Pierre HERBELIN Gaëtan LAVOUE Grégory MENDES Mercredi 11 juin 2014 EI2I-3 SOURCE D'ENERGIE RENOUVELABLES : ALIMENTATION D'UN NOEUD DE RESEAU DE CAPTEURS DE TEMPERATURE « SANS-FIL » 4. PARTIE 1 THEORIQUE : ESTIMATION DE LA CONSOMMATION DE LA CHARGE : CAPTEUR DE TEMPERATURE SANS FIL 4.1. ESTIMATION DE LA CONSOMMATION ELECTRIQUE D'UN NOEUD QT1 : A partir de la figure 4, la valeur moyenne sur une seconde de l'intensité de courant utilisé par le nœud de capteur sans-fil est 0,7mA. Pour obtenir cela, nous avons multiplié le temps par le courant pour chaque partie de la courbe et additionné ces résultats. QT2 : En supposant d'une part, que nous alimentons ce nœud de capteur sans-fil avec des accumulateurs de type piles AAA ayant une capacité de 1000mAh, et d'autre part, que la tension de sortie des piles reste constante et égale à la valeur idéale (3V), nous pouvons en déduire que la durée de vie des piles sera de 0,4h soit 24minutes. 5. PARTIE 2 : LA SOURCE D'ALIMENTATION 5.1. MODULES PHOTOVOLTAÏQUES 5.1.2. TEST PRELIMINAIRE DE MODULE PV QT3 : En utilisant les liens de la Table 1, nous avons cherché dans la notice de ces modules les valeurs points de fonctionnement caractéristiques et nous les avons entrés dans le tableau cidessous : Voc(V) Isc(mA) Jsc(A/m²) Vmax(V) Jmax(A/m²) Température Iradiation Nombre de cellules Valeurs théoriques Amorphe Cristallin 500mV 7,7 0,59 14,8 435 4,47 124 5,9 0,5 8,03 114 25°C 25°C 1000 w/m² 1000 w/m² 1 Cristallin 5V 5,9 88 23,7 5 21,86 25°C 1000 w/m² 10 en série QP1 : Pour les modules Amorphe_6V et le SiCristallin_5V ; nous avons mesuré avec l'éclairage de la pièce les caractéristiques suivantes : V oc(V) Isc(mA) Rapport Jsc Puissance (W/m²) Valeurs pratiques Cellule Amorphe Cellule SiCristallin 5V 4,37 3,44 0,44 0,66 0,0297297297 0,0075 29,7297297297 7,5 La technologie qui a subit le plus de perte est la cellule SiCristallin car la puissance utile est plus faible pour le même éclairement. 5.1.3. CARACTERISTIQUES COURANT-TENSION D'UN MODULE PV C-SI : INFLUENCE DE L'INTENSIT2 DE LUMIERE SUR LE POINT DE FONCTIONNEMENT MAXIMAL TP3 : a) Nous avons pour différentes valeurs de l'intensité de l'éclairement relevé la tension et le courant aux bornes de la cellule de grande taille pour différentes valeurs de résistance de charges. Vous pouvez trouver les résultats dans les tableaux ci-dessous : Tension (V) 2750 lux Courant (mA) 5,24 0,49 5,22 0,57 5,2 0,7 5,18 1 5,17 1,2 5,14 1,62 5,13 2 5,11 2,34 5,09 3,04 5,03 5,24 5 6,11 4,98 7,13 4,68 15,4 4,36 20 4,16 21,6 3,55 23,6 0,92 24,8 0,5 24,9 0,5 25 Ppv 2,5676 2,9754 3,64 5,18 6,204 8,3268 10,26 11,9574 15,4736 26,3572 30,55 35,5074 72,072 87,2 89,856 83,78 22,816 12,45 12,5 Tension (V) 1400 lux Courant (mA) 4,85 0,45 4,84 0,5 4,84 0,64 4,83 0,81 4,81 1,27 4,78 2,1 4,76 2,8 4,6 5,96 4,54 6,93 4,25 9,87 4,12 10,7 3,6 12,37 2,49 13,42 0,31 13,86 0,27 13,88 0,26 13,93 Ppv 2,1825 2,42 3,0976 3,9123 6,1087 10,038 13,328 27,416 31,4622 41,9475 44,084 44,532 33,4158 4,2966 3,7476 3,6218 Tension (V) 920 lux Courant (mA) 4,67 0,43 4,67 0,56 4,66 0,86 4,63 1,2 4,59 1,93 4,52 2,99 4,49 3,38 4,44 3,8 4,31 4,89 4 6,51 3,66 7,46 2,95 8,3 1,28 8,7 0,23 8,93 0,17 8,97 Ppv 2,0081 2,6152 4,0076 5,556 8,8587 13,5148 15,1762 16,872 21,0759 26,04 27,3036 24,485 11,136 2,0539 1,5249 Tension (V) 470 lux Courant (mA) 1,76 0,16 1,6 0,18 1,35 0,21 1,13 0,23 0,85 0,25 0,62 0,27 0,54 0,28 0,44 0,28 0,33 0,29 0,24 0,29 0,19 0,29 0,16 0,29 0,11 0,29 0,01 0,29 0,005 0,29 Ppv 0,2816 0,288 0,2835 0,2599 0,2125 0,1674 0,1512 0,1232 0,0957 0,0696 0,0551 0,0464 0,0319 0,0029 0,00145 Analyse des mesures : a) Voici l'évolution courant tension puis l'évolution de IPV en fonction de VPC et de PPV en fonction de VPV pour les 4 intensités de l'éclairement : Evolution courant/tension : 2750 LUX : 1400 LUX : 30 16 25 14 20 12 Tension (V) 2750 lux Courant (mA) 15 10 10 Tension (V) 1400 lux Courant (mA) 8 6 4 5 2 0 0 920 LUX : 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 470 LUX : Tension (V) 920 lux Courant (mA) 2 1,8 1,6 1,4 1,2 1 0,8 0,6 0,4 0,2 0 Tension (V) 470 lux Courant (mA) Evolution IPV en fonction de VPC : 2750 LUX : 1400 LUX : Courant (mA) à 1400 lux Courant (mA) à 2750 lux 15 30 Courant (mA) 20 10 Courant (mA) 10 5 0 0 0 1 2 3 4 5 0 6 1 2 920 LUX : 3 4 5 6 470 LUX : Courant (mA) à 470 lux Courant (mA) à 920 lux 0,4 10 0,3 8 Courant (mA) 6 Courant (mA) 0,2 4 0,1 2 0 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Evolution de PPV en fonction de VPV : 2750 LUX : 1400 LUX : Ppv Ppv 100 50 80 40 Ppv 60 Ppv 30 40 20 20 10 0 0 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 920 LUX : 470 LUX : Ppv Ppv 30 25 20 15 10 5 0 0,35 0,3 0,25 0,2 0,15 0,1 0,05 0 Ppv 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Ppv 0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2 b) Nous avons par la suite déterminé les paramètres Isc, Voc, Vmax et Imax de ce module pour les 4 valeurs de l'éclairement. Les calculs sont présentés dans le tableau ci-dessous, suivi du tracé de l'évolution de ces paramètres en fonction de l'éclairement. Lux Vmax(V) Imax(mA) Voc Icc 2750 5,24 25 5,09 3,04 1400 4,85 13,93 4,3 7,5 920 4,67 8,97 4,44 3,8 470 1,76 0,29 0,44 0,28 Evolution de Vmax, Imax, Voc et Icc en fonction de l'éclairement : 30 25 20 Vmax(V) Imax(mA) Voc Icc 15 10 5 0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 c) Oui il existe une relation entre Vmax et Voc car Voc est le point d'intersection entre l'axe des abscisses et la tangente de la courbe représentant le courant en fonction de la tension au point Vmax. 5.1.4. LA CHASSE AUX WATT EST OUVERTE PAR LA RECUPERATION D'ENERGIE LUMINEURSE QT4 : Ceq = 5F car les deux condensateurs en série ont une capacité de 10F. TP4 : Ici, nous avons réalisé les mesures de IC(t) et VC(t) toutes les minutes. Vous pouvez trouver ces relevés ci-dessous : Cellule siCristallin 5V Temps(minutes) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 TP5 : Nous avons donc tracé l'évolution de Ic(t) et Vc(t) Vc(V) 0,13 0,26 0,6 0,89 1,17 1,37 1,57 1,74 1,89 2,03 2,16 2,28 2,39 2,52 2,64 2,76 2,9 3,03 3,16 3,3 3,43 3,61 3,77 3,9 4,01 4,1 4,18 4,25 4,3 4,34 4,38 4,41 4,43 4,45 4,48 4,5 4,51 4,52 Ic(mA) 31,9 32 32 32,3 32,3 32,15 32,5 32,7 32,6 32,7 32,6 32,5 32,6 32,5 32,5 32,5 32,3 32 31,5 30,9 30,1 30,05 30 28,5 25,8 23 21,1 18,8 17 15,02 13,2 12,2 11,3 10,5 9,6 8,5 7,5 7,1 Ic en fonction de Vc : Ic(mA) en fonction de la tension 35 30 25 Ic(mA) 20 15 10 5 0 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 Ic en fonction de t : Ic(mA) en fonction du temps 35 30 25 Ic(mA) 20 15 10 5 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 L'énergie stockée à la fin dans les Scs est 51,07 J. Nous avons mis 38 minutes pour charger les SCs. La puissance en début de charge est P = 0,004147 W et celle en fin de charge est 0,032092 W. La puissance maximale de charge des SCs est donc 0,032092 W. Nous n'utilisons pas au mieux le panneau PV durant toute la charge car nous avons de nombreuses perturbations et nous n'avons pas un éclairement constant car nous bougeons lors de ces 38 minutes ce qui donne un éclairement inégal. En comparant les courbes Ipv(Vpv) et Ic(Vc), nous constatons que les courbes seront identiques pour le même éclairage.