le gisement solaire 2 installation photovoltaïque raccordée au réseau (compétence électrique)...

Le gisement solaire 2

Installation photovoltaïque raccordée au réseau (compétence électrique)Version janvier 2011

2PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Potentiel de l’énergie solaire

Bases : Conso mondiale 2007 = 19 000TWhProduction PV rendement 13% soit 130kWh/m².an

Surface installée dansle monde (2007)

9 km

9 km

3

Rayonnement solaire dans le monde en kWh/m².an

2-7

Inconnu

Le soleil : source inépuisable

PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

4

Ensoleillement annuel en France en kWh/m² par an sur une surface horizontale


5

Gisement solaireNature du rayonnement

AM 1,5

AM 0

AM 1

AM 0

AM 1,5

Rayonnement absorbé par l’atmosphère (O2, CO2, H2O…)


6

Composants du rayonnement solaire

Rayonnement Global =Rayonnement direct + Rayonnement diffus + Rayonnement réfléchi *

*( albédo x rayonnement total horizontal)

Rayonnementdirect

Diffusion par les molécules d’air, Diffusion par aérosols

Rayonnement du à l’albedo

Rayonnement diffus


7

Rayonnement en fonction de la météo

Ciel couvert Nuages épars, soleil

Rayonnement diffus principalement Rayonnement direct principalement

Ensoleillement W/m2


8

Station météorologique de Lyon (rayonnement global horizontal)

Un jour d’hiver ordinaire75 % de diffus

Un beau jour d’été 30% de diffus

Heure solaire (h)

Heure solaire (h)


9

Terre2.exe

Le mouvement de la Terre autour du Soleil

La terre tourne autour du soleil en décrivant une ellipse de faible excentricité et de période :365 jours et ¼

Hmax = hauteur du soleil à midi – φ = latitude du lieu


10

Trajectoire annuelle et journalière du soleil (hémisphère nord)

2-4Le soleil: source inépuisable

O

S

N

E

4 h 00

8 h 33 6 h 20

21 décembre

21 septembre

21 juinZénith

21 mars


11

Élé

vati

on

en

deg

rés

par

ra

pp

ort

au

so

l (h

ori

zon

tale

)

Trajectoire du soleil au Lamentin

15° = Latitude du lieu

52° = Hauteur mini (sol) du soleil le 22 décembre

Déclinaison de 23°27’

Masques Solaires


12

Masques SolairesÉ

léva

tio

n e

n

deg

rés

Trajectoire du soleil au Raizet


13

Masques Solaires

Les étapes pour la détermination du masque d’une installation solaire :

1. Repérage de la présence d’obstacles limitant l’ensoleillement 2. Identification de points clefs devant représenter la globalité

des obstacle (courbe enveloppe)3. Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de

ces points4. Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant

au lieu.5. Estimation visuelle du risque de diminution des performances

de l’installation6. Report des mesures dans un logiciel de dimensionnement

(éventuellement)


14

Azimut /SUD en degré

NB : doit se faire en se mettant à l’endroit le plus défavorable pour le capteur

Masques Solaires

Étape N° 1 : Repérage de la présence d’obstacles limitant l’ensoleillement


15

Points clefs

Masques Solaires

Étape N° 2 : Identification de points clefs devant représenter la globalité des obstacles (courbe enveloppe)



16

Masques Solaires

Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points

19°

EST 20°

SUD

SUD EST SUD OUEST



17

Masques Solaires

Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points


18

Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points - Outils de relevé d’angles des points caractéristiques du masque

4-27

Boussoles avec clinomètre

Indicateur de trajectoire du soleil

Masques Solaires


19

Étape N° 4 : Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu

Masques Solaires


20

Étape N° 4 : Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu

Masques Solaires


21

Rayonnement solaire extrêmement variable suivant :

Latitude du site La saison Les conditions météos (nébulosité, poussières, humidité, …) L’heure de la journée (angle/azimut du soleil) Etc.…

Toutefois d’une année sur l’autre le rayonnement solaire reçu reste sensiblement constant

Disponibilité de l’énergie solaire


22

L’énergie récupérée par un capteur plan sera maximum s’il est orienté perpendiculairement au rayonnement direct

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

35°

20°

0°

(Latitude Martinique/Guadeloupe)

Variation de l’énergie solaire reçue en fonction de la saison et pour différentes inclinaisons


23

Ensoleillement maximal au Lamentin :

~1900kWh/m² par an

(Orientation Sud ;

inclinaison 18°)

Les variables du rayonnement solaireIrradiation fonction de l’inclinaison & orientation


24

Ensoleillement maximal au

Raizet : ~2200kWh/m²

par an (Orientation

Sud ; inclinaison 22°)



25

Ci-dessous les facteurs de corrections du gisement solaire (par rapport à une inclinaison de 18° et orientation Sud) selon une inclinaison et une orientation donnée (Latitude du Lamentin Martinique)



26

Pyranomètres, solarimètres, stations météorologiques Mesures satellites Les mesures dépendent des outils et de leur calibrage

Les mesures

Les bases de données existantes Il existe de nombreuses bases de données d’ensoleillement (Meteonorm,

Meteostat, PVGIS, Nasa…) n’affichant pas toutes les mêmes résultats. Plusieurs outils de calcul des effets de l’orientation et de l’inclinaison sont

disponibles sur le web, auprès des fournisseurs, ou dans des logiciels

spécifiques. Attention: toujours considérer une marge d’incertitude

Les variables du rayonnement solaireLes bases de données d’ensoleillement


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La quantité d’énergie solaire annuelle reçue au sol en Martinique est d’environ 1900

kWh/m²/an , ainsi que sur un plan de capteurs solaires orienté au Sud et incliné à 18° (valeur

maximale hors ombres portées par la végétation, les collines environnantes, autres

obstacles…).

La puissance solaire instantanée, varie en Martinique (idem dans le monde) selon

l’inclinaison et l’orientation de 0W/m² à 1000W/m² (parfois plus dans certaines conditions).

Les 3 composantes du rayonnement solaire : direct, diffus, albédo. Le rayonnement direct est

le plus important d’où nécessité d’installer les capteurs solaires dans un endroit sans ombres

portées par la végétation ou autre obstacle.

L’inclinaison et l’orientation ont une influence sur l’énergie solaire reçue dans le plan des

capteurs solaires : se référer au disque solaire

Les points à retenir


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