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. TP3.1correctionNcorrection Page 1/5 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). TP3.1correctionNcorrection Page 2/5 • 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 TP3.1correctionNcorrection Page 3/5 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. TP3.1correctionNcorrection Page 4/5 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 TP3.1correctionNcorrection Page 5/5