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DOSSIER PEDAGOGIQUE Modulo Solaire TP2 17/04/17 Page 1/15
CHARGEUR SOLAIRE
TP N°2
Gestion de l’énergie
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Fiche activité à destination du professeur
Cette activité permet à l’élève de quantifier et d’identifier les flux d’énergie électrique au
travers de la charge ou la décharge de l’accumulateur. Un accent plus particulier est mis sur le
régulateur avec toutes les fonctions de gestion et de protection qu’il propose.
Déroulement de l’activité :




Mettre en fonctionnement le chargeur solaire en choisissant l’un des deux modules ;
Mettre en place une perte électrique en utilisant les lampes présentes sur la machine ;
Relever les puissances de charge et de décharge ;
Estimer le temps d’autonomie sans soleil.
Thèmes abordés :







Capacité d’un accumulateur ;
Consommation d’un effecteur électrique ;
Flux d’énergie pendant une période de charge puis de décharge ;
Utilisation d’énergie de substitution en cas d’insuffisance de l’accumulateur ;
Bilan énergétique ;
Seuil critique d’alimentation.
Transformation de courant continu en alternatif par le biais d’un onduleur.
Durée de l’activité :
2 à 3 heures
Matériel nécessaire :
 Le système chargeur solaire en état de fonctionnement normal ;
 Un ordinateur équipé :
o Du fichier de présentation ;
o Du dossier technique ;
o Power point.
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1. Mise en œuvre.
1.1. Choix du module.
Pour cette activité, on vous demande de mettre en service le module solaire amorphe.
Quels sont les éléments qui vous permettent de faire la différence entre les trois modules solaires
proposés ? Compléter le tableau suivant en indiquant pour chacun d’eux ses caractéristiques
techniques (couleur, rendement, structure …).
Caractéristiques
Module amorphe
Module monocristallin
Module Polycristallin
Module CIGS
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1.2. Position.
Afin d’obtenir une réception optimale du rayonnement solaire, placer le panneau face au soleil
puis incliner le de 45°.
soleil
Vue de côté
Axe horizontal
1.3. Configuration électrique.
En vous aidant des instructions d’utilisation disponibles dans le dossier machine :
o Raccorder le module souhaité
o Fermer les différents disjoncteurs en fonction du besoin et en suivant
l’ordre indiqué.
Vérifier le bon fonctionnement du système par l’intermédiaire du régulateur de charge.
On souhaite créer une perte électrique par l’utilisation d’une charge utilisatrice de l’énergie
raccordée à la prise 2P+T. Repérer à l’aide du dossier machine le disjoncteur nécessaire à
l’alimentation de cette prise. Connecter la charge, enclencher le disjoncteur en question et
vérifier le bon fonctionnement de la charge. Attention le régulateur de charge a la fonction de
couper ou d’autoriser l’alimentation électrique d’actionneurs par le bouton de droite.
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2. Flux d’énergie.
On se propose dans ce chapitre, de suivre le trajet de l’énergie depuis l’entrée dans le système
(énergie solaire) jusqu’à sa sortie (énergie consommée par l’ampoule).
2.1. Cycle de charge.
En vous aidant du diaporama fourni et du synoptique présent dans le dossier technique, indiquer
par des flèches bleues sur le document réponse le flux d’énergie lors de la charge de la batterie
par le biais du module solaire amorphe.
Indiquer pour chaque élément technologique la valeur de la tension d’entrée et de la tension de
sortie.
Module
Module
Module
Module
2.2.
Régulateur de
charge
Charge 12V
Onduleur Quasi-sinus
Batterie
Onduleur Sinus
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Cycle de décharge.
Selon le même principe, indiquer par des flèches jaunes sur le même document réponse le flux
d’énergie consommée par l’ampoule précédemment mise en route.
Indiquer également sur le schéma les valeurs des tensions d‘entrée et de sortie de chaque élément
technologique traversé par cette énergie consommée.
Module
Module
Module
Régulateur de
charge
Charge 12V
Onduleur Quasi-sinus
Batterie
Onduleur Sinus
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2.3. Transformation d’énergie.
La charge mise en œuvre utilise du 230Vca alors que la batterie fournit du 12Vcc. Repérer le
composant permettant de transformer le courant continu en courant alternatif.
A partir de la documentation technique fournie, relever les caractéristiques principales du
composant étudié.
caractéristiques
Tension d’entrée
Tension de sortie
Puissance continue
Rendement maximum
Fréquence
valeur
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Représenter de façon qualitative la courbe de tension d’entrée puis de sortie de l’onduleur
présent.
Tension d’entrée
Tension de sortie
t
t
3. Bilan énergétique.
3.1. Courant de charge.
A l’aide des fiches d’utilisation disponibles dans le dossier machine et en utilisant les fonctions
du régulateur de charge, relever le courant de charge de la batterie et venant du module solaire.
caractéristiques
Courant de charge
Compteur chargement
Remarque : Pour plus de précision, il peut être nécessaire de procéder à la mesure des
courants en utilisant une pince Ampèremétrique TRMS pour courant continu.
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valeur
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3.2. Courant de décharge.
De la même façon, relever le courant de décharge de la batterie due à l’alimentation de
l’ampoule mise en oeuvre.
caractéristiques
Courant sous charge
Compteur déchargement
valeur
Remarque : Pour plus de précision, il peut être nécessaire de procéder à la mesure des courants
en utilisant une pince ampèremétrique TRMS pour courant continu.
3.3. Différence.
L’objectif du modulo solaire est de pouvoir alimenter des actionneurs électriques de façon
autonome et à moindre coût, autrement dit à l’aide de l’énergie solaire totalement gratuite,
non polluante et renouvelable.
De façon à valider la capacité du chargeur solaire à alimenter l’ampoule mise en œuvre,
comparer les deux courants de charge et de décharge.
Trois cas se présentent :
- le courant de charge est inférieur au courant de décharge ;
- équilibre entre les courants de charge et de décharge ;
- le courant de décharge est inférieur au courant de charge.
Indiquer dans quel cas se trouve votre installation et concluez sur la suite à donner quant à
l’alimentation de l’ampoule électrique.
4.
caractéristiques
Différence
Cas 1 : charge < décharge
Cas 2 : charge = décharge
Cas 3 : charge > décharge
valeur
Conclusion
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4. Comparaison des modules

Installer les 3 modules à l’inclinaison et azimut optimaux.

Connecter une charge à l’onduleur d’une puissance de 20W max, de manière a créer
une phase de décharge de la batterie.

Connecter tour à tour les 3 modules et relever la tension du module et le courant
produit par le module.

Calculer la puissance produite par le module.

Calculer le rapport puissance produite / puissance nominale et l’exprimer en
pourcentage.
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5. DOCUMENT REPONSE
1. Mise en œuvre.
1.1 Choix du module.
Caractéristiques
Couleur
Taille
Aspect des
cellules
Autre
Module amorphe
Gris foncé
La plus grande
Unie
Module monocristallin
Bleu foncé
Petit
Unie
Module polycristallin
Bleu clair
Moyenne
Cristaux
Module CIGS
Gris-Vert
Moyenne
Unie
Souple
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2. Flux d’énergie.
2.1 Cycle de charge.
Module
Module
Module
Module
U = 12 – 17V
Régulateur de
charge
Charge 12V
U = 12 – 15V
Onduleur Quasi-sinus
Batterie
Onduleur Sinus
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2.2 Cycle de décharge.
Module
Module
Régulateur de
charge
Module
Module
U = 12 – 14V
Charge 12V
U = 12 – 14V
Onduleur Quasi-sinus
Batterie
U = 230V
Onduleur Sinus
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2.3 Transformation d’énergie.
caractéristiques
Tension d’entrée
Tension de sortie
Puissance continue
Rendement maximum
Fréquence
Tension d’entrée
valeur
10-15Vdc
230Vac
150W
90%
50Hz
Tension de sortie
12V
t
t
3. Bilan énergétique.
3.1 Courant de charge.
caractéristiques
Courant de charge
Compteur chargement
valeur
3.2 Courant de décharge.
caractéristiques
Courant sous charge
Compteur déchargement
valeur
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3.3 Différence.
caractéristiques
Différence
Cas 1 : charge < décharge
valeur
Cas 2 : charge = décharge
Cas 3 : charge > décharge
Conclusion
L’alimentation va s’interrompre
rapidement
L’alimentation va s’interrompre
lorsque l’ensoleillement
diminuera
L’alimentation peut continuer
4. Comparaison des modules
Type de
module
Puissance
Nominale
(W)
Tension
Module (V)
Courant
Module (A)
Puissance
(W)
% Pnom
Monocristallin
Polycristallin
Amorphe
CIGS
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