Modélisation d’un Panneau photovoltaïque Réaliser par : Amal Meloui Karima El kabous Encadré par : A .MESKNI Année universitaire 2021/2022 Introduction : De tout temps, l’homme a cherché à utiliser l'énergie émise par le soleil, étoile la plus proche de la terre. La plupart des utilisations, connues depuis des siècles, sont directes comme en agriculture à travers la photosynthèse ou dans les diverses applications de séchage et chauffage autant artisanales qu'industrielles. Cette énergie est disponible en abondance sur toute la surface terrestre, et malgré une atténuation importante lorsqu'elle traverse l'atmosphère, la quantité qui reste est encore assez importante quand elle arrive au sol. On peut ainsi compter sur 10 000 w/m² crête dans les zones tempérées et jusqu'à 14 000 W/m² lorsque l'atmosphère est faiblement polluée. Signalons dès à présent le flux solaire reçu au niveau de sol dépend de : L’orientation, la nature et l'inclinaison de la surface terrestre. La latitude du lieu de collecte, son degré de pollution ainsi que son altitude. La période de l'année. L’instant considéré dans la journée. La nature des couches nuageuses. Ainsi, il existe dans le monde des zones plus favorisées que d'autres, du point de vue ensoleillement, répertoriées sous forme d'atlas et mettant en évidence des "gisements solaires". L’objectif de ce TP : L'objectif de ce travail est de réaliser un modèle mathématique d'un système photovoltaïque (PV) pour l'intégrer au sein d'une chaîne de production d'énergie renouvelable. Ce modèle est basé sur les valeurs nominales fournies par le constructeur à savoir la tension en circuit ouvert, le courant de court-circuit, la tension et le courant correspondant au point de puissance maximal. Le modèle ainsi obtenu offre la possibilité de mieux prendre en compte l'influence de diverses grandeurs physiques telles que la température, l'irradiation sur les caractéristiques (tensioncourant) et (tension-puissance) d’un panneau photovoltaïque. Travail demandé : 1. Modèle d’une cellule photovoltaïque : Le circuit équivalent du modèle général se compose d'un photo-courant (Iph), d'une diode, d'une résistance parallèle (Rsh) exprimant un courant de fuite et d'une résistance série (Rs) due aux contacts entre les semi-conducteurs et les parties métalliques la figure ci-dessous. En se basant sur le circuit, le courant généré par la cellule pourra être présenté par l’équation suivante : 𝐼=Iph−𝐼0(𝑒𝑥𝑝 [(𝑉+𝑅𝑠 *𝐼) *q/(a*K*T)-1]−Ish Dans cette équation, Iph est le photo-courant d’une cellule, I0 est le courant de saturation inverse de la diode d’une cellule, q et a et K et T désignent respectivement la charge de l’électron, Constante de Boltzmann et la température de la cellule, V est la tension aux bornes de la cellule, I est le courant de la cellule, Rs et Rsh sont les résistances série et shunt de la cellule. 2. Modèle d’un panneau photovoltaïque : L'équation de base de la cellule photovoltaïque élémentaire ne représente pas la caractéristique I(V) d'un module photovoltaïque. Les modules sont composés de plusieurs cellules photovoltaïques connectées en série ou en parallèle. Les cellules connectées en série augmentent la tension et les cellules connectées en parallèle augmentent le courant. Le logiciel MATLAB/SIMULINK offre ses paramètres et ses caractéristiques I(V), P(V) , donc nous pouvons valider notre modélisation en se basant sur tout ce qu’est fourni par le logiciel MATLAB/SIMULINK . Spécifications du module PV dans les conditions de test standard (STC) : La caractéristique I(V) de ce module est représentée par les équations suivantes : 3. Travail à faire : Apres avoir la modélisation mathématique d’une cellule photovoltaïque ou d’un panneau en général, maintenant on va transformer ces équations mathématiques sous forme des schéma blocs sous MATLAB/SIMULINK. Travail réaliser : 1. Courant de saturation I0 : 2. Courant de saturation inverse Irs : 3. Courant de résistance shunt Ish : 4. Photo-Courant Iph : 5. Courant de la charge I : 6. Schéma globale d’un panneau photo voltaïque : Après la sommation des schéma précédents (sous-systèmes) on obtient ce schéma-là : : 7. Les résultats obtenus : Après avoir modéliser le panneau photo voltaïque on a déclaré les variables suivantes : Puis on lance la simulation et on obtient les résultats suivants : Conclusion : Dans ce travail, nous avons présenté la modélisation mathématique d’un système PV ainsi que les caractéristiques I(V) et P(V) simulées sous Matlab/ SIMULINK.
