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Le gnrateur photovoltaque autonomeLe gnrateur photovoltaque autonome

Principe de fonctionnement1.Le champ de modules2.Le systme de rgulation3.Le parc batterie

Aptitude au cyclage1.Conservation de la charge, taux dauto-dcharge :2.Capacit des accumulateurs3.

4.

Londuleur (facultatif)5.Le groupe lectrogne6.Larmoire lectrique 7.Comment mesurer les caractristiques dun panneau PV?8.

1.

Principe de fonctionnement

Le gnrateur photovoltaque autonome comprend 5 sous-ensembles :

- Le champ de modules : produit lnergie1.- Le systme de rgulation : gre le systme2.


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- Le parc de batterie :stocke lnergie3.- Londuleur :transforme lnergie (optionnel)4.- Le groupe lectrogne dappoint (optionnel) :fournit une nergie dappoint5.

Shma de principe dun gnrateur autonome :

Londuleur est facultatif si les appareils aliments fonctionnent en courant continu.

Le champ de modules ou panneaux photovoltaques

Le nombre de modules qui constituent le gnrateur est dtermin partir des besoins en nergielectrique du futur utilisateur et des caractristiques climatiques du site : ensoleillement, temprature. Lesmodules utiliss ont une tension nominale suprieure 12 V et fournissent un courant continu maisvariable, ne dpendant que de lensoleillement, de la temprature et des caractristiques de fabrication.Les modules sont connects en parallle pour augmenter le courant, et en srie pour augmenter la tension(24V, 48V,...)

Cest la batterie qui va fixer la tension du systme.

Le systme de rgulation, les rgulateurs

Le rgulateur du gnrateur assure plusieurs fonctions :

- Rgulation de la charge de la batterie par limitation de la tension pour viter les surcharges

- Limitation de la dcharge de la batterie par dlestage de lutilisation, pour viter les dcharges tropprofondes risquant dendommager la batterie.

- Contrle du fonctionnement du gnrateur, par voyants et appareils de mesure : ampremtre, voltmtre,compteur dnergie, enregistreur de donnes .

- Commande des onduleurs et des chargeurs sil y en a.

Les rgulateurs les plus performants possdent les options suivantes :

- Recherche du point de fonctionnement maximum de la charge et de la dcharge de la batterie (MPPT=


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Maximum Power Point Tracking).- Charge 3 tapes : pulse (Bulk), absorption et entretien (float). - Compensation de temprature (un fonctionnement une temprature suprieure la tempraturenominale de 20C et tension constante doublera le courant de charge)

Ces fonctions visent augmenter la dure de vie de la batterie et optimiser son fonctionnement.

charge batterie regulation 3 tapes

Courbe de charge 3 tapes: pulse (Bulk), absorption et entretien (float).

La batterie daccumulateurs

Les caractristiques de lnergie solaire imposent dutiliser un organe de stockage de lnergie lectriquedans les installations autonomes.

Ses fonctions sont les suivantes :

- rpondre au dcalage production/consommation, jour/nuit- permettre une rgulation du systme : l lectricit produite par les modules solaires nest pas constante(fonction de lensoleillement) donc pas toujours utilisable directement par les rcepteurs.


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Les accumulateurs solaires sont des accumulateurs spcialement adapts pour ces applications et sontdiffrents des batteries de dmarrage pour vhicules.

Les plus utiliss sont des accumulateurs stationnaires au plomb (batterie plomb/acide). Llectrolyte estune solution dacide sulfurique ( H2 SO4 ).

Un parc de batterie est constitu dlments de 2, 6, ou 12V. La tension et la capacit dsiressobtiennent par un couplage srie/parallle des lments. La mise en srie augmente la tension de la batterie. La mise en parallle augmente la capacit (Ah) de la batterie.

Exemple : 6 accumulateurs "2V - 100 Ah" en srie = une batterie de 12V - 100 Ah 2 x 6 accumulateurs "2V - 100 Ah" en parallle = une batterie de 12V - 200 Ah

Aptitude au cyclage

Cest le nombre de cycle charge/dcharge que peut supporter une batterie avant une perte donne decapacit. Ce nombre dpend principalement de la profondeur de dcharge et du coefficient de rechargejournalier.

La plupart des accumulateurs solaires sont garantis pour environ 3000 cycles sous rserve duneprofondeur de dcharge journalire limite 7% (soit une dure de vie de 8 10 ans).

Conservation de la charge, taux dauto-dcharge :

Cest laptitude de la batterie conserver sa charge lorsquelle nest pas utilise. Le taux dauto-dchargene doit pas tre suprieur 3% par mois. Il dpend essentiellement de la temprature ( la dchargespontane augmente avec llvation de temprature).

Exemple : Pour une batterie SOLAR le taux dauto-dcharge est de : 2% 5C 2.5% 25C 10% 45C

Capacit des accumulateurs

La capacit dun accumulateur est la quantit dnergie quil peut stocker. Elle est mesure enAmpre-heure (Ah) ou en Watt-heure (Wh) pour une tension dutilisation fixe.

Une consommation de 10 A pendant 10 heures reprsentera un cumul dnergie de 100 Ah.

Attention !Si lappareil consomme 10 A et que le systme a une tension de 12 V, le cumul dnergie de 100 Ah sera quivalent 240Wh.Si lappareil consomme 10 A et que le systme a une tension de 230 V, le cumul dnergie de 100 ah sera quivalent 2300Wh.

Afin de prserver la batterie il ne faut jamais la dcharger compltement. La profondeur de dchargemaximale conseille est de 80%. Aussi, la capacit relle (Cr) de la batterie sera environ 1.25 foissuprieur la capacit utile (Cu).


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La capacit dpendra aussi du courant de charge et de dcharge. Plus ce courant est faible et constant plusla capacit est importante. On dfinit la capacit pour une dcharge ou une charge en 10 heures ( C10 ), en100 heures (C100) etc.

Evolution de la capacit des lments daccumulateurs en fonction du temps de charge :

Exemple:SOLAR 190 :

La SOLAR 190 a une de capacit de 190 Ah en C100 (courant de dcharge ou de charge de 1.9 A pendant100 heures ). Elle aura une capacit de 125 Ah en C6 (courant de charge ou de dcharge de 20.8 Apendant 6 h) et de 200Ah en C240. Par ailleurs, ce courant ne doit jamais tre suprieur 25% de la capacit, cest dire quune batterie de190 Ah ne doit pas tre charge ou dcharge avec un courant suprieur 47.5A.

Londuleur (facultatif)

Londuleur est un appareil permettant de transformer le courant continu en courant alternatif etdalimenter les appareil alternatifs partir de lnergie stocke dans la batterie.

Certains onduleurs ont la particularit dtre rversibles. Cest dire quils sont aussi capables detransformer le courant alternatif provenant dune autre source alternative (groupe lectrogne, rseau,turbine hydrolectrique), en courant continu pour charger la batterie. Si cela nest pas le cas on ajoute unchargeur indpendant.

Le graphique suivant reprsente le rendement type dun onduleur. On remarque que le rendementmaximal (90%) est rapidement atteint.


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Le groupe lectrogne

Le groupe lectrogne est un gnrateur dnergie lectrique utilisant une nergie fossile (gasoil, fioul,gaz).

Il sert de gnrateur dappoint pour alimenter les appareils demandant une trop grande puissance nepouvant tre fournie par londuleur et utiliss ponctuellement (gros lectromnager, outillage..;). Il peutaussi servir recharger la batterie en cas de priode de manque densoleillement trop prolonge ou desurconsommation.

Le mieux est de prvoir un dmarrage automatique du groupe en cas de baisse de tension des batteries(prfrable une alarme visuelle ou sonore), car il est impratif dviter une dcharge profonde desaccumulateurs.


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Larmoire lectrique

Larmoire lectrique relie entre eux les diffrents lments du gnrateur photovoltaque autonome. Ellerassemble les protections rglementaires ncessaires toute installation lectrique (fusibles, disjoncteur,parafoudres ...). Elle doit tre, le cas chant, divise en deux parties :

- Une section TBT (Trs Basse Tension, courant continu 12, 24, 48Vcc) - Une section BT (Basse Tension, courant alternatif 220 Vca)

Comment mesurer les caractristiques dun panneau PV?

Pour mesurer les caractristiques lectriques dun module photovoltaque il faut un ampremtre, unvoltmtre et... du soleil !!!

Commencez par mettre le panneau la lumire.

Pour mesurer la tension circuit ouvert (Uco ou Uoc) du panneau il faut rgler le voltmtre sur tensioncontinue, slectionner le calibre adquat et relier directement les bornes positives et ngatives du moduleau voltmtre.

Pour mesurer le courant de court-circuit(Icc ou Isc) il faut raliser la mme procdure laide dunampremtre ou dune pince ampremtique mesurant le courant continu. Attention si le panneau est enplein soleil il y a un risque quun arc se produise, il est donc prfrable dutiliser une pinceampremtrique qui mesure le courant DC. Si vous faites une mesure lampremtre attention bienslectionner le calibre.

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