CONSIGNES GÉNÉRALES A RESPECTER ABSOLUMENT

Cellules photovoltaïques 1
TP3.1. Les cellules photovoltaïques
Durée : 1h20 – (découverte)
NOM :
Date :
NOM :
Observations :
Mise en situation :
Vous allez étudier un système de panneaux solaires ainsi que le rôle de chacun des
éléments.
Vous allez réaliser le câblage d’un système photovoltaïque.
Vous allez étudier le rendement de l’installation avec l’alimentation d’ampoules
fluorescentes.
CONSIGNES GÉNÉRALES A RESPECTER ABSOLUMENT
TOUTE MISE SOUS TENSION DEVRA ÊTRE FAITE IMPÉRATIVEMENT EN PRÉSENCE DU
PROFESSEUR
TOUTE MODIFICATION DE CÂBLAGE DEVRA IMPÉRATIVEMENT ÊTRE EFFECTUÉE HORS
TENSION
Evaluation du TP :
0
Rôle des différents éléments
Schéma de principe
Recherche du cœfficient d’ensoleillement, calcul journalier
Caractéristiques de la batterie et temps de charge.
Câblage des éléments panneau solaire-régulateur-batterie
Câblage des éléments onduleur et des lampes fluorescentes
Détermination du temps de marche.
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0,5
1
1,5
2
1 Etude du système de cellules photovoltaïques.
A partir des documents ressources et des différents éléments du système cellules
photovoltaïques :
• la présentation multimédia :
Poste de travail/Photovoltaïque /Présentation Multimédia / Index
• Le site suivant : http://www.hespul.org/-Solaire-Photovoltaique-.html
• Le document PDF « Connaître »
1. Donner le rôle des différents éléments :
•
Les cellules photovoltaïques.
L'énergie photovoltaïque résulte de la transformation directe de la lumière du soleil
en énergie électrique. Pour obtenir une puissance suffisante, les cellules sont
reliées entre elles et constituent le module ou panneau solaire.
Le panneau solaire fonctionne "au fil du soleil", c'est-à-dire que la puissance
électrique fournie au récepteur est fonction de la puissance d'ensoleillement.
Elle est donc à son maximum lorsque le soleil est au zénith et nulle la nuit.
•
Le régulateur.
Le régulateur de charge est destiné à arrêter la charge, automatiquement, lorsque les
batteries seront complètement chargées. Cet appareil est d'une très grande utilité,
car, surcharger une batterie constitue le moyen de la détruire, ou tout au moins de
réduire
considérablement
la
durée
de
sa
vie.
Il permet également d'éviter les décharges profondes, autre phénomène nuisible à
la durée de vie de la batterie, en coupant l'alimentation des appareils électriques
lorsque la batterie est déchargée.
•
La batterie.
Très souvent, les besoins en électricité ne correspondent pas aux heures
d'ensoleillement ou nécessitent une intensité régulière (éclairage ou alimentation
de réfrigérateurs, par exemple). On équipe alors le système de batteries,
d'accumulateurs qui permettent de stocker l'électricité et de la restituer en
temps voulu.
La batterie stocke l'énergie électrique ; la quantité d'énergie stockée dépend de sa
capacité (exprimée en A.h).
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•
L’onduleur.
L’onduleur permet de transformer la tension 12V continue en 230V
alternatif pour alimenter une installation domestique.
2. Compléter le schéma de câblage suivant :
REGULATEUR
……………
…………
Rayons………
du soleil
Cellules………
photovoltaiques
3. Quel est le cœfficient d’ensoleillement sur la ville de TOULOUSE ?
3,83 kWh/m²/jour
4. Même question pour la ville de Beaugency ?
3,83 kWh/m²/jour
5. Donner la quantité d’énergie journalière pour l’installation se trouvant en salle.
Panneau solaire de 0,5m x 0,5 m soit 0,25m²
Q = 0,25 x 3,83 soit 0,857 kWh/jour
6. Même question pour la ville de Beaugency. Justifier.
Comme le coefficient d’ensoleillement est le même entre Toulouse et Beaugency on
obtient le même résultat. Soit 0,857 kWh/jour
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7. Donner les caractéristiques de la batterie.
12V
7Ah
2 Câblage du système solaire.
Rappel :
CONSIGNES GÉNÉRALES A RESPECTER ABSOLUMENT
TOUTE MISE SOUS TENSION DEVRA ÊTRE FAITE IMPÉRATIVEMENT EN PRÉSENCE DU
PROFESSEUR
TOUTE MODIFICATION DE CÂBLAGE DEVRA IMPÉRATIVEMENT ÊTRE EFFECTUÉE HORS
TENSION
A partir des documents ressources et des différents éléments du système cellules
photovoltaïques :
1. Câbler le panneau solaire, le régulateur et la batterie.
A voir sur platine
2. Câbler le premier ensemble avec les lampes fluorescentes.
A voir sur platine
3. Dans l’hypothèse d’une panne des cellules photovoltaïques, déterminer le temps de
fonctionnement des ampoules avec la batterie à 50% de sa charge.
On a I= 0.1A, Batterie 12V
Q=I.t
donc
7Ah soit 3.5aH de charge
t= 3,5 / 0,1
soit 35 H
3 Etude avec le convertisseur continu alternatif
1.
Relever la tension d’alimentation du micro-ordinateur sur la plaque d’alimentation.
230V.
2. Peut-on brancher directement le Pc sur le système câblé ? Pourquoi ?
Non car la tension délivrée par le montage est du 12V alors que le Pc fonctionne en
230V.
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3. Quel appareil est-il nécessaire d’utiliser pour pouvoir alimenter les ampoules ?
Un onduleur.
4.
•
Mettre le système hors tension,
•
faites vérifier au professeur
•
brancher l’interface choisie en question5
•
demander au professeur de remettre sous tension.
4 Etude avec les lampes de type « fluorescente » :
A partir des documents ressources et des différents éléments du système cellules
photovoltaïques préalablement câblés :
5.
Placer les panneaux en plein soleil puis allumer les lampes
D’où provient l’énergie électrique ?
Des panneaux solaires
6.
Placer les panneaux à l’ombre puis allumer les lampes
D’où provient l’énergie électrique ?
De la batterie.
7.
Relever la consommation de courant des 3 ampoules à l’aide du compteur digital
Check 3000.
Environ 0.1A
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