TP Centrale Raccordée au réseau 1.1
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PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA2 : Dimensionnement d’une centrale autonome Le 24.03.09 1/ Structure d’une centrale autonome a/ Schéma de principe (TPCA1) b/ Dimensionnement d’une centrale autonome Critères à prendre en compte Quelle est l’énergie journalière totale à fournir ? Quelle est l’autonomie d’énergie à prévoir ? Quelles est la tension d’alimentation des appareils à alimenter ? De quelle surface de panneaux solaires dispose-t-on ? Quelle est le budget disponible ? [module Centrale Autonome - Greta 25 - Electrotechnique / Professeur : M. TIMIN Jean-Louis] PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA2 : Dimensionnement d’une centrale autonome Le 24.03.09 2/ Désignation des fonctions des sous-systèmes de la centrale autonome a/ Convertir l’énergie solaire en énergie électrique Panneaux solaire Estimation de la puissance des panneaux solaires : Fiche 1 - Besoin en watt heure / jour - Estimation de l’ensoleillement - Estimation de la capacité de stockage de la batterie - Estimation de la puissance des panneaux solaire b/ Stocker l’énergie Batteries + régulateur b1/Critères de choix des batteries (calcul de la capacité des batteries) Q = (Consommation en Wh) x Autonomie en Jrs x 1,25 Tension en Volts Consommation en wh : puissance * nbre d’appareil * facteur de simultanéité * durée de fonctionnement journalière Autonomie : période durant laquelle la batterie est capable de fournir de l'énergie sans avoir besoin d'être rechargée 1,25 : coefficient de sécurité correspondant à une capacité utile de 80% [module Centrale Autonome - Greta 25 - Electrotechnique / Professeur : M. TIMIN Jean-Louis] PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA2 : Dimensionnement d’une centrale autonome Le 24.03.09 b2/ Choix du régulateur de charge Trois facteurs sont importants dans le choix d'un régulateur de charge: La tension du système ; La température ambiante d’utilisation; La consommation (courant de repos : 1 à 25mA / les pertes ne doivent pas dépasser quelques pour-cent de la puissance produite) ; Le courant maximal. (addition de tous les courants courts-circuits fournis par les modules solaires + marge de 1,5 pour tenir compte de conditions d’ensoleillement particulières qui peuvent générer des rayonnements solaires instantanés supérieurs à 1Kw/m²). Exemple: si on a un panneau solaire qui fournit 4.8 A en court-circuit, il suffit de multiplier 4.8 A par 1.5, ce qui est égal à 7.2 A. Dans ce cas le régulateur doit être en mesure de supporter 7.2 A. b3/ Régulateur MPPT Le Régulateur MPPT va toujours essayer de calculer le voltage maximum (Vpm) que peux délivrer le panneau solaire et ce dans n’importe quelle condition pour en extraire le maximum de puissance d’ou la technologie MPPT. b4/ Régulateur PWM La majorité des régulateurs de panneaux solaires fonctionnent selon le mode PWM (Pulse Width Mode) pour respecter le cycle de charge. En fonction de l'énergie à restituer à la batterie (boost, absorption ou floating), le panneau solaire est mis en contact puis coupé de la batterie (jusqu'à 160 fois par seconde) [module Centrale Autonome - Greta 25 - Electrotechnique / Professeur : M. TIMIN Jean-Louis] PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA2 : Dimensionnement d’une centrale autonome Le 24.03.09 Exemple de caractéristique : MPPT SOLAR CHARGER c/ Convertir la tension continue en tension alternative « Convertisseur » cc/ca (onduleur) : Exemple produits Studer Avant de choisir l’onduleur, il faut s’assurer que : - Une solution en courant continu souvent plus économe en énergie n’existe pas ; - L’onduleur peut démarrer le ou les récepteurs (courant d’appel !) ; - Son rendement est suffisant au point de fonctionnement de la charge (Un, In); - La charge tolère la distorsion de l’onduleur (forme d’onde) ; - Les variations de la tension de sortie sont acceptées par la charge ; - L’onduleur est protégé contre les surcharges côté DC et AC et contre les surchauffes; - L’onduleur coupe les utilisations en cas de basse tension DC (protection de la batterie) [module Centrale Autonome - Greta 25 - Electrotechnique / Professeur : M. TIMIN Jean-Louis] PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA2 : Dimensionnement d’une centrale autonome - Le 24.03.09 La consommation éventuelle en mode d’attente ne pénalise pas trop l’installation solaire; C’est une donnée très importante pour les onduleurs qui travaillent occasionnellement et restent branchés en permanence. Souvent dans ces cas, l’énergie est utilisée par la consommation à vide est plus importante que celle utilisée par les récepteurs. Un onduleur performent de 500w/12v consomme par exemple 0,4A (environ 5w) en attente, ce qui fait 9,6Ah/j ou 115Wh/j. Il faudrait si possible déconnecter l’onduleur entre deux utilisations Pour économiser l’énergie, les appareils modernes utilisent des technique de détection d’utilisateur pour démarrer toute la puissance dès qu’un est branché dur le réseau. d/ Transporter l’énergie électrique câbles électriques (choix section conducteur, vérification des chutes de tension ) 3% ? 5% ? e/ Protéger le matériel et les personnes Sectionneur porte-fusibles, Disjoncteur différentiel Dans un système autonome, le risque principal est la forte densité d’énergie présente dans une batterie qui peut fournir plus de 100A si les câbles ne fondent pas. Il est impératif de toujours ajouter un fusible sur la borne non à la terre de la batterie. Dans le choix d’un disjoncteur ou d’un fusible, il faut s’assurer que la valeur du courant et de la tension nominal est valable en courant continu. [module Centrale Autonome - Greta 25 - Electrotechnique / Professeur : M. TIMIN Jean-Louis] PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA2 : Dimensionnement d’une centrale autonome Le 24.03.09 Le disjoncteur 30A AC utilisé en continu ! NB : Le pouvoir de coupure en courant continu est plus faible qu'en alternatif ( ce n'est pas qu'une question de tension). A la coupure du circuit, comme le courant alternatif passe par 0V 100 fois par seconde, l'arc qui se produit se coupe "naturellement" . Sur un circuit en courant continu, l'arc ne se coupe que par l'écartement des contacts. Donc un disjoncteur 30A AC ne peut être utilisé en DC Exemple de disjoncteur courant continu 230v, 110v : Legrand f/ Gérer la production d’énergie Compteur Dispositif de gestion de production : data logger 3/ Logiciels de dimensionnement Retscreen Pv design 4/ Abaques (calculs manuels) Ecosysteo Crapélec 5/ Annexes - Batteries stationnaires (décharge profonde : 80%) - Pompage (tecsol) - Projet pédagogique : installation photovoltaïque - Les « astuces de Jérome » [module Centrale Autonome - Greta 25 - Electrotechnique / Professeur : M. TIMIN Jean-Louis]
