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TP solaire
Mise à jour
JRS - 28/juin/2004
Cycle de vie :
Classe 1ère-Durée 3h30
Centre d’intérêt :
COMMANDE DE LA
PUISSANCE
Fonction :
MODULER L’ENERGIE
ELECTRIQUE
Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W
Compétences :
E43-Analyser le circuit de puissance du modulateur et
Tester son bon fonctionnement.
A40-Identifier les composants standard réalisant ces
fonctions.
A41-Définir les fonctions assurées par les différents
constituants du circuit.
Problématique : Comment produire de l’électricité sur un site trop
Eloigné du réseau de distribution EDF.
Thématique : Produire de l’énergie à partir des ressources renouvelables.
Equipement réel : Générateur 1.6 KW
Support Technique (homothétique): Panneau solaire photovoltaïque 25W
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TP solaire
Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W
T.P. Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W
Documents à consulter :
D001 DI Dossier Industriel Marcairie du Stillenbach.
D003 DTP Dossier Technique, (Doc. Constructeur panneau)
D004 DT Dossier Technique, (Catalogue TOTAL ENERGIE).
Internet……
Doc. Cours
Problématique :
Comment produire de l’électricité sur un site trop éloigné du réseau de distribution ?
Implantation :
Site isolé, sans raccordement au réseau EDF.
Procédure :
Dans un premier temps, nous allons vérifier les caractéristiques du générateur
pour connaître ses limites de fonctionnement.
Puis dans un deuxième nous validerons les critères économiques.
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Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W
A 1ère Partie
Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W
1. Etude de la cellule solaire.
1.1. Courbe U = f (I) du générateur Photovoltaïque.
1.1.1. Montage de mesure.
Lampe
Halogène
A
V
4 x Rhéostats
en série
-3000Ω
-300Ω
-50
-10
Générateur
Photovoltaïque
Mesurer la distance
La charge doit permettre de faire varier le courant de 0 à Imax.
Pour cela, on utilisera 4 rhéostats en monté en série.
Exemple :
10/10A pour « i(A) » variant de 1,2 à 1,5A
+ 50/5A pour « i(A) » variant de 0.9 à 1,2A
+ 330/2,2A pour « i (A) » variant de 0,7 à 0.9A
+ 3300/0,7A pour « i(A) » variant de 0,07 à 0,7A.
La tension max. sera mesurée à vide. Eclairer le panneau avec le projecteur halogène 500W. Les
mesures se feront pour 2 éclairements: « phare halogène » à 1 mètre minimum puis à 2 mètres.
Déterminer les valeurs maximum en courant et en tension: Icc et Vco.
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Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W
1.1.2. Tableau de mesures. (exemple ci-dessous)
Attention L’enseignant doit être présent pendant les relevés.
Le changement de calibre de l’ampèremètre est délicat.
Attention « à ne pas faire de mesure sous 6V au générateur ».
(Au soleil la panneau peut fournir jusqu'à : 1,5A)
U rhéostat
17 V
I générateur
10 mA
13.5V
80 mA
Mini « 6 V »
150 mA
1.1.3. Tracer la Courbes U=f(l)
Reporter sur les caractéristiques maximales du panneau: U=f(i) avec des couleurs différentes pour
chaque éclairement. Indiquer sur ces caractéristiques le point de fonctionnement optimal, c'est à dire
celui pour lesquels les cellules délivrent la puissance maximale.
Exemple de courbe à obtenir.
U (v)
Point de fonctionnement 13.5V
17V
6V
I (A)
150 mA
1.2. Relever de la courbe U=f(E) à vide (E étant l’éclairement).
(Si l'on dispose d'un luxmètre ou la distance «lampe-générateur»).
Que constatez- vous lorsque l'on occulte partiellement le panneau solaire ?
Que peut-on dire de l’influence de l'éclairement sur la tension ?
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Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W
V
Générateur
Photovoltaïque
Lampe Halogène
500W
Mesurer la distance
1.3. Courbes P=f(U).
A partir des relevés U=f(l), établir les caractéristiques P=f(U).
Pour quelle valeur de la tension obtient-on la puissance maximale.
Que peut-on dire de la puissance P par rapport à E ?
1.4. Résistance interne équivalente.
Déterminer la résistance interne du panneau solaire pour U=12V.
Expliquez votre démarche.
2 Etude du régulateur.
Remplacer la batterie par une alimentation continue variable dont on fera varier la tension de sortie
de 10 à 16 volts pour simuler plusieurs cycle de charge et décharge.
Relever les tensions qui permettent à l'interrupteur de sortie du régulateur de s’ouvrir ou de se
fermer. Tracer le cycle d'hystérésis (état de l'interrupteur fonction de Ubatt).
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Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W
3 Performances de l’équipement.
Relever par une méthode de votre choix le temps d’éclairement obtenu (de l’ampoule associée) .
(Batterie préalablement chargée).
Comparer votre mesure à la durée théorique calculée en fonction de la charge théorique de la
batterie.
4. Performance globale tu panneau solaire, Mesure de la Constante ( Puissance
par mètre carré) du générateur solaire.
Déterminer à l’aide de « internet » ou de la documentation disponible, la Puissance maximale
fournie par le rayonnement solaire et par mètre carré de surface pour notre latitude en période hiver
et été.
Par une méthode de votre choix déterminer le rapport puissance fournie par le générateur et par
mètre carré de surface de générateur photovoltaïque.
Donner le rendement global de cet équipement.
Puissance utile du générateur sur puissance maximale disponible solaire.
Comparer au rendement théorique proposé par le constructeur.
6 Effet de l’inclinaison la source de lumière (soleil) par rapport au générateur.
Régler un point de fonctionnement à 13.5V
Déterminer par une méthode de votre choix l’effet de l’orientation du panneau solaire par rapport à
la source de lumière (soleil).
Exemple d’inclinaison possible du générateur par rapport au sol :
vertical donc à 90°, 60°, 45, 30°….
Valider la position correspondant à notre latitude.
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Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W
7 Conclusions.
Utilisations
Maintenance
Mise en oeuvre
etc.....
B 2ième Partie: Etude Economique
Vous comparez le générateur photovoltaïque à un autre système alimenté par un
réseau EDF en 230V alternatif. (Veiller à la spécificité du lieu).
8 Aspect financier
Chercher :
- Le prix du panneau solaire.
- Donner le prix de revente de l’électricité à EDF.
9 Bilan énergétique
Donner l’énergie produite par le panneau solaire sur une année sachant que :
Le panneau ne fonctionne : 6 heures par jour du mois de mars au mois d’octobre en pleine
puissance et 4 heures en ½ puissance.
Les autres mois de l’année le panneau fonctionne : 3 heures en pleine puissance et 2 heures en ½
puissance.
10 Amortissement de l’équipement
(On néglige la pose de la ligne EDF pour le calcul).
Donner la rentabilité du panneau sur un an.
Donnez la durée de vie du panneau solaire.
En combien d’années l’installation devient-elle rentable (pour un site non isolé).
11 Eco-gestion
Démontrer l’effet bénéfique sur l’environnement de l’usage de panneau solaire
photovoltaïque.
Quelle est la durée de vie d’un équipement ? Comment le recycler ?
Quel est l’effet par rapport à l’émission de CO2.
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