Suiveur Solaire : Dimensionnement et Conception

Année Universitaire: 2023-2024
THEME : Dimensionnement et Conception d'un Suiveur du
Soleil (Tracker Solaire)

ENSAM-Meknès
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Table des matières
Introduction Générale ..................................................................................................................4
Chapitre 1 : Les différents types de tracker solaire .......................................................................5
I. Les différents types de tracker solaire ...................................................................................5
1. Tracker Solaire à un axe .........................................................................................................6
1.1 Tracker horizontal à axe unique (HSAT) ..............................................................................6
1.1.1 L'axe de rotation du tracker horizontal à axe unique ...........................................................6
1.1.2 Tracker horizontal à un axe avec modules inclinés (HTSAT) ..............................................7
1.2 Axe Vertical Tracker à axe unique (VSAT) .........................................................................8
1.3 Traqueur à axe unique aligné polaire (PSAT) .......................................................................8
2. Tracker solaire à 2 axes ........................................................................................................9
2.1 Traqueur azimut/élévation ....................................................................................................9
2.2 Tracker double axe Tip-Tilt (TTDAT) ............................................................................... 10
2.1.1 Tip-Tilt Dual Axis Trackers (TTDAT): conception et application................................... 11
2.4 Positionnement des suiveurs à double axe Tip-tilt .............................................................. 12
2.5 Limitation of Tip-Tilt Dual Axis Trackers .......................................................................... 12
3. Tableau comparatif des différents systèmes de suivi ........................................................... 12
Chapitre 2 : Les différents concepts de solution d’un tracker solaire à deux axes ....................... 16
I. Différents concepts de solution d’un tracker ....................................................................... 16
1. Type Tip-Tilt ..................................................................................................................... 16
1.1 Tracker solaire avec un Système à poulies courroies .......................................................... 16
1.2 Tracker solaire avec un Système à un motoréducteur pour l’entraînement en azimut et un
vérin mécanique pour le mouvement d'élévation ....................................................................... 17
1.3 Tracker solaire avec un Système à un système d’engrenage pour l’entraînement en azimut
(vertical) et un autre engrenage pour le mouvement d'élévation. ................................................ 18
1.4 Héliostat avec contrôle de planéité réglable ......................................................................... 19
2. Type Altitude-Azimuth ...................................................................................................... 20
2.1 Tracker solaire avec un Système à poulie crémaillère ......................................................... 20
2.2 Tracker solaire mécanique v2 ............................................................................................. 21
2.3 Tracker à double voie avec courroies crantées .................................................................... 22
2.4 Système de suivi de soleil un autre concept ........................................................................ 22
Chapitre 3 : Recherche de la solution mécanique ....................................................................... 23

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I. Diagramme Bête à Corne ................................................................................................... 23
II. Diagramme Pieuvre............................................................................................................ 24
III. Diagramme FAST .............................................................................................................. 25
I. Schéma cinématique de la solution avec la description ....................................................... 26
1. Schéma cinématique .......................................................................................................... 26
2. Description ........................................................................................................................ 27
Chapitre 4 : Recherches de solutions innovantes : système de conversion d’énergie .................. 28
I. Problématique .................................................................................................................... 28
II. Recherche de concepts ....................................................................................................... 28
III. Recherche de la solution .................................................................................................... 36
IV. Application de la démarche ................................................................................................ 36
1. Problème initial .................................................................................................................. 36
2. Généralisation du problème ................................................................................................ 37
3. Généralisation de la solution .............................................................................................. 37
4. Solutions techniques .......................................................................................................... 37
Chapitre 5 : Dimensionnement et Simulation des solutions proposées ....................................... 41
I. Dimensionnement et Simulation des solution proposées ..................................................... 41
1. Modélisation de La Cellule photovoltaïque ........................................................................ 41
2. Le dimensionnement de la vis-écrou .................................................................................. 45
3. Choix du moteur pour entrainer vis-écrou .......................................................................... 48
4. Le dimensionnement de l’engrenage entre la vis-écrou et le PV ......................................... 48
5. Le dimensionnement de la poulie crémaillère ..................................................................... 50
6. Le dimensionnement des arbres .......................................................................................... 51

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Introduction Générale
Dans un contexte énergétique et économique difficile, les attentes en termes d’énergies
renouvelables en général et d’énergie solaire en particulier, sont de plus en plus importantes.
Les enjeux majeurs des chercheurs et des industriels dans ce domaine sont l’amélioration du
rendement et diminution des coûts des cellules, des modules et des systèmes photovoltaïques afin
de les rendre les plus compétitifs possible.
Il y a deux manières pour maximiser le taux d’énergie utile en optimisant la conversion et le
degré d’absorption, et en augmentant le taux de rayonnement d’incidence en employant les
systèmes d’orientation mécanique.
Ces systèmes appelés suiveurs solaires aussi « trackers » permettent d’orienter les modules
tout au long de la journée.
Les systèmes de suiveurs solaires sont utilisés pour plusieurs applications incluant : les
cellules solaires photovoltaïques, les concentrateurs solaires et les télescopes.
Ce travail présente la conception et l’exécution d’une structure mécanique à prix réduit qui
peut soutenir les modules photovoltaïques et qui agit en tant que traqueur du soleil.
Plusieurs classes de structure peuvent être distinguées selon les critères de classification.
Concernant des possibilités de mouvement, trois principaux types de traqueurs du soleil existent :
surfaces fixes, traqueurs un axe et traqueurs deux axes.
La différence principale parmi eux est la capacité de réduire l’erreur d’orientation, en
augmentant l’irradiation quotidienne que les cellules solaires reçoivent et, ainsi, l’énergie
électrique qu’elles produisent. Notre projet a pour but d’étudier un tracker solaire à deux axes
innovants.

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I. Les différents types de tracker solaire
Chapitre 1
Chapitre 1 : Les différents types de tracker solaire