Soutenance mémoire
Les cellules photovoltaïques
L’élaboration du système responsable de la détection de la baisse de rendement
Principe de fonctionnement
Le système qui détectera la chute de rendement sera à base d’un microcontrôleur, qui sera programmé pour comparer la valeur théorique de la puissance à la valeur réelle produite pour décider si un nettoyage est nécessaire, le microcontrôleur collectera les données à travers un capteur d’irradiation solaire qui est connecté à une entrée analogique et un capteur INA219 communiquant sur le bus I2C les valeurs de la tension, du courant et de la puissance a la sortie du panneau solaire. Le microcontrôleur détecte la baisse de puissance due à l’accumulation de la poussière en collectant la valeur de l’irradiation, qui est le paramètre d’une fonction qui calcule la puissance théorique et la comparera à la puissance réelle produite, la fonction sera établie préalablement, pour cela un système d’acquisition est utilisé pour collecter les valeurs de la puissance a la sortie du panneau chargé avec une résistance et les valeurs d’irradiation, après cela on traite les données collectées sur Matlab, on tracer la courbe de la puissance en fonction de l’irradiation, et finalement on approxime cette dernière en utilisant l’outil curve fitting disponible sur Matlab pour obtenir une fonction mathématique de la variation de la puissance en fonction de l’irradiation dans les conditions optimales (la surface du panneau est propre), on programme le microcontrôleur utilisé dans le système de nettoyage à relever la valeur de l’irradiation et calculer la puissance théorique qui devra être fournie par le panneau en utilisant la fonction citée préalablement, si la puissance calculée n’est pas conforme à la puissance relevée par le capteur , le microcontrôleur lance une opération de nettoyage.
Le système d’acquisition des données
Pour parvenir à établir le graphe de la puissance en fonction de l’irradiation solaire, il a fallu collecter les données spécifiquement pour le panneau solaire en notre possession qui est de type amorphe de 32cm x10cm et d’un rendement avoisinant 8%, pour cela on a utilisé un système Arduino NANO 3, car ce dernier dispose de plusieurs caractéristiques qui font qu’il est un bon choix pour notre application: ● Une interface USB pouvant communiquer avec un ordinateur facilitant la programmation, la collecte des données et le débogage. ● Le NANO 3 est compacte (43.18 mm × 18.54 mm) et consomme très peux d’énergie (une dizaine de mA quand il est alimenté par 5V), ce qui le rend parfait pour une application alimentée par batterie. ● Différent bus pour adresser des périphériques, notamment ISP pour ajouter une mémoire externe et I2C qui nous servira à communiquer avec des capteurs. ● Le microcontrôleur embarqué dans cette arduino dispose de plusieurs périphériques, dont un ADC de 10 bits. En ce qui concerne le capteur d’irradiation, on a utilisé une photorésistance montée en diviseur de tension avec une résistance de 10 Kohm comme le montre la figure suivante.Ce montage produit une sortie analogique variant de 0V à 5V en fonction de la luminosité ambiante, qui sera traitée par L’ADC du microcontrôleur et stockée dans la mémoire. Le capteur de courant est un ACS712 un capteur de courant à effet hall qui mesure le courant à travers le champ électromagnétique qu’émet le conducteur dans lequel passe le courant, il fournit une valeur analogique qui sera interprétée par le microcontrôleur. La mémoire externe est une carte micro SD utilisée pour sa grande capacité permettant d’enregistrer un grand nombre d’échantillons.Après avoir branché tous les composants du système, programmer le microcontrôleur pour prendre un échantillon de courant, de tension, d’irradiation, et de puissance chaque seconde durant un cycle solaire quotidien et stocker les informations sur la mémoire externe. on récupère les informations qui consistent en plus de 45.000 échantillons de chaque une des grandeurs physiques mesurées sous forme de 4 fichiers:Chaque un des fichiers contient des données sur une des grandeurs mesurées : data1 : L’irradiation, data2 : la tension, data3 : le courant en mA, data4 : la puissance en mW.Le microcontrôleur écrit des fichiers texte contenant les valeurs numériques directement sur la mémoire. Après avoir traité les données sur Matlab on obtient les courbes suivant:Pour constater une baisse de production d’énergie, on compare la puissance instantanée produite avec la valeur que retourne la fonction de la puissance en fonction de l’irradiation du panneau établi dans des conditions exemplaires, et cela pour trancher si le rendement du panneau solaire est suffisant ou procéder à un nettoyage, pour cela on doit tracer la courbe de la puissance en fonction de l’irradiation en extraire sa fonction mathématique et la programmer dans un microcontrôleur pour qu’il puisse calculer la valeur optimale de la puissance à partir de l’irradiation collectée par le capteur d’irradiation et la comparer avec la puissance réelle produite mesurée par le capteur de puissance.
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Guide du mémoire de fin d’études avec la catégorie L’énergie Solaire Thermodynamique |
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Table des matières
Table des figures
Remerciement
Introduction générale
Chapitre 1 : L’énergie solaire
1.Introduction
2.L’effet photoélectrique
3.L’effet photovoltaïque
4.Les cellules photovoltaïques
4.1.Présentation et fonctionnement des cellules photovoltaïques
4.2.Les principales technologies solaires photovoltaïques
4.3.Les détails concernant chaque une des technologies
5.L’énergie Solaire Thermodynamique
5.1.Les systèmes de concentration
5.2.Les différents types de centrale Solaire thermodynamique:Erreur ! Signet non défini.
Chapitre 2 : Les répercussions de l’accumulation de la poussière sur le rendement et la rentabilité des centrales PV et CST
1. L’effet de la poussière sur le rendement des technologies solaire
2. L’étude économique du nettoyage des panneaux photovoltaïque
2.1. Présentation de la station JA
2.2. L’étude économique du nettoyage des panneaux PV de la central JA
Chapitre 3: L’élaboration du system responsable de la détection de la baisse de rendement
1. Principe de fonctionnement
2. Le système d’acquisition des données
3. Approximation des courbes et l’extraction de l’equation mathématique
4. La solution pour réduire le bruits
Chapitre 4 : Le système mécanique de nettoyage
1. Présentation du système
La modification des servomoteurs
Le système de commande
Conclusion
Références
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