INTRODUCTION

Lycée Georges BRASSENS
B.P 253 – 16 Avenue Georges BRASSENS 97493 SAINTE CLOTILDE CEDEX
L’énergie photovoltaïque
Dossier réalisé par
Jean Pierre HOAREAU
Professeur d’électrotechnique

SOMMAIRE
A. CAHIER DES CHARGES ...................................................................................................................... A-1
A.1. SERVICE A RENDRE ............................................................................................................................. A-1
A.2. CARACTERISTIQUES GENERALES DE L’ENERGIE ................................................................................... A-1
A.3. LES EQUIPEMENTS ............................................................................................................................... A-1
A.4. LES BESOINS ENERGETIQUES ............................................................................................................... A-3
A.5. CONTRAINTES ..................................................................................................................................... A-3
B. SOLUTION TECHNOLOGIQUE ......................................................................................................... B-1
B.1. DIVERSES POSSIBILITES ....................................................................................................................... B-1
B.2. CHOIX TECHNOLOGIQUE ...................................................................................................................... B-1
B.3. CRITERE ECONOMIQUE ........................................................................................................................ B-1
C. L’EFFET PHOTOVOLTAÏQUE ........................................................................................................... C-2
C.1. PRINCIPE DE LA PHOTOPILE ................................................................................................................. C-2
C.2. LE MATERIAU. ..................................................................................................................................... C-2
C.3. L'EFFET PHOTOVOLTAÏQUE .................................................................................................................. C-2
C.4. LE RENDEMENT ................................................................................................................................... C-2
C.5. LA CELLULE PHOTOVOLTAÏQUE ........................................................................................................... C-3
C.6. LES MODULES PHOTOVOLTAÏQUES ...................................................................................................... C-5
D. L’ENSOLEILLEMENT .......................................................................................................................... D-1
D.1. LE SPECTRE SOLAIRE ........................................................................................................................... D-1
D.2. LES SAISONS........................................................................................................................................ D-1
D.3. LA LATITUDE ....................................................................................................................................... D-2
D.4. VARIATION DE L’ENSOLEILLEMENT AU COURS D’UNE JOURNEE .......................................................... D-3
D.5. TABLEAU DE RAYONNEMENT GLOBAL QUOTIDIEN MOYEN .................................................................. D-4
D.6. GRAPHIQUES DU RAYONNEMENT GLOBAL QUOTIDIEN MOYEN ............................................................ D-5
E. DIMENSIONNEMENT DU SYSTEME ................................................................................................ E-1
E.1. BESOINS ENERGETIQUES ....................................................................................................................... E-1
E.2. DIMENSIONNEMENT ............................................................................................................................. E-1
F. DESCRIPTION DU SYSTEME DIDACTISE........................................................................................ F-1
F.1. PRESENTATION ..................................................................................................................................... F-1
F.2. SYNOPTIQUE DE L’INSTALLATION ......................................................................................................... F-1
F.3. DESCRIPTION DU FONCTIONNEMENT ..................................................................................................... F-2
F.4. EQUIPEMENT ........................................................................................................................................ F-2
F.5. L’ENREGISTREMENT DES DONNEES ....................................................................................................... F-2
G. ANALYSE FONCTIONNELLE ............................................................................................................ G-1
G.1. A-0 : FONCTION D’USAGE ................................................................................................................... G-2
G.2. A0 : 1ER NIVEAU DE DECOMPOSITION ................................................................................................... G-3
G.3. A2 : FONCTION “GERER L’ENERGIE” ................................................................................................... G-4
H. ANALYSE MATERIELLE .................................................................................................................... H-1
H.1. SCHEMA DE PRINCIPE .......................................................................................................................... H-2
H.2. SCHEMA DE CABLAGE ......................................................................................................................... H-3
H.3. SCHEMA DE MONTAGE DES MODULES PHOTOVOLTAÏQUES ET DES BATTERIES ..................................... H-4
I. DOCUMENTATION TECHNIQUE .........................................................................................................I-1
I.1. MODULE PHOTOVOLTAÏQUE ................................................................................................................... I-2
I.2. REGULATEUR DE CHARGE ET DE DECHARGE ........................................................................................... I-3
I.3. BATTERIE SOLAIRE ............................................................................................................................... I-12
I.4. MODULE D’ACQUISITION DE DONNEES .................................................................................................. I-13
I.5. INTERRUPTEUR CREPUSCULAIRE .......................................................................................................... I-19

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A. CAHIER DES CHARGES
A.1. Service à rendre
Alimenter, en énergie électrique, une maison individuelle, très éloignée du réseau électrique
d’EDF. Cette maison est située dans le cirque de Mafate, au lieu dit « La Nouvelle », à l’île de la
Réunion. Le village est entouré de montagnes et n’est pas accessible par la route. On peut y
parvenir à pied après 2 heures de marche à travers la montagne ou par hélicoptère. C’est un lieu
très fréquenté par les randonneurs.
Les propriétaires de la maison envisagent de transformer leur habitation en petit
établissement hôtelier appelé « chambre d’hôtes » pour accueillir des touristes de passage.
L’habitation est pour le moment, alimenté par un groupe électrogène de 4 kVA. La solution
groupe électrogène étant trop coûteuse, trop bruyante, on envisage un autre moyen d’alimentation.
A.2. Caractéristiques générales de l’énergie
Tension alternative 230 V efficace
Fréquence 50 Hz
Forme sinusoïdale
Puissance nécessaire 2 kW
Régime de neutre TT
A.3. Les équipements
Séjour : 4 prises de courant confort 2 P + T
2 points lumineux en applique en va et vient
1 point lumineux en applique en simple allumage
Cuisine : 3 prises de courant confort 2 P + T
1 point lumineux au centre en va et vient
1 point lumineux en applique en simple allumage
Chambres 1 à 7 : 3 prises de courant confort 2 P + T
1 point lumineux au centre en va et vient
SDB 1, 2, 3 : 1 point lumineux au centre en simple allumage
1 point lumineux en applique en simple allumage
1 prise de courant confort 2 P + T
WC 1, 2, 3 : 1 point lumineux au centre en simple allumage
Extérieur: 2 points lumineux en montage minuterie
L’eau chaude sanitaire sera produite par un chauffe-eau solaire.

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L’usage de cuisinière électrique est exclu, on optera plutôt pour 2 cuisinières, une
fonctionnant au bois et l’autre au gaz.

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A.4. Les besoins énergétiques
Soit à alimenter :
 3 lampes « basse consommation » 230 V / 25 W pendant 4 heures par jour (séjour)
 2 lampes « basse consommation » 230 V / 25 W pendant 2 heures par jour (cuisine)
 7 lampes « basse consommation » 230 V / 18 W pendant 1 heure par jour (chambres)
 3 lampes « basse consommation » 230 V / 18 W pendant 1,5 heure par jour (SDB)
 1 enseigne lumineuse 24 V 18 W pendant 3 heures par jour
 1 réfrigérateur de 280 l consommant en moyenne par jour 0,83 kWh
 1 congélateur de 363 l consommant en moyenne par jour 0,72 kWh
 1 téléviseur 230 V / 60 W fonctionnant 3 heures par jour
 1 machine à laver le linge consommant en moyenne 1 kWh par cycle de lavage
 1 fer à repasser 230 V / 1200 W durée d’utilisation 2 heures par semaine
On sur-dimensionnera l’installation de 25 %.
A.5. Contraintes
 Il n’est pas envisageable de raccorder ce site au réseau EDF, du fait de son éloignement.
 L’exploitation de l’installation ne devra pas nécessiter de personnel, l’entretien devra être
minime.
 L’éloignement du site du réseau routier, impose que le réapprovisionnement en énergie devra se
faire le moins souvent possible (4 fois par mois au maximum)
 On souhaite avoir au moins 4 jours d’autonomie en énergie.
 L’installation sera soumise à des contraintes climatiques difficiles (fortes averses, vents violents,
…)
 Le site étant très touristique, il devra être préservé, autant que possible, de toute pollution
(sonore, chimique, visuelle, …)
 On exige l’utilisation de constituants industriels courants.