dez dans l ordre inverse lors de la d sinstallation Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 57 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome Fonction de protection du r gulateur Le r gulateur est quip de diff rents dispositifs destin s prot ger son systh me lectronique la batterie et la charge Le raccordement incorrecte de plus d un composant est susceptible d endommager le r gulateur en d pit de ses fonctions de protection Les messages d erreur signalent le d clenchement du dispotif de protection 1 Protection contre les modules solaires les consommateurs les batteries raccord es contre une inversion de polarit 2 Fusible de courts circuits sur l entr e du panneau module solaire et sur la sortie de charge 3 Protection contre un coura
20. ampes qui peuvent tre install es Formulez des hypoth ses ad quates Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 50 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome Les Composants Principaux d un Syst me FV autonome an Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 51 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome e INVERTER 12V gt 220V 220V NA ACCUMULATEUR 12V MODULE SOLAIRE AMPOULES E 12V A R GULATEUR DE CHARGE Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 52 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome e N 6 Modules ISTAR SOLAR IS75P e N 1 Regulateur de charge STECA PR3030 e N 1Inverter STUDER AJ 1000 12 e N 2 Accumulateur HAZE 12 200 Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 53 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome MANUEL D UTILISATION DU R GULATEUR DE CHARGE Domaine d utilisation R gulateur pour installation FV pour la recharge de batteries au plomb 12v ou 24v Il convient uniquement e alar gulation de modules solaires e uniquement aux types de batteries rechargeables de 12Vou 24V e Accumulateurs au plomb lectrolyte liquide e Accumulateurs au plomb scell s AGM GEL Le type de batterie doit tre d fini Ne convie
21. cumulateur Li Lumi re de nuit OFF Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 69 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome 5 Auto v rification L auto v rification permet de v rifier si le r gulateur de charge est compl tement op rationnel elle permet galement d identifier des erreurs ventuelles Avant de proc der au test 1 D connectez le panneau solaire en laissant la batterie branch e 2 Connectez la sortie de charge un consommateur DC petit et fonctionnant 3 En appuyant une fois sur la touche droite vous d sactivez la charge Le symbole de charge disparait de l cran Activez la fonction auto v rification l erreur appara t n apparait pas 70 Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 Message d erreur Si l appareil d tecte des dysfonctionnements ou des tats de service non autoris s il les signale alors sous la forme de code d erreurs qui clignotent l cran Etant donn que plusieurs erreurs ne peuvent pas tre affich es simultan ment l erreur est toujours indiqu e avec le num ro le plus lev priorit Si plusieurs erreurs sont survenues le deuxi me code d erreur s affiche uniquement une fois l erreur sup rieure limin e Une signification est attribu e chaque code Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013
22. ea it gt ARCHIVES CLIMATIQUES OU SONT DISPONIBLES LES DONNEES DE RAYONNEMENT SOLAIRE DE NOTRE SITE D INTERET e Photovoltaique Geographical Information System PVGIS http sunbird jrc it pvgis Interactive maps solar irradiation data utility Africa Rayonnement Mensuel Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 11 Mod 2 L effet photovoltaique La conversion photovoltaique L atome de silicium poss de 4 lectrons de valence R seau cristallin du silicium chaque atome est li de mani re covalente 4 autres pour chacun d entre eux il a en commun un couple d lectrons dont l un appartient l atome consid r et l autre appartenant l atome voisin LITE Li ntre atomes voisins MM V Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 Mod 2 L effet photovoltaique Dopage introduction d impurit s atome de bore troisi me groupe et atome de phosphore cinqui me groupe dont la structure est e Dopage de type p gt exc s de lacunes e Dopage de type n exc s d lectrons 6 0 lectrons Atome de Lacune libres e s 8 Atome de i phosphore Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 13 Mod 2 L effet photovoltaique Jonction PN contact entre les deux types de structures un flux de charge A l
23. gl en usine une valeur d environ 2W Il est possible de d sactiver cette fonction ou de modifier son seuil en r glant le bouton jaune portant la mention Stand by Protection de la batterie par coupure de basse tension Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 9 La batterie est prot g e contre une d charge excessive en coupant l onduleur lorsque la tension atteint un seuil inf rieur 0 87 Unom 10 5 21 o 42 V pendant plus de 1 minute Une alarme sonore et ou une variation de la tension si autoris e est activ e pendant 1 minute avant d teindre l onduleur L onduleur doit tre redemarr manuellement Il s allumera automatiquement quand la tension de la batterie revient une valeur sup rieure 1 04 Unom 12 5 25 ou 50 V L onduleur sera coup imm diatement sans delai si la tension de la batterie est inf rieure 0 75 Unom 9 18 ou 36 v Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 8o Tension de Onduleur stopp D marrage automatique d s que la tension batterie basse momentan ment 1 8V l ment l indicateur vert clignote Red marrage manuel possible d s que la 1 5V l ment indicateur vert teint tension batterie est gt 2V l ment momentan ment temp rature de l appareil aura baiss l indicateur vert clignote Surtension de Onduleur stopp Attendez que la tension de batterie soit batterie
24. n a la polarit et en utilisant les cables aux couleurs suivantes C ble NOIR P le n gatif C ble ROUGE P le positif Dans la mesure du possible ne rallongez pas les c bles de batteries fournis Le fait de rallonger les c bles de batterie peut augmenter les pertes et provoquer un dysfonctionnement de l onduleur 76 COMMANDE ET INDICATEURS BOUTON DE COMMANDE ON OFF Un bouton de commande est accessibile sur l onduleur Il permet de l enclencher ou de le d clencher Utilisez cette fonction pour conomiser l nergie des batteries lorsque vousn utilisez pas l onduleur Nota le r gulateur solaire reste aussi en fonction quand l appareil est teint INDICATEUR DE FONCTIONNEMENT Un indicateur lumineux vert plac sur l onduleur indique le mode de fonctionnement Indicateur vert e Allum La tension 230 V est pr sente la sortie onduleur est en fonction e Clignotant L onduleur est en mode standby La tension 230 V est coup e momentan ment suite une alarme l onduleur se remettra automatiquement en fonction d s que l alarme aura disparu voir tableau des fautes ci dessous e Eteint La tension 230 V n est pas pr sente la sortie l onduleur est teint Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 74 Indicateur sonore L onduleur AJ dispose d un indicateur sonore qui signale les cas suivants e Son intermittent L onduleur
25. nnement de nuit USAGERS CC REGULATEUR INVERTER USAGERS AC DE CHARGE ACCUMULATEUR Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 20 Mod 6 Classification des systh mes photovoltaiques Champs d applications CELLULES SOLAIRES 2 alimentation des stations de rel vement et de transmission des donn es lectrification de zones non accessibles par le distributeur R GULATEUR DE CHARGE e pompage de l eau potable ONDULEUR La signalisation routi re ACCUMULATEUR USAGERS Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 30 Mod 6 Classification des systh mes photovolta ques Installations connect es au r seau Grid connected Fonctionnement en r gime d inter change avec le r seau lectrique USAGERS AC 3 Heures d clairage les usagers consomment l nergie fournie par l installation n De nuit ou en conditions d clairage insuffisant les usagers tirent l nergie du r seau lectrique batterie de capacit infinie Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 31 Mod 6 Classification des systh mes photovoltaiques Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 32 Mod 7 L nergie produisable d une installation FV L nergie produisable d une installation FV Exposition
26. nouveau correcte Une tension trop lev e peut d truire l onduleur Appuyez sur le bouton ON OFF pour red marrer l onduleur Court circuit en Onduleur stopp Supprimez le court circuit Appuyez sur le sortie bouton ON OFF pour red marrer l onduleur Surcharge Onduleur stopp Utilisez l onduleur dans les limites de sa puissance nominale Une utilisation prolong e ou r guli re en surcharge diminuera sa dur e de vie Appuyer sur le bouton ON OFF pour red marrer l onduleur Inversion de Fusible interne d truit Retour en usine pour test polarit de la batterie Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013
27. nstructions et d entretien t Principe de fonctionnement effet photovoltaique 2 Analyse de productibilit et conception d un syst me photovolta que autonome 3 Composants 4 Syst me de distribution et syst me d clairage 5 Sch mas lectriques et m thodes d installation 6 V rification et entretien Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 3 d finitions LA RADIATION SOLAIRE Radiation Solaire c est l nergie lectromagn tique mise par le soleil suite au processus de fusion de l hydrog ne et qui se propage dans l espace sym trie sph rique Wh m2 Le rayonnement solaire c est la puissance du champ lectromagn tique incidente sur l unit de surface W m Irradiation extraterrestre 1 367 W m 3 3 variation de la distance Terre Soleil CONSTANTE SOLAIRE et sur la Terre quel est le rayonnement du soleil Index AM Air Mass paisseur standard del atmosph re travers e par les rayons solaires dans la direction perpendiculaire la surface de la terre et mesur e au niveau de la mer 1 000 W m Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 4 d finitions La Radiation Globale Directe R pandue Diffuse R panduee e Hiver Diffuse gt gt Directe e Diffuse 55 Globale sur une base A I R fraction annuelle atmosph rique e R pandue gt Alb d
28. nt de charge trop lev Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 58 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome 4 Protection contre courant inverse dans le module solaire de nuit Une diode de courant inverse suppl mentaire n est pas n cessaire 5 Protection contre les surtensions et les sous tensions Coupez la sortie de charge en cas de tension trop basse ou trop haute de la batterie 6 Protection contre surtemp rature Coupez la sortie de charge de ce dernier afin de r duire la puissance dissip e par le r gulateur 7 Protection contre surcharge de la sortie de charge 8 Protection contre les surtensions 9 Protection contre les d charges profonde les surcharges Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 59 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome Commande du r gulateur de systh me 1 Fen tre d affichage pour informations de systh me et message d erreur 2 Bouton pour changer de fen tres d affichage et ou pour appeler les r glages 3 Commutateur de charge manuel ou touche de confirmation dans le mode de r glage QU EST CE QU IL EST POSSIBLE DE VOIR SUR L CRAN ipe I gem k m Symboles pour le sens du courant le symbole de la batterie Symbole pour la Soleil Ch J olei arge Jour charge Lune Nuit Symbole du visage pour l tat du syst me Symbole outil pour messages d
29. nt pas aux batteries nickel cadmium hydrure m tallique lithium ion Assurez vous que les courants nominaux et les tensions ne d passent pas la valeur admissible Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 54 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome Installation 1 Montez le r gulateur uniquement en milieu int rieur prot g des intemp ries et d une exposition directe au soleil 2 Ne pas installer ni utiliser le r gulateur dans des pi ces humides par ex salles de bain ou dans des pi ces qui risquent de produire des m langes gazeux l g rement inflammables 3 Montez l appareil proximit de la batterie sur une surface ad quate verticale stable plane s che et non inflammable 4 Le c ble de la batterie doit tre court dans la mesure du possible 1 2m et pr senter une section appropri e afin de maintenir les pertes un faible niveau 6mm2 avec 30A et 2m 5 L appareil produit galement de la chaleur lorsqu il fonctionne correctement Le montage ou l int gration dans des boitiers suppl mentaires ne doit pas obturer l a ration de l appareil n cessaire son refroidissement Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 55 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome 15 cm 15 cm 15 cm 6 La temp rature ambiante maximale autoris e doit tre respect e sur le lieu de montage et ne doit jam
30. o gt Surface j be Absorb e R panduee ue Directe RS Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 5 d finitions Surface d eau angles d incidence lev s as comen rupe am rome M a a EC E O a Aw ww P T A A stesse nemiomegie NN Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 6 d finitions Coordonn es G ographiques m ridien M de G m ridien de Greenwich Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 la latitude g ographique est la distance angulaire d un point P de l quateur mesur le long du m ri dien passant par ce point la longitude g ographique d un lieu P est l angle entre le m ridien local et le m ridien d origine de Gre enwich est positif l ouest de Gre enwich est n gatif l est de Gre enwich d finitions L orientation et l inclinaison Angle d inclinaison de la surface par rapport au plan horizontal SURFACE L angle d inclinaison rend la collecte de l nergie solaire maximale la surface selon l volution de la direction des rayons solaires durant l ann e L angle d pend du lieu Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 8 d finitions L angle d orientation ou azimut a Angle d orientation du plan par rapport la m ridienne
31. pic du g n rateur Pg Dmod Smin Dmod est la densit de puissance du module choisi pour l installation W m Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 48 Mod 8 Dimensionnement nerg tique d un syst me autonome 4 D termination de la capacit de la batterie QNS Wh e Nja nombre des jours d autonomie dans cette p riode la batterie fournit de l n rgie la charge sans aucun apport nerg tique de la part du g n rarateur pour des raisons de maintenance ou de bas rayonnement valeurs typiques 3 4 e nb rendement de charge et d charge de la batterie gt 0 8 e DOD 0 8 On d termine la capacit en Ah en divisant par la tension nominale de syst me Ah Wh V 1 D termination de la puissance nominale du convertisseur e Puissance nominale du convertisseur 2 Pointe de charge quotidienne W e Compatibilit avec la tension de la batterie Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 49 Mod 8 Dimensionnement nerg tique d un syst me autonome Questions Etant donn s e la puissance nominale du g n rateur gale 6x75W 450W e les modes de pose des modules ou azimuth et tilt peut on calculer la production moyenne journali re de facon a d finir une limite sur la consommation moyenne quotidienne En supposant l alimentation exclusivement de lampes en courant continu 12V de 5W quel est le nombre possible de l
32. s 2012 2013 Mod 3 Cellule Courbe caract ristique d une cellule i point de puissance maximale 0 10 0 70 n 39 20 2 9 52 C CE 9 79 TENSION v oc l lt Courant de court circuit fonction de la surface U Tension en circuit ouvert l 0 fonction du mat riau semi conducteur lax Umax Valeurs du courant et de la tension qui rendent la puissance maximale n efficience de la conversion ou du rendement rapport entre la puissance maximale produite et la puissance qu elle re oit du soleil 8 207 Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 19 Mod 3 Cellule Variation de la caract ristique courant tension COURANT iind LLL LLL LO 03 24 TENSION V Augmentation du rayonnement solaire Augmentation de la puissance Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 20 Mod 3 Cellule COURANT A TENSION Y_ Mijeeieeeemm Augmentation de la temp rature Diminution de la puissance Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 21 Mod 3 Cellule Typologies de cellules photovoltaiques i E Haut n Avantages n stable Fiable technologie lt n Co t lt Fabrication Co t flexible de la plus simple lt mati re premi re Meilleure exploitation de Aptes irradiation l espace diffuse Complexe processus de Bas N Inconvenients
33. s symboles suivants clignotent lorsque la protection contre les d charges profondes est active la jauge hors mode de service Com mande en tension le symbole de la batterie la fleche vers la droite le symbole de la charge la valeur alphanum rique Le symbole du visage reste triste jusqu ce que le seuil de r enclenchement soit atteint Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 64 Mod 9 Les Composants d un Syst me FV autonome Apercu des fonctions 1 Calcul de l tat de charge SOC Pendant son fonctionnement le r gulateur surveille diff rents param tres Uet I de la batterie qui lui permettent de calculer l tat de charge de la batterie Le calcul de l tat de charge est fauss si un consommateur ou une source de charge est directement raccord la batterie Le r gulateur peut alors tre commande en tension Activation de la r gulation de charge z o Seuils d activation des Commande tat Commande en tension Le r gulateur effectue une Charge normale SOC gt 70 gt 12 7 Vou gt 25 4 V charge en tension constante de Charge rapide soc 11 7 V 12 7 V ou 40 69 23 4V 425 4 V AE A o VT Li Charge de maintenance Si aucune charge rapide ou charge courant mis disposition par tous les 30 jours d galisation n a t active en l espace de 30 jours Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE
34. t me autonome 909000 Appareil utilisateur CC Les modules photovolta ques j R gulateur na ei de charge EMEN 71 17 4 Appareil utilisateur AC Inverter 12 220 V zl a j Accumulateur Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 43 Mod 8 Dimensionnement nerg tique d un syst me autonome DONN ES RADIATION SOLAIRE COMPARAISON SOURCE DONN ES SOLAIRE CHARGE DE CHARGE VALUATION AIRE MOINDRE FV CALCULE DE L NERGIE CUMULER rendements module jours d autonomie Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 PUISSANCE DU GEN RATEUR CAPACIT DE CUMULER PUISSANCE DU CONVERTISSEUR 44 Mod 8 Dimensionnement nerg tique d un syst me autonome 1 Irradiation globale moyenne journali re et choix de l angle de tilt Pour chaque p riode de l ann e il existe un divers angle de tilt optimal e Le pic hivernal est obtenu par des angles de tilt lev s e Le pic estival s obtient par des angles de tilt petits e Le pic sur base annuelle s obtient par des angles de tilt peu pr s gaux la latitude du site PAS TOUJOURS ON CHOISIT L ANGLE QUI MAXIMISE L NERGIE ANNUELLE IL CONVIENT DE PRIVIL GIER LA PRODUCTION D T OU CELLE D HIVER SELON DES EXIGENCES SP CIFIQUES Istituto di Istruzione Secondaria Superiore A RIGHI TARANTO ITALIE a s 2012 2013 45 Mod
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