Etude des cellules photovoltaïque à différents températures et irradiations

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Cahier des charges « énergie »

L’instrumentation devant être sans fil, les système déployés doivent être autonomes énergétiquement parlant. Deux solutions sont possibles : soit le système incorpore des sources d’énergie « internes » (de type batteries), soit il capture de l’énergie dans l’environnement de l’avion.
Quelle que soit la solution retenue les deux contraintes essentielles de notre cahier des charges sont les suivantes :
– contraintes mécaniques : épaisseur maximale du système « énergie » de 3,2 mm (pour ne pas perturber les écoulements aérodynamiques et fausser la mesure des capteurs), le système devant être fixé à l’extérieude l’avion, de plus le système doit pouvoir s’adapter à des profils mécaniques non plans,
– contraintes électriques : fournir 3 W avec, dans le cas où l’option « récupération d’énergie » serait retenue, 30 s d’autonomie en cas d’intermittence de la source énergétique primaire.

Les réseaux de capteurs sans fil

Notre projet se situe clairement dans le contexte des réseaux de capteurs sans fil. Il nous a donc semblé judicieux, avant de développer lusp avant nos travaux, de nous placer dans une perspective plus générale d’un triple point de vue : architectural, énergétique, et aéronautique. Les spécificités et les limites d’emploi de notre démarche apparaîtront ainsi plus clairement.

Généralités

Les réseaux de capteurs sans fil (Wireless Sensor Networks – WSN) constituent une technologie déjà ancienne (opérationIgloo White de 1968 à 1973 pendant la guerre du Viet Nam) et ce sont les progrès de la microélectronique(densité d’intégration, consommation énergétique, notion de MEMS – Micro Electro Mechanical Systems…) qui ont fait depuis un peu plus d’une dizaine d’années (projets Smart Matter ou Smart Dust du laboratoire CITRIS de l’Université de Berkeley) des réseaux de capteurs sans fil un thème de recherche et développement largement partagé.
Il est en effet devenu envisageable d’intégrer dans un unique objet de taille centimétrique ou millimétrique des fonctions de mesure, de traitement du signal, communication, de gestion de l’énergie, et éventuellement de géo-localisation. Un ou des actionneurs sont également présents dans le cas derobots. Le champ des applications s’en est ainsi potentiellement trouvé étendu à des domaines très divers comme, par exemple, la domotique, le médical, les transports, l’investigation de sites de catastrophes naturelles ou industrielles, les études de migrations animales, ’écologie… sans compter les applications militaires d’instrumentation de terrain entre autres. Comme déjà dit, c’est l’intégration poussée des nœuds des réseaux sans fil qui a permis d’envisager ces applications car elle réduit les coûts de fabrication, permet la mise en place de réseaux incorporant un grand nombre de nœuds, tolère ainsi les défaillances individuelles (redondance globale), et autorise la notion de capteurs abandonnés.
Les enjeux sont ainsi évidents et doubles : pour les laboratoires, il s’agit de travailler sur les verrous (voir plus bas), et pour les entreprises d’identifier à temps les champs d’application les concernant, et corrélativement de fournir des spécifications fonctionnelles appropriées aux laboratoires de recherche.
Les verrous sont bien sûr d’ordre technologique, mais autant le rappeler, également d’ordre applicatif. Pour une entreprise, il nous semble qu’il est encore souvent difficile aujourd’hui d’identifier, dans le cadre d’un modèle économique viable, une application pouvant réellement tirer bénéfice du déploiement und’ réseau de capteurs sans fil fortement intégrés. Il est toutefois certain que ces domaines applicatifs vont émerger, et leur identification est à mener dans le cadre d’une veil le technologique attentive.
Les verrous technologiques sont à décliner en regard des différents niveaux fonctionnels des nœuds ; nous tentons de nous livre r à cet exercice ci-dessous, étant entendu que nous ignorerons les couches logicielles applicatives. Les verrous tiennent pour l’essentiel à la faible taille du nœud et impliquent autonomie énergétique, capacités de mesure, de traitement du signal, et de mémorisation limitées,ainsi que des portées et des débits de communication réduits.

Verrous technologiques

L’énergie

L’énergie constitue sans doute le paramètre pivot autour duquel sera mené le dimensionnement des autres fonctions, au moins dans le cas où une pérennité fonctionnelle minimale est recherchée. D’un point de vue pratique, des sources énergétiques chimiques (batteries, éventuellement rechargeables par capture de l’énergie ambiante – voir plus loin) peuvent dans bien des cas constituer une solution. Toutefois, des considérations liées à la sécurité (feu, explosion), à la température d’utilisation (hautes ou basses), à la pollution chimique (capteurs abandonnés) ou enfin à des durées de vie très longues (et donc à la contrainte du remplacement), peuvent éliminer celles-ci du champ des possibles. Il faut alors avoir recours à la récupération de l’énergie ambiante par capture de flux d’énergie : optique (solaire), mécanique (vibrations, bruit, variations de pressions), électromagnétique (bruit de fonds ou rayonnement dirigé, induction), thermique (gradients)… Le défi réside ici tout d’abord dans la conception d’un transducteur d’énergie efficace (rendement, robustesse, isotropie vis-à-vis du flux à intercepter) avec sou s-jacente la contrainte intrinsèque suivante : plus le nœud sera petit, plus faible sera la quanti té d’énergie capturable. L’utilisation immédiate de cette énergie étant par ailleurs peu robable,p un stockage transitoire est obligatoire, par l’intermédiaire de batteries rechargeables lorsque cela sera possible, sinon par le biais en général de supercondensateurs. Pour desmotifs développés plus loin, la quantité d’énergie stockée devra parfois être connue en temps réel, et son utilisation contrôlée par le biais d’un gestionnaire – sans doute logiciel.

La mesure

La mesure implique la conception de capteurs spécifiques adaptés à l’usage particulier qui est envisagé ici : au-delà d’une évidente faible consommation énergétique en mode actif, le capteur étant susceptible d’être réveillé périodiquement, devra présenter de courts transitoires de mise en fonctionnement et d’extinction. Dans la mesure du possible il devra permettre la mesure de multiples paramètres (pour un accéléromètre par exemple : vitesses de rotation, vibrations anormales, chocs) pour éviter la multiplication des chaînes de mesure. Enfin, dans l’idéal, il devrait trouver dans la grandeur à mesurer l’énergie nécessaire à son propre fonctionnement, voire participer au rechargement des unités de stockage.

Les communications

Les communications sans fil constituent potentiellement un poste énergétique essentiel. Certaines applications peuvent toutefois se contenter de transmettre l’information en différé, en réponse à une sollicitation externe, éventuellement à courte distance. La technologie RFID est alors toute indiquée. Dans lecas où la transmission est à faire en temps réel et à longue distance, la petite taille des nœu ds impliquera une antenne de petite dimension, et donc une porteuse à très haute fréquence, soit une onde dont la propagation sera grandement affectée par les obstacles. Du point de vue de l’énergie, il sera donc tentant de considérer la mise en place d’antennes anisotropes, reconfigurables et à balayage numérique, d’un contrôle de puissance à l’émission, ainsi que l’utilisation des nœuds comme relais intermédiaires, cette solution sauvegardant l’énergie tant au point de vue des nœuds individuels concernés que du réseau dans sa totalité. La taille des trames devra être limitée au strict nécessaire, les débits à transmettre devront rester limités, et une procédure MAC (Medium Access Control) efficace (du point de vue de l’énergie) implémentée. A priori, le niveau des réserves en énergie devra être compatible, en début de transmission, avec la conduite à son terme d’une séquence du protocole, pour ne pas dissiper inutilement l’énergie.

Le routage

Le routage enfin, dans le cas où le point de collecte de l’information n’est pas directement accessible par l’ensemble des nœuds, ne peut pas être conçu sans tenir compte des spécificités d’un réseau de capteurs sans filIl. devra, par exemple, prendre en compte la nécessaire agrégation des données pour éviter la montéere d’informations trop redondantes, les réserves énergétiques des nœuds relais sollicités, l’évolution de la topologie du réseau (soit parce que les nœuds sont mobiles, soit du fait de d éfaillances transitoires ou définitives). Il devra éviter de trop solliciter les nœuds voisins d u point de collecte, par définition portes d’entrées de celui-ci. Plus globalement, ce processus de routage sera à installer dans un réseau qui aura parfois à s’auto-organiser (cas d’un déploiement physique aléatoire des nœuds) et devra sans doute intégrer une fonction de sécuritédans le cas où les nœuds possèdent la fonction de relais radio, et constituent donc autant de points d’entrée dans le réseau rendu ainsi vulnérable.

Les protocoles

Les protocoles permettront la gestion efficace des nœuds. Ces réseaux de capteurs reposeront sur des entités aux capacités hétérogènes. Cette gestion multi-systèmes (capteurs, bornes fixes, …) devra reposer sur des protocoles capables de communiquer entre éléments de manière efficace énergétiquement, mais aussi capables de tenir compte de systèmes fixes (bornes, points d’accès,…) de manière transparent. Ces protocoles devront aussi permettre une adaptation réactive en fonction de l’environnement, permettant de faire transiter les desiderata des consommateurs d’informations vers les capteurs, ou de configurer l’agrégation des données en fonction des besoins.

Gestion des données

La gestion des données permettra une utilisation eficace et pérenne des données. La gestion des données doit être efficace pour n’utiliser que les données importantes (une température en dessous d’un certain seuil n’a pas orcémentf à être diffusée et donc à consommer de l’énergie) ou à choisir les données àprétraiter (choisir la précision en nombre de bits des données à communiquer, par exemple) ou à fusionner (on peut utiliser les nœuds de transfert pour fusionner des données qu’on moyenera par la suite). De plus, la gestion des données doit être pérenne tout en tenant compte dela problématique de la gestion d’énergie. Cette gestion de données doit donc particulièrement tenir compte de l’hétérogénéité et déterminer la capacité de gestion de données des nœuds en fonction de leurs capacités énergétique et de calcul.

Retour sur la question de l’énergie

La contrainte du sans fil s’appliquant aussi bien à la transmission des donn ées qu’à celle de l’énergie, les nœuds d’un réseau de capteurs sans fil doivent également être autonomes énergétiquement, une partie des bénéficesdu sans fil étant perdue dans le cas d’une connexion filaire, même à courte portée, à une source d’énergie. On peut considérer que cette contrainte a, dans une certaine mesure, limité le développement de ces réseaux.
La solution à cette contrainte peut tout à fait pas ser par l’utilisation d’une source interne dont les plus classiques sont les batteries, rechargeables ou non. Elles offrent une forte densité énergétique (seulement dépassée par les espilà combustible si l’on reste dans le domaine des sources “chimiques”). Malheureusement, les progrès en termes de densité énergétique ont été bien plus lents que dans d’autres domaines de l’électronique (telles les performances des circuits intégrés). Ainsi, la partrelative en taille et poids de la batterie dans un système miniaturisé autonome n’a cessé d’augmenter. Paradoxalement (malgré ces lents progrès), la densité d’énergie atteinte se situe dans la décade des explosifs : 0,7 kJ/g pour une batterie lithium ion, 4,6 kJ/g pour le TNT. Ainsi est soulevée la question de la sécurité lors de courts-circuits internes ou externes. D’autres points ne peuvent pas être ignorés, telles les atteintes à l’environnement dans le cas de réseaux de capteurs abandonnés (lost sensors), le coût du remplacement des batteries non rechargeables pour les réseaux pérennes, ou a contrario l’impossibilité physique d’accéder aux nœuds du réseau (et donc de changer les batteries) dans certains cas.
Heureusement, les batteries non rechargeables peuvent être éliminées grâce au concept de capture de l’énergie ambiante qui – au moins dans son principe – permet d’envisager une autonomie illimitée. L’énergie environnementale peut être capturéeau fil de l’eau (energy harvesting) si elle est plus ou moins constamment présente, ou de manière opportuniste (energy scavenging) si elle est intermittente. Dans tous les cas la ressource est souvent limitée et l’énergie est un paramètre dimensionnant du réseau de capteurs, domaine actuellement source de nombreuses innovations. A noter que si le terme énergieest employé ici, la notion de densité de puissance disponibleest souvent plus appropriée pour dimensionner un ystème.
L’énergie est donc alors capturée par un transducteur dont le concept doit maximiser le transfert d’énergie, puis est ensuite souvent stockée pour être finalement utilisée grâce à des convertisseurs qui vont alimenter les circuits chargés des différentes fonctions assurées par le nœud du réseau de capteurs. Dans cette deuxième étape, c’est le rendement de conversion qui doit être privilégié. Le stockage mentionné plus uthaest nécessaire dans le cas de sources d’énergie primaire intermittentes, ou lorsque des appels de puissance importants sont générés lors de l’activation de certaines fonctions. Le stockage peut être assuré par des batteries rechargeables ou des supercondensateurs. Les batteries rechargeables souffrent de certains des défauts déjà présentés plus haut à propos des batteries, avec la contrainte supplémentaire de nécessiter des circuits spécifiques pour gérer efficacement leur charge. Les supercondensateurs pour leur part, sont plus robustes vis à vis de la température, possèdent une durée de vie plus longue, ne soulèvent pas de problèmes lourds vis à vis de l’environnement ou de la sécurité, et présentent des courants d’auto décharge faibles. Toutefois la tension à leurs bornes dépend de leur état de charge et implique donc en aval la présence d’un régulateur de tension.

Applications aéronautiques des réseaux de capteurs

Les réseaux de capteurs sans fil sont candidats à des applications très diverses à bord des avions de transport commerciaux :
– essais en vol,
– services au passager (in-flight Entertainment, accès Internet…),
– logistique (recensement automatique d’équipements de bord tels que les gilets de sauvetage, les galleys…),
– contrôle actif de flux par incorporation de micro c apteurs et micro actionneurs sur certaines surfaces aérodynamiques,
– suivi en continu de vieillissement (Structural Health monitoring – SHM).
Toutefois, quelle que soit l’application, la conception de ces réseaux embarqués sur avion doit prendre en compte un substrat d’exigences commun :
– le remplacement éventuel de centaines ou milliers de piles semble pratiquement et économiquement inenvisageable, ce seul aspect impliquant l’autonomie énergétique des nœuds du réseau,
– pour des raisons similaires, la durée de vie de cessystèmes doit être de l’ordre de celle des avions (au-delà de dix ans),
– certains réseaux seront déployés en environnementévères (températures – de 500°C près des réacteurs, à -60° C en zone non pressurisé – chocs, changements de pression, radiations, humidité, gel…),
– est requise la compatibilité avec la régulation destransmissions radio, ainsi que le respect des normes portant sur la compatibilité électromagnétique (EMC, EMI) le foudroiement et les décharges électrostatiques (ESD),
– de même est nécessaire le respect de diverses normes de certification, telles D0254 and D0178B, et de protection de l’environnement, telles RoHS and REACH,
– la gestion de l’obsolescence, et l’aptitude éventuelle au recyclage en fin de vie ne peuvent pas être ignorées,
– et enfin sont indispensables tolérance aux fautes, et garanties vis à vis de la sécurité et de la sûreté.
Il est à remarquer que parmi les applications envis agées plus haut, celle concernant le SHM est parmi les plus attendues. En effet, si pendant les dernières décennies, l’aéronautique a été un des moteurs de l’économie, le SHM est un esd passages obligés pour décroître les coûts de maintenance dans un contexte où le prix des carburants met une hypothèque lourde sur le futur de l’évolution du trafic aérien.

Énergie solaire et contexte aéronautique :

Pourquoi le solaire ?

Dans les chapitres suivants, il sera démontré que ’utilisation de batteries (même limitée à des batteries rechargeables) à la température typiquement rencontrée à haute altitude par un avion de la gamme Airbus, est inenvisageable. Il est alors nécessaire d’avoir recours à la capture de l’énergie ambiante comme expliqué cidessus-. Parmi les sources possibles, dans la mesure où notre cahier des charges nous permet de n’envisager que les vols de jour, nous avons choisi d’utiliser l’énergie photovoltaïque. En effet, et pour des environnements « habituels », c’est elle qui offre la plus forte densité surfacique (figure I- 3): jusqu’à 5 à 30 mW électriques par cm, en fonction du rendement de la cellule solaire.
Dans le paragraphe qui suit, nous allons donc faire un rapide point de l’utilisation de panneaux solaires sur avions. Pour cela, nous utiliserons largement les données collationnées dans la thèse de doctorat d’André Noth [1], « Design of Solar Powered Planes for Continuous Flight ».

Installation de cellules solaires sur avion :

L’utilisation de l’énergie solaire pour propulser un avion est actuellement un sujet d’actualité avec le projet Solar Impulse, qui a comme objectif de faire effectuer un tour du monde sans escale à un avion solaire piloté. Solar Impulse a effectué son premier vol le 7 avril 2010.
André Noth a lui conçu, fabriqué et fait voler un avion sans pilote, le Sky-Sailor (3,3 m d’enverugure), destiné à des vols de plus de 24 heures, et ne tirant son énergie que de l’énergie solaire. Une partie du surplus d’énergiecapturée de jour est stockée pour le vol de nuit, à la fois sous forme électrochimique, par l’intermédiaire de batteries, et sous forme d’énergie mécanique potentielle, en faisant prendre de jour de l’altitude à l’avion.
Contrairement à notre étude, les altitudes envisagées n’imposent pas de trop basses températures, incompatibles avec un rendement acceptable des batteries rechargeables.
L’énergie solaire est-elle toutefois d’un usage si simple ? Rappelons tout d’abord qu’une cellule solaire convertit un flux de photons en charges électriques et éventuellement en courant, par l’intermédiaire de la création de paires électrons-trous dans la zone de transition d’une jonction PN semi-conductrice. Une description plus détaillée de ce principe est donnée plus loin dans ce document. C’est une source d’énergie à longue durée de vie ne nécessitant pas de maintenance autre qu’un nettoyage éventuel.
Hors de l’atmosphère (référence spectrale dite AM0– Air Mass Zero), le flux de puissance du rayonnement solaire direct est de 1 353W/m2. Au niveau de la mer (AM1.5) il n’est plus que de 1 000 W/m2. Une partie du rayonnement solaire est par ailleurs réfléchie par la surface de la terre et dépend de l’albedo local (rapport de l’énergie réfléchie à l’énergie incidente) : celui-ci varie de 80% pour la neige, à 5-30 % pour l’herbe.
Malheureusement, toute cette énergie optique n’est pas convertible en énergie électrique : en laboratoire, les meilleurs rendements de conversion atteints par des cellules solaires (multicouches en l’occurrence) ne dépassent pas 40%.
L’irradiation dépend de plus– dans notre cas – de la situation géographique de l’avion, de l’heure, de la date, des conditions météorologiques, de l’assiette de l’avion et de la localisation du panneau de cellules sur l’avion. A titre d’illustration, on trouvera figure I-6 le modèle d’irradiance utilisé dans [1]: on constate al très grande dépendance vis à vis de l’heure. La figure I- 7 complète la précédente en récisant,p pour la ville de Lausanne, l’évolution annuelle de l’irradiance max I et de la durée du jour T . La nécessité de max day croiser précisément ces données avec un cahier descharges précisant la puissance requise par la charge s’impose clairement.
Le profil de l’élément mécanique sur lequel est placé le dispositif est également susceptible d’influence grandement la puissance disponible, notamment en début et fin de journée (faible élévation du soleil) et pour des positionnement près du bord d’attaque de l’aile par exemple (figure I- 8) ; au-delà de l’irradiance réduite, celle-ci sera de plus non-uniforme à la surface du panneau, soulevant la question de l’efficacité de la poursuite du point de puissance maximum (voir chapitre suivant). Une question identique se pose dans le cas d’une ombre portée permanente sur une partie du panneau (voir sur la figure I- 2, l’ombre du plan horizontal de la dérive sur les éléments de test xésfi sur le plan vertical).

État de l’art sur le photovoltaïque

Principe de la conversion photovoltaïque

Effet photoélectrique et jonction PN

La conversion de l’énergie solaire en énergie électrique repose sur l’effet photoélectrique, c’est-à-dire sur la capacité des photons à créer des porteurs de charge (électrons et trous) dans un matériau. Lorsqu’un semi-conducteur est illuminé avec un rayonnement de longueur d’onde appropriée (l’énergi des photons doit être au moins égale à celle du gap énergétique du matériau), l’énergie sdephotons absorbés permet des transitions électroniques depuis la bande de valence vers la bande de conduction du semi-conducteur, générant ainsi des paires électron-trou, qui peuvent contribuer au transport du courant (photoconductivité) par le matériau lorsqu’on le polarise[8].
Si on illumine maintenant une jonction PN, les paires électron-trou qui sont créées dans la zone de charge d’espace de la jonction sont immédiatement séparées par le champ électrique qui règne dans cette région, et entraînées dans les zones neutres de chaque côté de la jonction. Si le dispositif est isolé, il apparaît une différence de potentiel aux bornes de la jonction (photo tension); s’il est connecté à une charge électrique extérieure, on observe le passage d’un courant alors qu’on n’applique aucune tension au dispositif. C’est le principe de base d’une cellule photovoltaïque [8].

Modélisation simple d’une cellule photovoltaïque

Une cellule solaire Photovoltaïque est une diode électronique PN de grande surface qui, exposée à la lumière (photons), génère une tension électrique (volts).
Les caractéristiques électriques en convention récepteur de la cellule pour différents éclairements sont données sur la figure ci-dessous.
En convention récepteur, le quadrant IV correspond à un fonctionnement réel en générateur. Classiquement, on utilise pour une cellule photovoltaïque plutôt une convention générateur (on inverse la convention sur le signe ud courant de la figure II-2), on obtient alors la caractéristique suivante : cf. figure ci-dessous:
Le schéma équivalent le plus simple de la cellule hotovoltaïquep à jonction PN idéale comprend une source de courant ILight, qui modélise le courant photoélectrique, associéeàune diode en parallèle qui modélise la jonction P-N dont la polarisation détermine la tension (figure ci-dessous). Un schéma équivalent plus complet d’une cellule solaire photovoltaïque (modèle à une diode) est illustré sur la figure ci-après. Il complète le schéma précédent en introduisant deux résistances Rsh et Rs qui modélisent les défauts dela cellule.

Table des matières

I – Introduction Générale
I.1 Contexte de l’étude
I.1.1 Organisation du projet SACER
I.1.2 Objectifs techniques généraux
I.1.3 Cahier des charges « énergie »
I.2 Les réseaux de capteurs sans fil
I.2.1 Généralités
I.2.2 Verrous technologiques
I.2.2.1 L’énergie
I.2.2.2 La mesure
I.2.2.3 Les communications
I.2.2.4 Le routage
I.2.2.5 Les protocoles
I.2.2.6 Gestion des données
I.2.3 Retour sur la question de l’énergie
I.2.4 Applications aéronautiques des réseaux de capteurs
I.3 Énergie solaire et contexte aéronautique :
I.3.1 Pourquoi le solaire ?
I.3.2 Installation de cellules solaires sur avion :
I.4 Perspectives ouvertes pour la suite de notre étude
II – Récupération d’énergie
II.1 Introduction : Quelle alimentation pour le réseau de capteur sans fils?
II.2 État de l’art sur le photovoltaïque
II.2.1 Principe de la conversion photovoltaïque
II.2.1.1 Effet photoélectrique et jonction PN
II.2.1.2 Modélisation simple d’une cellule photovoltaïque
II.2.1.3 Propriétés du panneau photovoltaïque en générateur
II.2.1.4 Influence de l’éclairement et de la température
II.2.1.5 Rendement de conversion des cellules photovoltaïque
II.2.1.6 Facteurs affectant le rendement
II.2.2 Gisement solaire
II.3 Etude des cellules photovoltaïque à différents températures et irradiations
II.3.1 Les différents technologies de panneaux solaires testés
II.3.2 Conception de l’environnement de test des cellules
II.3.2.1 Système de caractérisation des panneaux
II.3.2.2 Réalisation d’un système d’éclairage artificiel
II.3.3 Etude à différentes températures sous éclairage artificiel
II.3.4 Etude à différentes irradiation sous éclairage artificiel
II.3.5 Etude à différents irradiation sous l’éclairage naturel
II.3.6 Dimensionnement de la surface nécessaire
II.3.7 Choix d’une technologie
II.4 Modélisation des générateurs photovoltaïques
II.4.1 Modélisation du générateurs photovoltaïques
II.5 Conclusion du chapitre
III – Stockage d’énergie
III.1 État de l’art sur le stockage d’énergie
III.1.1 Contexte et problématique
III.1.2 Type de technologie de stockage d’énergie
III.2 Etude des systèmes de stockage d’énergie à différents températures
III.2.1 Etude de l’influence de la température sur l’accumulateur Ni-MH
III.2.2 Etude de l’influence de la température sur les supercondensateurs
III.2.2.1 Supercondensateur fin de chez OptiXtal
III.2.2.2 Supercondensateur BCAP00050 de chez Maxwell
III.2.2.3 Supercondensateur PC10 de chez Maxwell
III.2.3 Choix du système de stockage d’énergie
III.3 Modélisation des supercondensateurs
III.3.1 Modèle à une branche
III.3.1.1 Identification des paramètres du modèle
III.3.2 Résultats
III.3.3 Validation expérimentale
III.3.4 Dimensionnement des supercondensateurs
III.4 Conclusion du chapitre
IV – Gestion de l’énergie
IV.1 Architecture des systèmes existants
IV.1.1 Contexte et problématique
IV.1.2 Architecture classique de différentes chaînes de conversion photovoltaïque
IV.1.2.1 Connexion directe entre le panneau photovoltaïque et la charge
IV.1.2.2 Connexion entre le panneau photovoltaïque et la charge vie un étage d’adaptation
IV.1.3 Etat de l’art des systèmes de gestion de l’énergie pour l’alimentation des réseaux de capteurs sans fils autonomes
IV.1.4 Association entre la source, le stockage d’énergie et la charge pour notre application
IV.2 Architecture proposée
IV.2.1 Etude d’un convertisseur utilisé comme étage d’adaptation
IV.2.2 Mis en place des commandes MPPT
IV.2.2.1 Commande MPPT basée sur la fraction de VCO
IV.2.2.2 Structure du programme de la commande « Hill climbling »
IV.2.3 Etage de sortie régulé en tension
IV.2.4 Validation expérimentale
IV.2.5 Etude de l’influence de la température sur l’architecture
IV.3 Modélisation de l’architecture
IV.3.1 Modèle de l’architecture
IV.3.2 Résultats et validation expérimentale
IV.4 Conclusion du chapitre
V – Conclusion et perspectives
VI – Bibliographie

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