systeme de poursuite d'une source de lumiére bi-axial · importants en signe de...

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UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLA Faculté de Nouvelles Technologie de l information et de la Communication partement de l électronique et de lécommunication Mémoire MASTER PROFESSIONNEL Domaine : Sciences et Technologies Filiere: Electroniqe Spéci ali : Instrumentat i on Présenté par: Amrani Abbas Benaichouche Younesse Thème: Soutenu publiquement Le : 23/05/2017 Devant le J ury : Mr.Kadri Salim MAA Prési dent UKM Ouargla Mr. Lakehal Brahim MAA Encadreur/rapporteur UKM Ouargla Mr.otmani Hamza MAA Examinateur UKM Ouargla Année universitaire 2016/2017 Systeme de poursuite d'une source de lumiére bi-axial

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UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLAFaculté de Nouvelles Technologie de l’information et de la Communication

Département de l’électronique et de télécommunication

MémoireMASTER PROFESSIONNELDomaine : Sciences et Technologies

Filiere: ElectroniqeSpécialité : Instrumentation

Présenté par:Amrani Abbas Benaichouche Younesse

Thème:

Soutenu publiquementLe : 23/05/2017

Devant le Jury :

Mr.Kadri Salim MAA Président UKM Ouargla

Mr. Lakehal Brahim MAA Encadreur/rapporteur UKM Ouargla

Mr.otmani Hamza MAA Examinateur UKM Ouargla

Année universitaire 2016/2017

Systeme de poursuite d'une source delumiére bi-axial

Remerciements:

Au terme de ce travail, je tiens à exprimer ma profonde

gratitude et mes sincères remerciements à mon professeur Mr

Lakehal Brahim d’avoir encadrer pour ce projet de fin d’études,

ainsi que pour son soutien, ses remarques pertinentes et son

encouragement. Je remercie également le membre de jury pour

avoir examiner ce travail " Mr. Kadri Salim et Mr. Otmani

Hamza "

Mes remerciements vont aussi à tous mes professeurs,

enseignants et toutes les personnes qui m’ont soutenus jusqu’au

bout, et qui n’ont pas cessé de me donner des conseils très

importants en signe de reconnaissance et je voudrais exprimer

ma reconnaissance envers ma famille et les amis et collègues qui

m’ont apporté leur support moral et intellectuel tout au long de

ma démarche.

Mes plus vifs remerciements s’adressent aussi à tout le cadre

professoral et administratif de L’université de Ouargla Kasdi

Merbah

DEDICACE

Je dédie ce mémoire:À ma très chère mères qui a été la lumière de ma vie

Et Mon pèresBenaichouche et AmraniA toute mes familles et mes grande familles(

), pour tous les efforts et les sacrifices qu’ils me présentent.

Et Mon encadreur Mr.Lakehal Brahim

A tous mes amis.

Pour conclure, je le dédie:A mon classe 2 ème année Master Instrumentation et à tous ce qui

M’ont aimé et m’ont respecté

DEDICACE

Je dédie ce mémoire:À ma très chère mères qui a été la lumière de ma vie

Et Mon pèresBenaichouche et AmraniA toute mes familles et mes grande familles(

), pour tous les efforts et les sacrifices qu’ils me présentent.

Et Mon encadreur Mr.Lakehal Brahim

A tous mes amis.

Pour conclure, je le dédie:A mon classe 2 ème année Master Instrumentation et à tous ce qui

M’ont aimé et m’ont respecté

DEDICACE

Je dédie ce mémoire:À ma très chère mères qui a été la lumière de ma vie

Et Mon pèresBenaichouche et AmraniA toute mes familles et mes grande familles(

), pour tous les efforts et les sacrifices qu’ils me présentent.

Et Mon encadreur Mr.Lakehal Brahim

A tous mes amis.

Pour conclure, je le dédie:A mon classe 2 ème année Master Instrumentation et à tous ce qui

M’ont aimé et m’ont respecté

Introduction général

Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

I-1-Introduction………………………………………………………………………………….....6

I-2-Historique de la filière……………………………………………………………………….....6

I-3-Le rayonnement solaire………………………………………………………………….……..7

I-4-Type de rayonnement…………………………………………………………………………..7

I-4-1-Rayonnement direct.…..……………………. ……………………………………………...7

I-4-2-Rayonnement diffus.……………………..………………………………………………......7

I-4-3-Rayonnement globale..………………………………...………………………………….....7

I-4-4-Rayonnement en Algérie………………………………………..…………………………...8

I-5-La cellule photovoltaïque………………………………………………………….……….......9

I-5-1-Définition…………..…………………………………………………………..……..……...9I-5-2-Principe de fonctionnement…………………………………………………………….……9

I-5-3-Principe physique de l’effet photovoltaïque………………………………………..…….…10

I-5-4-L’effet photovoltaïque et la jonction PN…………………………………….……....……...11

I-5-5-Le rendement d’un panneau photovoltaïque………………...……………..…….……….…12

I-5-5-a-Puissance produite……………………………………………………………….………..12

I-5-5-b-Positionnement…………………………………………………………………………....12

I-6--Mouvement apparent du soleil…………………………………………….……………….....13

Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires

II-1-Introduction…………………………………………………………………..…………….....16

II-2-Position du soleil et orientation de la surface réceptrice……………………………………...16

II-2-1-Position du soleil par rapport a un observateur angle de zénith…………...……………….16

II-2-1-1-Angle de zénith……………………………………………………………..……………16

II-2-1-2-Angle d’azimut…………………………………………………………………………...16

II-2-1-3-Angle extérieur d’argile………………………………………………………………….17

II-2-1-4-Angle d’incidence……………………………………………………………………......17

II-2-2-Orientation de la surface réceptrice………………………………………………………...17

II-2-2-1-Rotation suivant un axe………………………………………………………………..…17

II-2-2-2-Rotation suivant deux axes…………………………………………………………….....18

II-3-État de l’art de la technique de suivi…………………………………………………….……18

II-4-Mécanisme d’orientation…………………………………………………………………......19

II-4-1-Suiveurs actifs …………………………………………………………………………..…19

II-4-2-Suiveur passif………………………………………………………………………………19

II-5-Degrés de liberté de mouvement…………………………………………………………......19

II-5-1-Suiveurs mono-axiaux……………………………………………………………………...19

II-5-2-Suiveurs bi-axiaux……………………………………………………………………….....20

II-6-Type de commande…………………………………………………………………………...20

II-6-1-Analogique…………………………………………………………………………………20

II-6-2-Numérique……………………………………………………………………………….....20

II-7-Différents types de monture ………………………………………………………………….21

II-7-1-Monture al azimutale……………………………………………………………………….21

II-7-2-Monture équatoriale…………………………………………………………………...........22

II-7-3-Composante du système de poursuite…………………………………………..……...…...22

II-7-3-1-Partie commande………………………………………………………………….….......22

II-7-3-2-Partie électronique………………………………………………………………..............23

II-8-Description du système de poursuite……………………………….……………………...…24

II-9-Les avantages et l’inconvénient du système de suivi solaire…………………………….…...24

II-9-1-Les avantages……………………………………………………………………………….24

II-9-2-Les inconvénients…………………………………………………………………………..25

Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire

III-1-Introduction………………………………………………………………………………….28

III-2-Etude des différentes blocs…………………………………………………………………..28

III-2-1-Les capteur………………………………………………………………………………...28

III-2-1-1-Praincipe de fonctionnement……………………………………………………………28

III-2-2-Circuit d'application……………………………………………………………………….28

III-3-Le circuit de commande……………………………………………………………………..29

III-3-1-Définition de la carte Arduino……………………………………………………………..29

III-3-2-Le servomoteur…………………………………………………………………………….30

III-3-3-Le montage…………………………………………………………………………….......31

III-4-Câblage et fonctionnement…………………………………………………………………..31

III-5Lorgigramme………………………………………………………………………………....32

III-6Programmation……………………………………………………………………………….32

Conclusion Générale

Bibliographique

Liste de figure

Remerciement

Liste des Figures

I

LISTE DES FIGURES

Liste des figures N de page

Figure I.1 : Rayonnement solaire 7

Figure I.2 : Composantes du rayonnement global sur un plan horizontal 8Figure I.3: les différentes zones énergétiques dans l’Algérie 8Figure I.4 : Centrale solaire photovoltaïque 9Figure I.5 : Principe de fonctionnement d'une cellule photovoltaïque 10Figure I.6 : Circuit électrique équivalant de la cellule photovoltaïque 10Figure I.7 : la jonction P N 12Figure I.8 : Dépendance des performances d'un panneau PV avec l'angle

d’inclinaison13

Figure I- 9 : Courses particulières du Soleil 14

Figure II.1: Position du soleil par rapport à une surface inclinée 17Figure II.2 : Orientation de la surface réceptrice par rapport à l’axe vertical. 18Figure II.3: Mouvements des suiveurs solaires mono-axiaux 19Figure II.4 : Mouvements des suiveurs solaires bis axiaux 20Figure II.5: Monture al azimutale 21Figure II.6: Monture équatoriale 22Figure II.7: Représentation du système de poursuite 23Figure II.8: Système de poursuite réalisé 23Figure III.1 : Photo – Photorésistance LDR 28

Figure III.2 : Circuit équivalent du notre motage 29

Figure III.3 : carte Arduino 30

Figure III.4 : Servomoteur 31

Figure III.5 : montage moteur avec arduino 31

Figure III.6: organigramme de programme 32

Figure.III. 07: code d’arduino 35

Introduction générale

Introduction Générale

Introduction générale

Le développement technologique de ces dernières décennies a entraîné une croissance

exponentielle de la consommation énergétique mondiale qui, petit à petit, épuise les

principales sources d'énergie (pétrole, gaz et carbone) ; cela se traduit par la nécessité

croissante de créer des sources d'énergies renouvelables. Le développement de la recherche et

de l'innovation de ces dernières années a utilisé de plus en plus le soleil comme source

d'énergie alternative. De ce fait, nous sommes à la recherche d'une efficacité toujours plus

grande des installations de conversion au moyen de technologies en mesure d'améliorer de

façon notable la production d'énergie des modules photovoltaïques en augmentant leur

rendement, comme par exemple grâce à des systèmes électromécaniques et électroniques

suivant la trajectoire du soleil le plus longtemps possible (suiveurs solaires).

L’objectif du présent travail est consacré à la réalisation d’un système de poursuite du lumière

à deux axes. Notre mémoire est organisé de la manière suivante :

Dans le premier chapitre, nous avons présenté en détail un aperçu sur le rayonnement

solaire et la trajectoire apparente du soleil.

Le deuxième chapitre est consacré a une présentation de la trajectoire apparent du

soleil et à la conception et le fonctionnement du système poursuit solaire.

Le troisième chapitre est consacré à la description des composants électroniques et les

étapes de réalisation d'un suiveur solaire.

Chapitre 1

généralité sur l'effet photovoltaïque ettrajectoire solaire

Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

6

I.1. Introduction

Avec l’augmentation de la consommation en énergie sur le monde et le problème

environnementale a cause des ressources fossile, les énergies renouvelables devient

nécessaire a exploité en particulièrement l’énergie solaire parce que la source la plus

abadant, pour cette énergie il s’agit de convertir les rayonnements solaires

directement en électricité (panneaux photovoltaïque) ou en chaleur (capteur

thermique).

Les cellules photovoltaïques sont les constituants des panneaux solaires. C’est une

énergie nouvelle et propre, ce sont leurs principaux avantages et c’est peut-être un bon

moyen contre la pollution qui est souvent la conséquence d’une production d’énergie.

Nous sommes donc intéressés au fonctionnement de ces cellules ainsi qu’à leur

rendement afin de découvrir l’efficacité de ce système.

Dans ce chapitre, nous allons présenter une synthèse sur l’énergie photovoltaïque,

son principe et son rendement énergétique.

I.2. Historique de la filière

Le photovoltaïque, l’une des filières énergétiques les plus emblématiques du

« développement durable », fournira à moyen et à long terme une part significative de

la production mondiale d’électricité, y compris dans les pays industrialisés.

Pendant de nombreuses années le marché de l’énergie photovoltaïque a

essentiellement concerné l’électrification rurale aussi bien pour certaines habitations

isolées ou pour des usages professionnels (refuges, stations de mesure, etc.) que pour

de nombreux villages dans les pays en voie de développement.

Depuis le milieu des années 90 et grâce à l’apparition de l’électronique de

puissance, l’utilisation du photovoltaïque pour des systèmes connectés au réseau a

pris le dessus pour représenter, en 2007, plus de 90% de la puissance photovoltaïque

installée.

Ces applications ne sont généralement pas compétitives avec l’électricité délivrée

par le réseau, leur développement repose donc sur des mécanismes de soutien décidés

Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

par les États en vue de stimuler le mar

la « parité avec le réseau »

I.3. . Le rayonnement solaire

Le rayonnement solaire est un rayonnement thermique qui se propage sous la forme

d'ondes électromagnétiques. En dehors de l'atmosphère terrestre,

éclairement énergétique à peu prés constant et égale à 1367w/m2, appelé de ce fait

constante solaire.

I.4. Types de rayonnements

I.4.1 Rayonnement direct

Le rayonnement solaire direct se définit comme étant

seul disque solaire. Il est donc nul lorsque le soleil est occulté par les nuages

I.4.2 Rayonnement diffus

Dans sa traversée de l'atmosphère, le rayonnement solaire est diffusé par les

molécules de l'air et les particules en su

donc nul que la nuit

I.4.3 Rayonnement global

C'est la somme des deux types de rayonnements direct et diffus.

énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

7

par les États en vue de stimuler le marché et d’accélérer ainsi la baisse des coûts vers

»

Le rayonnement solaire

Le rayonnement solaire est un rayonnement thermique qui se propage sous la forme

d'ondes électromagnétiques. En dehors de l'atmosphère terrestre,

éclairement énergétique à peu prés constant et égale à 1367w/m2, appelé de ce fait

Figure I.1 : Rayonnement solaire [1]

Types de rayonnements

I.4.1 Rayonnement direct

Le rayonnement solaire direct se définit comme étant le rayonnement provenant du

seul disque solaire. Il est donc nul lorsque le soleil est occulté par les nuages

I.4.2 Rayonnement diffus

Dans sa traversée de l'atmosphère, le rayonnement solaire est diffusé par les

molécules de l'air et les particules en suspension. Le rayonnement solaire diffus n'est

I.4.3 Rayonnement global

C'est la somme des deux types de rayonnements direct et diffus.

énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

ché et d’accélérer ainsi la baisse des coûts vers

Le rayonnement solaire est un rayonnement thermique qui se propage sous la forme

d'ondes électromagnétiques. En dehors de l'atmosphère terrestre, il donne un

éclairement énergétique à peu prés constant et égale à 1367w/m2, appelé de ce fait

le rayonnement provenant du

seul disque solaire. Il est donc nul lorsque le soleil est occulté par les nuages

Dans sa traversée de l'atmosphère, le rayonnement solaire est diffusé par les

spension. Le rayonnement solaire diffus n'est

Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

Figure I.2 : Composantes du rayonnement global

I.4.4 Rayonnement en Algérie

L'Algérie possédant un gisement solaire important, de part son climat, la puissance

solaire maximale en tout point de notre pays est d'environ 1Kw/m2. L'énergie

journalière maximale moyenne (ciel clair, mois de Juillet) dépasse les 6Kw/m2 et

l'énergie annuelle maximale en Algérie est de l'ordre de 2500 KW/m2 [3]. La carte ci

dessous représente les différentes zones énergétiques de l'Algérie.

Figure I.3: les différentes zones énergétiques dans l’Algérie [4]

énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

8

: Composantes du rayonnement global sur un plan horizontal

Algérie

L'Algérie possédant un gisement solaire important, de part son climat, la puissance

solaire maximale en tout point de notre pays est d'environ 1Kw/m2. L'énergie

journalière maximale moyenne (ciel clair, mois de Juillet) dépasse les 6Kw/m2 et

'énergie annuelle maximale en Algérie est de l'ordre de 2500 KW/m2 [3]. La carte ci

dessous représente les différentes zones énergétiques de l'Algérie.

I.3: les différentes zones énergétiques dans l’Algérie [4]

énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

sur un plan horizontal [2]

L'Algérie possédant un gisement solaire important, de part son climat, la puissance

solaire maximale en tout point de notre pays est d'environ 1Kw/m2. L'énergie

journalière maximale moyenne (ciel clair, mois de Juillet) dépasse les 6Kw/m2 et

'énergie annuelle maximale en Algérie est de l'ordre de 2500 KW/m2 [3]. La carte ci-

I.3: les différentes zones énergétiques dans l’Algérie [4]

Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

I.5. La cellule photovoltaïque

I.5.1 Définition

C’est un panneau sur lequel on dispose des cellules photovoltaïques. Une

photovoltaïque est un assemblage de divers composants qui permettent à un semi

en l’occurrence le silicium, de transformer le rayonnement solaire en électricité. Les

conducteurs en métal, se trouvant en dessous et au dessous de la couch

chargent alors de transmettre le courant pour consommation

Figure I.4

I.5.2 Principe de fonctionnement

La cellule photovoltaïque est le composant électronique à la base des installations

produisant l’énergie électrique à partir du rayonnement solaire. Elle fonctionne selon le

principe de l'effet photoélectrique. Plusieurs cellules sont reliées entre elles pour former ce

qu’on appelle un module solaire photovoltaïque, par la suite, plusieurs

regroupés pour former une installation ou même une centrale solaire photovoltaïque

La conversion directe de l'énergie solaire en électricité se fait par l'intermédiaire d'un

matériau semi-conducteur -généralement le silicium que l’on trouve en abondance sur Terre

(extrait de la silice compris dans le sable). Lorsque les photons sont abso

énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

9

La cellule photovoltaïque

C’est un panneau sur lequel on dispose des cellules photovoltaïques. Une

photovoltaïque est un assemblage de divers composants qui permettent à un semi

en l’occurrence le silicium, de transformer le rayonnement solaire en électricité. Les

conducteurs en métal, se trouvant en dessous et au dessous de la couch

chargent alors de transmettre le courant pour consommation.

Figure I.4 : Centrale solaire photovoltaïque

I.5.2 Principe de fonctionnement

La cellule photovoltaïque est le composant électronique à la base des installations

l’énergie électrique à partir du rayonnement solaire. Elle fonctionne selon le

principe de l'effet photoélectrique. Plusieurs cellules sont reliées entre elles pour former ce

qu’on appelle un module solaire photovoltaïque, par la suite, plusieurs

regroupés pour former une installation ou même une centrale solaire photovoltaïque

La conversion directe de l'énergie solaire en électricité se fait par l'intermédiaire d'un

généralement le silicium que l’on trouve en abondance sur Terre

(extrait de la silice compris dans le sable). Lorsque les photons sont absorbés par un matériau

énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

C’est un panneau sur lequel on dispose des cellules photovoltaïques. Une cellule

photovoltaïque est un assemblage de divers composants qui permettent à un semi-conducteur,

en l’occurrence le silicium, de transformer le rayonnement solaire en électricité. Les

conducteurs en métal, se trouvant en dessous et au dessous de la couche de silicium, se

La cellule photovoltaïque est le composant électronique à la base des installations

l’énergie électrique à partir du rayonnement solaire. Elle fonctionne selon le

principe de l'effet photoélectrique. Plusieurs cellules sont reliées entre elles pour former ce

qu’on appelle un module solaire photovoltaïque, par la suite, plusieurs modules sont

regroupés pour former une installation ou même une centrale solaire photovoltaïque.

La conversion directe de l'énergie solaire en électricité se fait par l'intermédiaire d'un

généralement le silicium que l’on trouve en abondance sur Terre

rbés par un matériau

Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

10

semi-conducteur, ils cèdent toute leur énergie aux atomes appartenant à la jonction PN, ceci

donne naissance à plusieurs paires électrons/trous. Le nombre de paires e/t formées dépend de

l’énergie des photons incidents et du matériau utilisé.

I.5.3 Principe physique de l’effet photovoltaïque

Le courant est produit par le mouvement des électrons. Lorsqu’un photon (particule

électromagnétique composant, entre autres, la lumière) frappe le semi-conducteur, un électron

est arraché, laissant place à un espace libre. Dans un environnement normal, l’électron libre

retrouve un trou et rien de tangible ne se produit. La cellule photovoltaïque est composée de 2

pôles (la couche en semi-conducteur est donc composée de 2 strates), l’un négatif, l’autre

positif, comme une pile.[6]

Figure I.6 : Circuit électrique équivalant de la cellule photovoltaïque

Figure I.5 : Principe de fonctionnement d'une cellule photovoltaïque [5].

Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

11

�=I�� − I�

�� = ��(���� − 1)

� = ��� − ��(���� − 1)

U : tension. UT : KT/q tension thermique.

K : 1.38 x 10 -23 constant de Boltzmann.

q: 1.602 x 10 -19 charge de l’électron.

T : température absolue en k.

�� : Courant de saturation de la diode.

��h : Photo courant.

Lorsque les photons frappent continuellement le semi-conducteur, il se produit un

mouvement continu d'électrons grâce à l'action des photons par les photons : on obtient donc

du courant continu. Deux couches de conducteurs recouvrent le dessus et le dessous du

silicium. Vu que la lumière doit pouvoir passer, il s’agit d’une grille pour le dessus de la

couche, ce qui explique l’apparence gaufrée des panneaux solaires. En dessous, il s’agit d’une

plaque métallique. La cellule photovoltaïque est recouverte d’une couche antireflet (souvent

en phosphore) afin de maximiser la pénétration des photons

I.5.4 L’effet photovoltaïque et la jonction P N :

Une cellule photovoltaïque est basée sur le phénomène physique appelé effet

photovoltaïque qui consiste à établir une force électromotrice lorsque la surface de cette

cellule est exposée à la lumière [7]. La tension générée peut varier entre 0.3 V et 0.7 V en

fonction du matériau utilisé et de sa disposition ainsi que de la température de la cellule et du

vieillissement de la cellule. La figure1.7 illustre une cellule photovoltaïque (PV) typique où sa

constitution est détaillée.

Une cellule PV est réalisée à partir de deux couches de silicium, une dopée P (dopée au

bore) et l’autre dopée N (dopée au phosphore) créant ainsi une jonction PN avec une barrière

de potentiel. Lorsque les photons sont absorbés par le semi-conducteur, ils transmettent leur

énergie aux atomes de la jonction PN de telle sorte que les électrons de ces atomes se libèrent

et créent des électrons (charges N) et des trous (charges P). Ceci crée alors une différence de

potentiel entre les deux couches. Cette différence de potentiel est mesurable entre les

Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

12

connexions des bornes positives et négatives de la cellule. A travers une charge continue, on

peut en plus récolter des porteurs.

Figure I.7 : la jonction P N

I.5.5 Le rendement d'un panneau photovoltaïque

I.5.5.a Puissance produite

Le rendement d'un panneau solaire photovoltaïque dépend des technologies utilisées lors

de sa fabrication. Il existe plusieurs types dont les plus connus sont les panneaux PV à base de

cellules en Silicium poly cristallin, Silicium monocristallin, Silicium amorphe, les cellules

multi-jonctions, etc. Chacune de ces technologies présente des avantages et des inconvénients.

En particulier, le rendement, qui est généralement le critère de choix, dépend des conditions

climatiques du lieu d'installation (dans les régions caractérisées par des températures élevées,

les systèmes au Silicium amorphe sont préférés à ceux au mono ou poly cristallin) [8]

I.5.5.b Positionnement

Comme mentionné auparavant, l'énergie fournie par le panneau PV dépend fortement de

la quantité d'éclairement solaire absorbée par ce dernier. Cette quantité dépend de l'orientation

du panneau par rapport au soleil. Pour collecter le maximum d'énergie, le panneau PV doit

être constamment orienté perpendiculairement aux rayons solaires [9].

Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

13

Figure I.8 : Dépendance des performances d'un panneau PV avec l'angle d’inclinaison

I.6 Mouvement apparent du soleil

Au cours de la journée, on voit le Soleil décrire une trajectoire circulaire, plus ou moins

haute suivant la date (l'axe de rotation étant toujours le même). La direction du lever et du

coucher du Soleil, sa hauteur à midi ainsi que la durée de la journée varient au cours de

l'année

Le mouvement apparent du soleil dans le ciel au cours d‘une journée provient de la

rotation de la Terre (sur elle-même). Cependant, l‘étude de ce même mouvement apparent

au cours de l‘année fait apparaître un décalage qui provient de la révolution de la

trajectoire de la Terre (autour du soleil). L‘étude de ce mouvement apparent peut donc

aboutir à un modèle « Jour-Nuit » ou un modèle « Saisons ».

Dans la pratique, la course exacte du Soleil dans le ciel varie tout au long de l'année

figure (I-9) [10].

La trajectoire apparente du Soleil dans le ciel se modifie donc au cours des saisons.

Elle est la plus courte au solstice d‘hiver (21 décembre); le Soleil se lève pratiquement au

Sud-Est et se couche pratiquement au Sud-Ouest et la plus longue au solstice d‘été (21 juin);

le Soleil se lève pratiquement au Nord-Est et se couche pratiquement au Nord-Ouest. Pour

aux équinoxes de printemps et d‘automne que le Soleil se lève exactement à l‘Est et se

couche exactement à l‘Ouest [10].

La durée de la journée évolue au fil de l‘année. Dans les régions tempérées, elle est la plus

courte à la date du solstice d‘hiver et la plus longue à la date du solstice d‘été.

Quand le Soleil reste longtemps levé et culmine haut dans le ciel, il chauffe davantage le sol :

c‘est la saison chaude. À l‘inverse, quand les journées sont courtes et que le Soleil reste

assez bas, c‘est la saison froide. Ce résultat est bien la combinaison de deux éléments :

l‘inclinaison des rayons du Soleil qui frappent la Terre à un endroit donné et la durée de cette

exposition.

Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

À la date des équinoxes,

soleil est pratiquement égale à

la nuit.

Les dates des solstices et

l‘hémisphère Nord, elles se si

d‘automne) ; 21 décembre (solstice

(solstice d‘été).

Figure I- 9 :

énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

14

la durée de la journée mesurée entre le cou

à 12 heures. Il y a alors égalité entre la durée

des équinoxes changent légèrement d‘une ann

se situent autour des dates suivantes : 21 se

(solstice d‘hiver) ; 21 mars (équinoxe de print

9 : Courses particulières du soleil

énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire

ucher et le lever du

rée du jour et celle de

nnée à l‘autre. Dans

eptembre (équinoxe

rintemps) ; 21 juin

Chapitre 2

Etude des différents suiveurs solaires

Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires

16

II.1. Introduction

Un tracker solaire ou suiveur de soleil est un système utilisant le principe de

stat. C'est une structure portante qui permet d'orienter des panneaux solaires afin

d'en augmenter la productivité.

Son principe de fonctionnement est de s'orienter vers le soleil tout au long de

la journée, ce qui a pour effet d’augmenter la production d’énergie de manière

substantielle. En effet, la position du soleil varie constamment, à la fois pendant

la journée, mais aussi pendant les différentes périodes de l’année. Le tracker

permet ainsi de placer au mieux le panneau par rapport au positionnement du

soleil (perpendiculaire au rayonnement si possible).[11]

Suivre le soleil peut se faire sur deux axes : en azimut (d'est en ouest, à mesure

de l'avancée de la journée) et en hauteur (selon la saison et, de nouveau, l'avancée

de la journée). L'idéal est d'utiliser un tracker à deux axes, mais il en existe aussi

avec un seul (typiquement avec un suivi seulement en azimut, l'angle par rapport

au sol étant fixé selon l'optimum local, qui dépend de la latitude. [11]

II.2. Position du soleil et orientation de la surface réceptrice

II.2.1 Position du soleil par rapport à un observateur

L’énergie solaire que reçoit une surface est régie uniquement par des lois

astronomiques et géométriques. Ces dernières faisant intervenir la latitude de lieu,

la déclinaison solaire, l’heure du jour et enfin l’orientation de la surface réceptrice.

La position du soleil dépend du temps solaire, du numéro du jour et de l’année,

elle est exprimée par différents angles :

II.2.1.1 Angle de zénith :

C’est l’angle entre la verticale d’une surface et le rayon du soleil.[12]

II.2.1.2 Angle d’azimut :

C’est l’angle sur le plan horizontal mesuré à partir du sud avec la projection

horizontale des rayons directs du soleil. Il est également donné comme angle entre le

méridien local et la projection de la ligne de la vue du soleil dans le plan horizontal.

[12]

Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires

17

II.2.1.3 Angle extérieur d’azimut:

C’est l’angle mesuré à partir du sud sur le plan horizontal avec la projection

horizontale de la normale sur la surface, il est également donné comme angle entre

le méridien local et la projection horizontale de la normale avec la surface. [12]

II.2.1.4 Angle d’incidence :

C’est l’angle entre le rayon solaire direct et la normale extérieure du la surface

du plan. [12]

Figure(II.1): Position du soleil par rapport à une surface inclinée

II.2.2 Orientation de la surface réceptrice

La position du soleil dans le ciel change tout au long du jour et de l’année.

Pour une surface : Suivre le mouvement apparent du soleil équivaut à orienter cette

surface par la rotation de ses axes. [13]

II.2.2.1 Rotation suivant un axe

Certains types de collecteur à concentration fonctionnent avec la rotation autour

d’un seul axe, il existe deux modes Axe vertical et inclinaison fixe de la surface Ce

mode utilise une surface orientable avec une pente extérieure fixe β et l’angle

extérieur d’azimut variable γ. Tournant autour d'un axe vertical comme montré sur la

figure II.2 Pour ce cas, le rayonnement solaire est maximum quand γ = γѕ.

Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires

18

Figure II.2 : Orientation de la surface réceptrice par rapport à l’axe vertical.

Axe horizontal et surface parallèle à l'axe : Pour ce deuxième mode, la surface

Tourne autour d'un axe simple qui est toujours parallèle à la surface.

II.2.2.2 Rotation suivant deux axes :

Le collecteur tournant autour de deux axes (bi-axiales), dans ce cas l’ouverture du

collecteur sera toujours normale au soleil, par conséquent l'angle d'incidence est zéro

tout le long de la journée.

Cette rotation est toujours exigée pour des collecteurs qui suivent le déplacement

du soleil à tout moment de la journée. Cela signifie que le collecteur devra être

placé sur une monture permettant de suivre le mouvement du soleil.

II.3 Etat de l'art des techniques de suivi

Le développement technologique de ces dernières décennies a entraîné une

croissance exponentielle de la consommation énergétique mondiale qui, petit à petit,

épuise les principales sources d'énergie (pétrole, gaz et carbone) ; cela se traduit par la

nécessité croissante de créer des sources d'énergies renouvelables. Le développement

de la recherche et de l'innovation de ces dernières années a utilisé de plus en plus le

soleil comme source d'énergie alternative ; par conséquent, nous assistons à une

croissance constante du marché de l'énergie photovoltaïque. De ce fait, nous sommes

à la recherche d'une efficacité toujours plus grande des installations de conversion au

moyen de technologies en mesure d'améliorer de façon notable la production d'énergie

des modules photovoltaïques en augmentant leur rendement, comme par exemple

grâce à des systèmes électromécaniques et électroniques suivant la trajectoire du

soleil le plus longtemps possible (suiveurs solaires). [14]

Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires

19

II.4 Mécanisme d'orientation

II.4.1 Suiveurs actifs:

Un système solaire actif suit la course du soleil automatiquement ou manuellement

afin de capter un maximum de rayons. Certaines technologies doivent impérativement

suiveur le soleil pour fonctionner, notamment les concentrateurs parabolique. Il existe

de très nombreux système de suiveur solaire.

II.4.2 Suiveurs passifs:

En cas de mises en mouvement par des phénomènes physiques autonomes ne

nécessitant pas d'énergie électrique.

II.5 .Degrés de liberté de mouvement

II.5.1 Suiveurs Mon axiaux :

Ils disposent d'un seul degré de liberté et tournent autour d'un seul axe. [14]

Figure II.3: Mouvements des suiveurs solaires mono-axiaux

Cette catégorie se compose de différents types de suiveurs :

Les suiveurs de tilt: l'axe de rotation est est-ouest. [14]

Les suiveurs d'oscillation: l'axe de rotation est nord-sud. [14]

Les suiveurs d'azimut: ils disposent d'un degré de liberté avec un axe vertical

zénith-nadir. [14]

Suiveurs à axe polaire : ils se déplacent sur un seul axe incliné par rapport au

sol et pratiquement parallèle à l'axe de rotation terrestre, en garantissant

l'efficacité maximum possible avec un seul axe de rotation. [14]

Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires

20

II.5.2 Suiveurs Bi axiaux :

Ils disposent de deux degrés de liberté grâce auxquels l'axe perpendiculaire

aux panneaux photovoltaïques est aligné parfaitement et en temps réel avec les

rayons du soleil, au détriment en revanche d'une plus grande complexité de

construction. [14]

Figure II.4 : Mouvements des suiveurs solaires bis axiaux

Cette catégorie se compose de différents types de suiveurs :

Les suiveurs azimut-élévation: grâce à un PLC de contrôle, ils suivent le

soleil quel que soit sa position dans le ciel ; ils sont équipés d'une monture de

type al azimutal composée d'un axe principal vertical par rapport au sol et d'un

axe secondaire perpendiculaire à celui-ci. [14]

Les suiveurs tilt-oscillation: grâce à un PLC de contrôle, ils suivent le soleil

quel que soit sa position dans le ciel ; ils sont composés d'un axe principal

parallèle au sol et d'un axe secondaire généralement perpendiculaire à celui-ci.

[14]

II.6.Type de commande

II.6.1 Analogiques :

La commande est générée en fonction des informations fournies par un capteur

qui identifie la position du point le plus lumineux dans le ciel

II.6.2 Numériques :

La commande provient d'un microprocesseur qui, à l'aide de tableaux

mémorisés, connaît à tout moment la position du soleil dans le ciel.

Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires

21

La plupart des suiveurs ou des crackers solaires sont alimentés par des moteurs

électriques à courant continu ou triphasés à courant alternatif ; si l'on considère

que le système comporte généralement une faible vitesse de rotation, il est

souvent nécessaire d'utiliser un réducteur pour diminuer la vitesse du moteur à un

niveau acceptable permettant de garantir un "suivi" correct.

Le choix du système de suivi dépend de nombreux facteurs, qui incluent les

dimensions et les caractéristiques de la structure et du lieu d'installation, la

latitude, les conditions météorologiques et les conditions climatiques.

II.7.Différents types de montures

II.7.1 Monture al azimutale

La monture al azimutale est mobile autour de deux axes perpendiculaires, l’un

vertical l’autre horizontal. Le panneau solaire tourne autour d’un axe horizontal

porté par une

Monture qui elle même tourne autour d’un axe vertical. Ce système est

couramment utilisé pour les radars, les cinéthéodolites, les canons anti-aériens

La rotation autour de l’axe horizontal assure la poursuite en hauteur (de haut

en bas), en d’autres termes la normale du capteur solaire suit la hauteur angulaire

du soleil.

Alors que l’autre axe assure le déplacement en azimut (de gauche vers la

droite). Cette disposition très simple ne pose pas de problèmes mécaniques

particuliers.

Les mouvements en hauteur et en azimut sont difficiles à coordonner et le coût

du système est exorbitant à cause de l'apport de deux moteurs, donc d’une

consommation en énergie beaucoup plus importante. [15], [16]

Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires

22

Figure II.5: Monture al azimutale

II.7.2 Monture équatoriale

La monture équatoriale est la monture idéale pour assurer un suivi sidéral. Elle

emploie une rotation autour d’un axe parallèle à l’axe polaire du globe terrestre

(mouvement en angle horaire), et un axe orthogonal au précédent (mouvement en

déclinaison).

Cette solution est plus délicate sur le plan mécanique, mais le mouvement

autour de l’axe polaire est pratiquement uniforme au cours de la journée. Donc la

poursuite du soleil est grandement facile. [15], [16]

Figure II.6: Monture équatoriale

II.7.3 Composante du système de poursuite

Le système de poursuite se compose essentiellement de deux parties :

II.7.3.1 Partie commande

Chapitre II

Cette partie s’appuie sur une commande par un micro

programme

Transmet périodiquement des signaux à partir de l’unité centrale vers le

moteur électrique (vérin).

La durée du signal permet d’activer le moteur qui oriente le concentrateur d’un

angle de rotation correspondant à cette durée pour le positionner en face du soleil

II.7.3.2 Partie Electronique

Cette partie électronique repose sur des systèmes qui

des ordres envoyés par l’ordinateur, leur conversion en signaux électriques et leur

transmission au système mécanique articulé, ainsi que l’activation du monteur

(vérin). Cette opération assure que le rayonnement solaire soit toujo

perpendiculaire au concentrateur.[

Figure II.

Etude des différents suiveurs solaires

23

Cette partie s’appuie sur une commande par un micro-ordinateur. Le

Transmet périodiquement des signaux à partir de l’unité centrale vers le

La durée du signal permet d’activer le moteur qui oriente le concentrateur d’un

angle de rotation correspondant à cette durée pour le positionner en face du soleil

.7.3.2 Partie Electronique

Cette partie électronique repose sur des systèmes qui permettent la réception

des ordres envoyés par l’ordinateur, leur conversion en signaux électriques et leur

transmission au système mécanique articulé, ainsi que l’activation du monteur

(vérin). Cette opération assure que le rayonnement solaire soit toujo

perpendiculaire au concentrateur.[16]

Figure II.7: Représentation du système de poursuite

des différents suiveurs solaires

ordinateur. Le

Transmet périodiquement des signaux à partir de l’unité centrale vers le

La durée du signal permet d’activer le moteur qui oriente le concentrateur d’un

angle de rotation correspondant à cette durée pour le positionner en face du soleil

permettent la réception

des ordres envoyés par l’ordinateur, leur conversion en signaux électriques et leur

transmission au système mécanique articulé, ainsi que l’activation du monteur

(vérin). Cette opération assure que le rayonnement solaire soit toujours

Chapitre II

Figure II.

II.8.Description Du Système De Poursuite

Notre système de poursuite contrôle le mouvement d’un module

moyen d’un programme informatique. Le module est orienté à l’aide de deux axes

pour suivre automatiquement le soleil sur une trajectoire bien définie grâce à

‘l’équation du Optimisation du rendement d’un système photovoltaïque par poursui

du soleil 303 temps’ traduite en programme sur

Arduino. Notre système de commande est schématisé par la figuré (II.4)

Il est constitué de deux parties: la partie commande et la partie opérative

La partie opérative comporte

corrige l’écart quotidien, l’autre suit la variation du point du lever du soleil par

rapport au zénith, borné entre +23,45° et

La partie commande comporte une carte électronique liée au PC à traver

série. Elle constitue l’interface de commande entre le PC et la partie de puissance qui

alimente les vérins au moyen d’une batterie de 12 V

Etude des différents suiveurs solaires

24

Figure II.8: Système de poursuite réalisé.[11]

Description Du Système De Poursuite

Notre système de poursuite contrôle le mouvement d’un module photovoltaïque au

moyen d’un programme informatique. Le module est orienté à l’aide de deux axes

pour suivre automatiquement le soleil sur une trajectoire bien définie grâce à

‘l’équation du Optimisation du rendement d’un système photovoltaïque par poursui

du soleil 303 temps’ traduite en programme sur PC, avec la coopération d’un

. Notre système de commande est schématisé par la figuré (II.4)

Il est constitué de deux parties: la partie commande et la partie opérative

La partie opérative comporte deux articulations actionnées par deux vérins, l’un

corrige l’écart quotidien, l’autre suit la variation du point du lever du soleil par

rapport au zénith, borné entre +23,45° et -23,45

La partie commande comporte une carte électronique liée au PC à traver

série. Elle constitue l’interface de commande entre le PC et la partie de puissance qui

alimente les vérins au moyen d’une batterie de 12 V. [11]

des différents suiveurs solaires

photovoltaïque au

moyen d’un programme informatique. Le module est orienté à l’aide de deux axes

pour suivre automatiquement le soleil sur une trajectoire bien définie grâce à

‘l’équation du Optimisation du rendement d’un système photovoltaïque par poursuite

PC, avec la coopération d’un

. Notre système de commande est schématisé par la figuré (II.4)

Il est constitué de deux parties: la partie commande et la partie opérative.

deux articulations actionnées par deux vérins, l’un

corrige l’écart quotidien, l’autre suit la variation du point du lever du soleil par

La partie commande comporte une carte électronique liée au PC à travers le port

série. Elle constitue l’interface de commande entre le PC et la partie de puissance qui

Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires

25

II.9.Les Avantages et Les inconvénients des systèmes de suivi solaire

II.9.1 Les Avantages:

- Le Systèmes de suivi solaires sont utilisés pour orienter les panneaux

photovoltaïques continuellement vers le soleil et peuvent aider à maximiser

votre investissement dans votre système PV. Ils sont bénéfiques car la position

du soleil dans le ciel va changer progressivement au cours d'une journée et au

fil des saisons tout au long de l'année.

- Avantages à l'aide d'un système de suivi comme celui-ci dépendra

principalement de son placement dans la détermination de la façon dont elle va

augmenter l'efficacité des panneaux. Ils peuvent être utilisés plus efficacement

dans les zones à faible et horizons des endroits qui sont l'ombre libre de l'aube

au crépuscule chaque jour. Tout au long de l'année, le tableau de suivi sera en

mesure d'utiliser l'accès grand ouvert à gagner chaque électron disponible à

partir du soleil.

- De cette façon, la produit d'énergie est à un rendement optimal et de l'énergie

est augmenté l'année. Ceci est particulièrement important dans les mois d'été

avec ses longues journées de soleil pour capturer et quand, à de nombreuses

latitudes du Nord, le soleil se lève dans le nord-est et se couche à l'ouest, pas

d'énergie perdue.

- Pour ceux avec un espace limité, cela signifie qu'un petit tableau ne doit être

installé, un énorme avantage pour les sites plus petits avec seulement une

petite zone de placer des équipements, ils seront en mesure de produire la

production d'énergie maximale, mais il suffit d'utiliser l'un des les petits

systèmes solaires domestiques.

- Le rendement des panneaux photovoltaïques est accru de 30 à 40%

- La surface du parc solaire est réduite tout en gardant le même potentiel

- Le temps de retour sur investissement est réduit

- Amortissement du système en 4 ans (en moyenne). [11]

II.9.2 L'inconvénients:

- Le stand aloïne PV maison kit système est une source très fiable et simple de

la production d'énergie; les panneaux ne se déplacent pas et nécessitent peu

d'entretien. En ajoutant un système de suivi solaire pour vos panneaux

Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires

26

solaires, vous ajoutez des pièces mobiles et des engins qui nécessitent un

entretien régulier de votre système solaire et de la réparation ou le

remplacement des pièces cassées. Si vous êtes contrôlé électroniquement le

traqueur cesse de fonctionner et vous n'avez pas une commande manuelle, une

option vous pouvez choisir au moment de l'achat, vous pouvez placer

manuellement votre tableau à l'énergie solaire au sud afin de s'assurer que

vous allez continuer à capter autant l'énergie solaire l'énergie que possible.

Fixer la matrice en place avec des cordes ou des courroies se trouve sur les

quatre coins de la grille et la cravate sur le poteau ou dans la dalle de béton.

- Un autre inconvénient possible d'être au courant de l'achat d'un système de

poursuite de puissance solaire, est dans la façon dont Programmer votre

service public local de remise PV peut être mis en place. Beaucoup sont basés

sur la taille de la matrice PV dans votre trousse pour la maison et non sur la

production de votre PV, ce qui pourrait signifier moins d'un avantage financier

pour vous. Si vous avez un petit tableau, comme une capacité de 3 Watt, vous

pouvez obtenir des coûts-avantages globalement moins que quelqu'un d'autre

avec un éventail plus large d'une capacité de taille Watt 4-5, même si votre

production d'énergie fonctionne sur plus élevé que la personne en utilisant un

plus large, en raison de l'exposition au soleil a augmenté dans votre région. Le

coût initial d'achat d'un kit à la maison avec un tableau plus petite taille est

moindre, mais vous pouvez recevoir un chèque de remboursement plus faible.

- Nombreux domaines, quoique, commencent maintenant à faire la transition

entre le système des systèmes de puissance nominale d'origine photovoltaïques

pour la production d'énergie à partir du programme d'incitation; chèque avec la

base de données des encouragements de l'Etat pour les énergies renouvelables

et l'efficacité pour plus de détails. Vous pouvez trouver les détails du

programme d'incitation plus en ligne à désireuse. [11]

Chapitre 3

Conception et réalisation d'un suiveursolaire

Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire

28

III.1 Introduction

Dans ce chapitre, on présentera une vue d'ensemble du dispositif expérimental que

nous avons réalisé «Suiveur de lumière Bi-axial à Base des capteurs .Ce système

suiveur est constitué d’une partie mécanique qui sert à supporter le panneau et le

diriger vers le rayonnement perpendiculaire du soleil et également une partie

électronique des photorésistances LDR, un carate microcontrôleur "Arduino " et des

servomoteurs.

III.2 Etude des différents blocs

III .2.1 Les capteur:

Une photo résistance est un composant dont la valeur en Ohms dépend de la

lumière à laquelle il est exposé. On la désigne aussi par LDR (Light Dépendent

Résistor ou résistance dépendant de la lumière)

Figure III.1 : Photo – Photorésistance LDR

III.2.1. 1 principe et fonctionnement :

Un cristal de semi-conducteur à température basse contient peu d'électrons libres.La conductivité du cristal est très faible, proche de celle d'un isolant. Lorsque latempérature du cristal augmente, de plus en plus d'électrons qui étaient immobilisésdans les liaisons covalentes s'échappent et peuvent participer à la conduction.A température constante si le même cristal semi-conducteur est soumis à uneradiation lumineuse, l'énergie apportée par les photons peut suffire à libérer certainsélectrons utilisés dans les liaisons covalentes entre atomes du cristal. Plus leflux lumineux sera intense, plus le nombre d'électrons disponibles pour assurer laconduction sera grand, ainsi la résistance de la LDR est inversementproportionnelle à la lumière reçue la sensibilité la résistance de la LDR estinversement proportionnelle à la lumière.

Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire

29

III.2.2 Circuit d'application :

Ce système basé sur la comparaison des tensions délivrer par des capteurs

photorésistance et envoyer ces tension ver la carte microcontrôleur « Aduino ». Elles

vont être converti dans cette dernière en valeur numérique puis on fait la comparaison

et gère la commande des deux moteurs à fin de rétablir la position d'équilibre entre les

capteurs pour avoir une grande énergie.

Figure III.2 : Circuit équivalent du notre montage

Explication :

R1=R2=R3=1 k ohm .

III.3. Le circuit de commande

III.3.1 Définition de la carte Arduino

Une carte Arduino est une petite (5,33 x 6,85 cm) carte électronique équipée d'un

micro- contrôleur. Le microcontrôleur permet, à partir d'événements détectés par des

capteurs, de programmer et commander des actionneurs, la carte Arduino est donc une

interface programmable. [16]

Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire

30

Figure III.3 : carte Arduino. [17]

Une carte Arduino, comme toutes les cartes à microcontrôleur, permet de piloter un

système de manière interactive à partir du programme que l’on aura défini et mis

dans sa mémoire. Par exemple gérer automatiquement l’ouverture d’une porte de

garage, envoyer un SMS quand le jardin est trop sec et gérer le système d’arrosage à

distance, piloter un nouveau robot. Il faut pour cela associer à la carte Arduino des

capteurs comme capteur de lumière, de température et de position. Et des actionneurs

comme moteurs et pompe, ainsi des organes de sortie comme lampe et chauffage.

On peut associe aussi des circuits de puissance, une alimentation (piles,

panneaux solaire, …), des interfaces de dialogue (boutons, leds,écran,… ), des

interfaces de communication (réseau filaire, réseau sans fil, …).[19]

III.3.2.Le servomoteur

Un servomoteur de modélisme se présente sous la forme d'un petit rectangle avecdeux languettes sur les côtés pour la fixation et un axe décentré avec un bras(interchangeable) pour la liaison mécanique.

Dans ce chapitre, nous allons mettre en œuvre deux petits servomoteur avec une carteArduino / Uno.

Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire

31

Figure III.4 : Servomoteur

III.3.3. Le montage

L'image montre le travail que nous avons fait

Figure III.5 : montage moteur avec arduino

Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire

32

III.4.Câblage et fonctionnement

Le principe consiste à remarquer que la lumière reçue par les trois photorésistances

est identique dès que le capteur (ensemble des trois photorésistances) est orienté dans

l'axe de la lumière. Il faut donc mesurer la lumière reçue par chaque photorésistance

en mesurant la tension à leurs bornes. Cette mesure est réalisée grâce à la connexion

des ports pin 1 à 3 de la carte (ces derniers sont configurés en port analogique voir

figure III.2). Le programme compare ensuite ces tensions ordonnant aux servomoteurs

de pivoter dans la direction de la ou des photorésistances qui reçoivent le moins de

lumière.

III.5.Organigramme :

Avant de passer à la programmation, nous devons réaliser un organigramme quiexplique le déroulement de différente séquences, tant intérieures qu’extérieures(Figure (III.7)), il comportera plusieurs boucles dont la fin d’exécution succèdetoujours à son commencement

non oui

Figure III.6: organigramme de programme

Début

Initialisation

Acquisition Cg.CdCapteur G etD

|Cg – Cd |< Crit

Passer( ne rien faire )Cg – Cd = 0

Tourner à Gauche Tourner à Droit

Crit est un critère pour éviter detourner sens cesse

Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire

33

III.6.Programmation

La carte Arduino uno est une carte programmable, elle peut être programmée

avec le logiciel Arduino représenté dans la figure (III.7).

Nous avons préféré de photographier l’interface du logiciel Arduino dans

laquelle nous avons simulé notre programme.

Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire

34

Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire

35

Figure.III. 07: Code d'arduino

Conclusion générale

Conclusion Générale

Conclusion générale

Le système réalisé est un prototype basé sur un programme Arduino bien

développé qui commande à deux servomoteurs qui assurent le suivi de la trajectoire

d'une source lumineuse. Les tests effectués montrent le bon fonctionnement de notre

système. Ce projet de fin d’étude nous a apporté des nouvelles connaissances dans le

domaine des énergies renouvelables et en particulier l’énergie solaire qui est en plein

essor.

Bibliographique

Bibliographique

Bibliographique

[1] Nia mohamed mémoire magister d'étude comparative des méthodes

d'estimation du rayonnement solaire année 2010.

[2] Amamra mouhammed Salah et Djedidi Yahia mémoire optimisation de la

production d'une génératrice photovoltaïque année 2014/2015.

[3] Mekrelouf Ali et Benyamin abderhmen « étude et réalisation d’un système

suiveur «

[4] Site de media watt (Sahara énergie)

[5] Mlle BENMOHAMMADI Zahra Mémoire de fin d’étude « master » « Etude,

conception et réalisation d'une commande d'un tracker solaire (suiveur solaire)

». Université Sidi Mohammed Ben Abdellah 2013/214

[6] Mlle BENMOHAMMADI Zahra Mémoire de fin d’étude « master » « Etude,

conception et réalisation d'une commande d'un tracker solaire (suiveur solaire)

». Université Sidi Mohammed Ben Abdellah 2013/214

[7] M. Angel Cid Pastor ‘Conception et réalisation de modules photovoltaïques

électroniques/septembre 2007.

[8] National Renewable Energy Laboratory (NREL) 2013 International

Renewable Energy Conference.

[9] Mlle BENMOHAMMADI Zahra Mémoire de fin d’étude « master » « Etude,

conception et réalisation d'une commande d'un tracker solaire (suiveur solaire)

». University Sidi Mohammed Ben Abdellah 2013/214

[10] Ciel et Terre : le mouvement apparent du soleil .html. (Consulté le 04/2015)

[11] Khoudren ismail university kasdi merbah ouargla anne 2013

[12] Mr:bouayed abrrehmen mémoire commande a deux d'un panneau

photovoltaique anne 2014

[13] M.F.khan et R.L.ali mémoire automatique Sun trnching université international

de rabat

[14] Mlle benhmdhammdi zohra mémoire de fin d'étude master "étude conception et

réalisation d'une commande d'un tracker solaire. Université sidi mohammed

ben abdelleh 2013/2014.

[15] Zaghib Ilhem, « Etude et réalisation d’un concentrateur solaire parabolique »,

Université de Constantine, 2005

Bibliographique

[16] Hakim et yazid et younesse chouklat "système electromecanique de pourduite

pour concentration thermique " uiversity de ibn zohr ouzazate morce

[17] Site www.techmania.fr.

[18] Page réalisée pour le site Dev2 par Eerik Wissenz, association Projet du Feu

Solaire. Des réalisations de l’association existent à Cuba, au Mexique, au Mali,

en Inde et en France (Ain, Alpes-Maritimes, Corse, Limousin).

[19] A. Ahmed Azi, « Contribution au développement d'un outil d'aide au

diagnostic de performances des MPPT dans la chaine de conversion

photovoltaïque », Mémoire magister, Université de M’sila, Algérie, 2014.

.

:ملخص

تأثیر سلبي مع المحیط البیئي كما یمكن أيتعتبر الطاقة الشمسیة احد الطاقة الغیر منتھیة و التي لیس لھا

طاقة شمسیة حراریة وطاقة شمسیة فوتونیة بحیث نوجھ دراستنا على : استعمال ھاتھ األخیرة بطریقتین مختلفتین

effet" والتي تستعمل إلنتاج الطاقة الكھربائیة وذلك من خالل ظاھرة فیزیائیة تدعى الطاقة الشمسیة الفوتونیة

photovoltaïque التي تعتمد على التحویل المباشر لألشعة الشمسیة إلى طاقة كھربائیة بواسطة صفیحة "

الشمسیة وھذه األشعةإلىیكون إنتاجھا أقصى عندما تبقى عمودیة بالنسبة األخیرةكھروضوئیة بحیث ھذه

.الصفیحة تركز على محورین لدواران ولھذا أنجزنا برنامج جھاز تتبع مسار الشمس على طول الیوم

" كیلواوم 1" و ثالث مقاومات كھربائیة سعة كل واحدة " Servomoteur" وقد قمنا باستخدام محركین

. ومولد كھربائي و بطاقة أردوینو"LDR"وثالث لواقط حراریة

Résumé:

L’énergie solaire est l’une des ressources d’énergie. Elle est pratiquementinépuisable, n'implique aucun résidu de pollution ou émission de gaz participant àl'effet de serre. Cette énergie peut être utilisée de deux façons : l’énergie solairephotovoltaïque et l’énergie solaire thermique. Dans cette étude l’énergie solairephotovoltaïque, utilisée sous forme électrique à partir d'un phénomène physique quiconsiste à la conversion directe du rayonnement solaire en énergie électrique Noussouhaitant au moyen d’un module PV obtenir un rendement maximal et cela lorsqu'ilest maintenu perpendiculaire aux rayons solaires, mobile suivant deux axes derotation (l’azimut et l’inclinaison). Pour cela nous avons réalisé un programme depoursuite de la trajectoire du soleil le long de la journée à l'aide d'un logiciel Fortran.Nous avons utilisés deux moteurs (servomoteurs), Et trois résistances électriques, lacapacité de chaqu’une d’elle est de « 1 Kilo ohm » et trois capteur photorésistence etgénératrice et une carte Arduino.