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Centrale solaire photovoltaïque
Une centrale solaire PV est un ensemble complet d’équipements PV pour transformer la lumière du soleil en électricité, généralement il se compose de cinq éléments principaux : les panneaux PV, les onduleurs, les transformateurs, les câbles et la charge .
Le mécanisme de fonctionnement de notre centrale photovoltaïque au sol le rayonnement du soleil sur les modules photovoltaïques est transformé en courant électrique continu acheminé vers un onduleur. L’onduleur convertit cette électricité en courant alternatif compatible avec le réseau. Un transformateur élève la tension avant l’injection de l’électricité par câble jusqu’au réseau public.
Panneau solaire photovoltaïque
Le champ solaire se compose de modules photovoltaïques interconnectés en série Et/ou en parallèle afin de produire la puissance requise (Figure4). Ces modules sont montés Sur une armature métallique qui permet de supporter le champ solaire avec un angle D’inclinaison spécifique.
Pour chaque champ on peut avoir autant de sorties que de modules, ce que fait qu’on aura besoin de boite de dérivation qui regroupe le tous, Alors cette boite de dérivation fixée sur une structure du montage a comme rôle d’effectuer le connections entre les modules pour obtenir une puissance optimale en sortie.
La boite de dérivation est composée également d’un circuit imprimé sur lequel se trouvent :
– Des diodes Schottky série, placées sur un radiateur, sur chaque entrée, qui empêche aux Batteries de se décharger dans les panneaux.
– Des fusibles de protections qui empêcheront aux batteries de se décharger dans les modules En cas de destruction des diodes antiparallèles.
– Des diodes lumineuses, en parallèle sur chaque fusible de protection. Ces diodes permettant de contrôler individuellement chaque branche de modules. Par exemple une boite à 4 entrées de 24 Volts sera constituée de deux branches de deux modules, il y aura donc deux diodes qui permettront de constater le fonctionnement de chaque branche.
– Une protection parafoudre (Transil ou VDR) en sortie de la boîte. Le câblage de ces boites permet d’avoir une sortie en 12, 24 ou 48 volts selon les modules, elles sont équipées de deux à douze entrées, selon les tensions de sortie. La quantité d’électricité dans l’ensemble des Composants des panneaux PV dépend :
– des besoins en électricité ;
– la taille du panneau ;
– L’ensoleillement du lieu d’utilisation ;
– La saison d’utilisation.
La puissance délivrée par un panneau est importante dans les heures d’ensoleillement maximales, ce qui nécessite un élément de stockage.
Les types de panneaux
Panneaux photovoltaïques orientables
Avec des panneaux orientables, on peut modifier l’inclinaison tous les mois. On utilise généralement ce genre de structure pour des applications au sol ou sur des toits plats. Pour ces systèmes à inclinaison variable, il existe un angle d’inclinaison des panneaux par rapport à l’horizontale, qui permet de maximiser la production d’électricité mensuelle.
Panneaux photovoltaïques fixes
Les panneaux fixes sont installés dans une position fixe tout au long de l’année (azimut et inclinaison). Le rendement optimum est obtenu pour une orientation nord- sud avec une Inclinaison de 15°. Dans cette position, on peut avoir un bon rendement. Si on s’écarte de cette position, le rendement diminue. Cette diminution du rendement peut être calculée en multipliant le rendement obtenu en position optimale par le facteur de correction pour l’orientation et l’inclinaison choisie (ce qu’on appelle le Facteur de transposition qui tient compte de l’orientation et de l’inclinaison FT) .
Panneaux photovoltaïques mobiles ou suiveur solaire
L’objectif du système de panneaux mobiles est de pouvoir suivre le soleil tout au long de la journée. Pour cela, la structure possède deux degrés de liberté : une rotation horizontale pour régler l’azimut et une rotation verticale pour l’inclinaison. Ce système permet aux panneaux photovoltaïques de suivre continuellement la position du soleil pour assurer une production électrique maximum. Ce type de structure permet d’augmenter la production d’électricité par rapport aux panneaux fixes, d’environ 25%.
Principe de fonctionnement d’un panneau solaire
Pour simplifier les choses, voici un petit résumé des étapes qui permettent de produire de l’énergie avec un panneau solaire photovoltaïque :
➤ Les photons viennent frapper les cellules photovoltaïques ;
➤ Les électrons se déplacent alors produisant un courant électrique continu, ce dernier est transformé en courant alternatif grâce aux onduleurs.
Essayons cependant d’aller un peu plus dans le détail. La principale composante d’un panneau solaire photovoltaïque est un module qui permet de transformer l’énergie du soleil en électrique. Ce procède est rendu possible par les cellules photovoltaïques qui compose le module. Chaque cellule est produite a laide Dun matériau semi-conducteur appelé le silicium. Ce matériau a un comportement assez spécifique lorsqu’il est exposé au rayonnement solaire. En effet, la lumière du soleil se compose de photons qui vont venir frapper la surface du panneau solaire photovoltaïque. Ils vont ensuite transmettre l’énergie qu’ils comportent aux électrons du matériau semi-conducteur, ceste à dire le silicium. Les électrons vont alors se mettre en mouvement et ce déplacement produit un coutant électrique continu. Le système permet ensuite d’additionner les quantités d’électricités produite par les différentes cellules qui composent le panneau solaire PV [7].
Onduleur
L’onduleur DC/AC utilisé dans le domaine photovoltaïque converti l’énergie électrique en courant continu provenant du champ photovoltaïque en énergie électrique alternative compatible en tension et en fréquence avec le réseau électrique.
Principe de fonctionnement d’un onduleur photovoltaïque
La fonction de l’onduleur photovoltaïque est de convertir la puissance électrique générée par le Champ photovoltaïque en une puissance électrique alternative compatible avec le réseau électrique. Pour cela, le premier étage d’un circuit électronique recherche le point de fonctionnement ou la Puissance est maximum sur tous les points possibles de fonctionnement (en courant tension continu) En sortie du champ photovoltaïque pour créer une tension continue intermédiaire. Ce système de recherche du point optimum de fonctionnement est appelé système MPPT (pour Maximum PowerPoint Trac King). Puis un deuxième système électronique appelé onduleur convertit la tension continue intermédiaire en tension alternative compatible en tension et en phase avec celle du réseau électrique tout en injection dans le réseau électrique un courant électrique alternatif tel que la puissance injectée égale à celle provenant du champ photovoltaïque, moins les pertes électriques dans l’onduleur. L’électronique de l’onduleur photovoltaïque doit aussi prendre en compte les normes de sécurité en vigueurs, tel que le découplage du réseau électrique en cas d’absence momentanée de celui-ci ou encore éviter l’émission d’harmoniques sur le réseau pouvant perturber le fonctionnement d’appareils électriques sensibles. Une partie du suivi du bon fonctionnement de l’installation photovoltaïque peut aussi être assuré par l’onduleur en enregistrant ou en transmettant sur un serveur les informations de fonctionnement [8].
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Table des matières
INTRODUCTION GENERALE
Introduction
CHAPITRE I : GENERALITÉ
I. PRESENTATION DU THEME
1) Objectifs d’étude
2) Travail demandé
3) Choix de la localité
4) Dimensionnement de la centrale et choix des équipements
5) Evaluation financière et environnementale
6) Limites d’études
II. CHOIX DE LA ZONE D’INSTALLATION
1) Climat
2) L’ensoleillement
3) La connexion au réseau électrique
4) Configuration de la centrale
Conclusion
Introduction
CHAPITRE II : CONSTITUTION D’UNE CENTRALE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE
I. Centrale solaire photovoltaïque
1) Panneau solaire photovoltaïque
2) Les types de panneaux
a. Panneaux photovoltaïques orientables
b. Panneaux photovoltaïques fixes
c. Panneaux photovoltaïques mobiles ou suiveur solaire
3) Principe de fonctionnement d’un panneau solaire
4) Onduleur
5) Principe de fonctionnement d’un onduleur photovoltaïque
6) Charge
7) Transformateur
8) Câbles
II. LES DIFFERENTS INSTALLATIONS PHOTOVOLTAIQUES
1) Installation autonome
a. Système avec accumulateur
b. Système sans accumulateur
2) Installation hybride
3) Installations connectées au réseau
a. Installation directement relie au réseau
b. Installation relie au réseau avec batterie
4) Avantages et inconvénients d’une installation PV
Conclusion
CHAPITRE III : DIMENSIONNEMENT DE LA CENTRALE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE
Introduction
I. DIMENSIONNEMENT
1) Dimensionnement d’un champ PV
a. Dimensionnement d’un générateur photovoltaïque
b. Estimation de la puissance crête de la centrale photovoltaïque
2) Nombre des panneaux en séries d’une sous centrale
3) Nombre des panneaux en parallèles d’une sous centrale
4) Nombre total des panneaux pour la centrale
5) Dimensionnement de l’onduleur
6) Dimensionnement du transformateur
7) Détermination de la superficie de l’installation
8) Détermination de la section des câbles
9) Calculons les sections des différentes étapes de l’installation de notre central photovoltaïque
a. Boite de jonction (panneaux) – Onduleur
b. Onduleur – Transformateur
c. Transformateur – Point d’injection
10) Coûts d’installation
Conclusion
CONCLUSION GENERALE
BIBLIOGRAPHIE
ANNEXES
