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PARTIE 1
SVAY et CHIORK – données générales
Pompage Photovoltaïque au fil du soleil Association KRAING SPEU
Pompage de l’eau au fil du soleil
Pompage de l’eau au fil du soleil
Données du site SVAY et CHIORK
Besoins et réservoir de stockage
15 litres par habitant. 900 habitants. Soit une production journalière de 13 500 litres par jour au fil du soleil Le volume du réservoir de stockage doit être au minimum de :
V = 13,5 x 5,64 / 4,33 = 17,6 m3 Le volume du réservoir de stockage en prévoyant 3 jours de consommation serait de :
V = 17,6 x 3 = 52,8 m3
Choix de la pompe
Volume désiré V = 13,5 m3/jour Débit : Qmax = Volume journalier / 6 Débit désiré Qmax = 2,25 m3/h Débit pompe PS1800 HR-14H Qmax = 2,40 m3/h CORRECT !
Calcul des pertes de charge
De la pompe au château d’eau
Point Tronçonρ
(kg/m3)
μQv
(m3/h)
D ou a
(mm)
b
(mm)V (m/s) ε (mm) Dh (mm) Re ζ λ L (m) j (Pa/m)
Δz
(m)j.L (Pa)
ζ ρV²/2
(Pa)
ρgΔz
(Pa)ΔP tot (Pa)
Pompe 1,16 20,50 13753,7
Pompe-
château d'eau1000 1,00E-03 5,75 41,9 0 1,16 0,05 41,9 4,85E+04 0,027346 100 437,866 100 43786,6 0,0 981000,0 1038540,3
TOTAL 43786,6 13753,7 981000,0 1038540,3
mce 105,9
Point Tronçonρ
(kg/m3)
μQv
(m3/h)
D ou a
(mm)
b
(mm)V (m/s) ε (mm) Dh (mm) Re ζ λ L (m) j (Pa/m)
Δz
(m)j.L (Pa)
ζ ρV²/2
(Pa)
ρgΔz
(Pa)ΔP tot (Pa)
Pompe 0,72 20,50 5332,1
Pompe-
château d'eau1000 1,00E-03 5,75 53,1 0 0,72 0,05 53,1 3,83E+04 0,028066 100 137,477 100 13747,7 0,0 981000,0 1000079,8
TOTAL 13747,7 5332,1 981000,0 1000079,8
mce 101,9
Point Tronçonρ
(kg/m3)
μQv
(m3/h)
D ou a
(mm)
b
(mm)V (m/s) ε (mm) Dh (mm) Re ζ λ L (m) j (Pa/m)
Δz
(m)j.L (Pa)
ζ ρV²/2
(Pa)
ρgΔz
(Pa)ΔP tot (Pa)
Pompe 0,52 20,50 2725,4
Pompe-
château d'eau1000 1,00E-03 5,75 62,8 0 0,52 0,05 62,8 3,24E+04 0,028776 100 60,919 100 6091,9 0,0 981000,0 989817,3
TOTAL 6091,9 2725,4 981000,0 989817,3
mce 100,9
Point Tronçonρ
(kg/m3)
μQv
(m3/h)
D ou a
(mm)
b
(mm)V (m/s) ε (mm) Dh (mm) Re ζ λ L (m) j (Pa/m)
Δz
(m)j.L (Pa)
ζ ρV²/2
(Pa)
ρgΔz
(Pa)ΔP tot (Pa)
Pompe 0,43 20,50 1881,0
Pompe-
château d'eau1000 1,00E-03 5,75 68,9 0 0,43 0,05 68,9 2,95E+04 0,029234 100 38,932 100 3893,2 0,0 981000,0 986774,3
TOTAL 3893,2 1881,0 981000,0 986774,3
mce 100,6
1 pouce 1/2
2 pouces
2 pouces 1/4
2 pouces 1/2
7
PARTIE 2
Description de l’installation de pompage
Photovoltaïque raccordé au réseau
Pompage Photovoltaïque au fil du soleil Association KRAING SPEU
Schéma de principe
Filtration
Pompe d’injection
Eau potable
Stockage pour mélange
Schéma de principe
Champ N 3 M 4
Module
Techno Poly
Pmpp (25°C) 210 2520
Vco (25°C) 30,54 122,16
Vmpp (25°C) 24,98 99,92
Isc (25°C) 8,98 26,94
Impp (25°C) 8,55 25,65
Coef mV/°C -98 -392
Coef mA/°C 5,3 15,9
Coef %.°C -0,42 -0,42
Onduleur
Tension mppt minimale 72
Tension mppt maximale 200 Amorphe
Consommation à vide 0
Rendement onduleur 1
Pompe
Puissance AC min (W) 180
Hmt (mce) 100
Qmax (m3/h) 2,15
Rendement 0,64
Besoins quotidiens (m3) 14
Volume réservoir (m3) 35
Conergy 210 Wc
NON
PS1800 HR-14H
Simulation: données
Simulation: résultats
Volume d’eau dans le château d’eau au cours de l’année
Volume (m3)
0
5
10
15
20
25
30
35
40
1 521 1041 1561 2081 2601 3121 3641 4161 4681 5201 5721 6241 6761 7281 7801 8321
Calcul des câbles électriques
(NFC 15-100 norme française)
Système Câble U (V) I (A) U/I ΔU (V) L (m) Smin Smin S (mm²)
Panneaux - boite de jonction 99,92 8,6 11,69 0,59% 6 1,50 4,00 4
Boite de jonction - onduleur 99,92 25,7 3,90 2,41% 23 4,00 11,27 12
Onduleur - pompe 99,92 25,7 3,90 3,00% 105 4,00 6,89 8
Pompe
Système Câble U (V) I (A) U/I ΔU (V) L (m) Smin Smin S (mm²)
Panneaux - boite de jonction 99,92 8,6 11,69 0,39% 6 1,50 6,06 6
Boite de jonction - onduleur 99,92 25,7 3,90 2,61% 23 4,00 10,41 10
Onduleur - pompe 99,92 25,7 3,90 3,00% 105 4,00 6,89 8
Pompe
OU
Schéma de principe alimentation photovoltaïque (général)
Schéma de principe
alimentation photovoltaïque
PS4000
Schéma de principe
alimentation photovoltaïque
PS1800
Caractéristiques des contrôleurs de pompe
Pompe solaire Lorentz PS4000 C-SJ5-25
Pompe solaire Lorentz PS1800 HR-14H
Calcul du rendement maximal : Début de remplissage du château d’eau à environ 180 W
%6868,08403600
95000015,2
Pabs
Phydro
19
PARTIE 3
Partie photovoltaïque
Photovoltaïque raccordé au réseau
Pompage Photovoltaïque au fil du soleil Association KRAING SPEU
Caractéristique courant tension puissance d’une cellule
La constitution d’un module photovoltaïque
1. Les cellules photovoltaïques sont fragiles et sensibles à l’environnement extérieur nécessité de protection mécanique
2. La tension et la puissance d’une cellule ne sont pas adaptées aux applications courantes nécessité de les coupler
D’où constitution de modules photovoltaïques
Symbole
La constitution d’un module photovoltaïque
• Connexion – La boîte de connexion étanche
regroupe les bornes de raccordement, les diodes by-pass
– Les 2 câbles unipolaires y sont raccordés
Voir rôle des diodes dans le chapitre « sécurité des personnes et des biens »
Caractéristiques d’un module photovoltaïque au silicium cristallin selon la température
Amorphe : 0,21%/ °C
Caractéristiques d’un module photovoltaïque au silicium cristallin selon l’ensoleillement
PV (compétence électrique) – Chap. 3 : Cellules, modules et systèmes photovoltaïques
Température d’un module au silicium cristallin en fonctionnement
Différentes tailles de cellules en polycristallin
101 x 101 101 x 50,5 50,5 x 50,5
Performance à 1 kW/m² et 25°C Valeurs typiques, cellule nue
Cellule ½ cellule ¼ cellule
Tension circuit ouvert Vco (V) 0,6 0,6 0,6
Courant de court-circuit Icc (A) 3 1,5 0,75
Puissance Max. (env. 10%) P mpp (W) 1,3 0,65 0,32
Tension à puissance Max Vmpp (V) 0,47 0,47 0,47
Courant à puissance Max Impp (A) 2,7 1,36 0,68
PV (compétence électrique) – Chap. 3 : Cellules, modules et systèmes photovoltaïques
Rendement d’un module PV
module STC
c
STC S E P η
Technologie de cellule Rendement actuel
(2008) Surface photovoltaïque
pour 1kWc
m Si :monocristallin 13 à 17 % 7 à 8 m²
p Si :polycristallin 9 à 15 % 9 à 11 m²
a Si :amorphe 4 à 9 % 16 à 20 m²
m+a Si : mono + amorphe 16 à 18 % 6 à 8 m²
Autres semi-conducteurs
CdTe (Tellurure de Cadmium )
9 à 10 % 10 à 11 m²
C.I.S (Diselénure de cuivre et d’indium)
10 à 12 % 11 à 13 m²
PV (compétence électrique) – Chap. 3 : Cellules, modules et systèmes photovoltaïques
Fiches techniques de modules
PV (compétence électrique) – Chap. 3 : Cellules, modules et systèmes photovoltaïques
Fiches techniques de modules
Mise en série et en parallèle de modules
Caractéristiques d’un champ PV
PV (compétence électrique) – Chap. 5 : Protection des personnes & des biens
Les différents moyens de protection
• Protection des personnes et des intervenants :
– Protection contre
les contacts directs
– Protection contre les contacts indirects
Les risques de contacts
Protection contre les contacts directs
Protection contre les contacts indirects
PH
N
Terre Ssource INRS
PH
N
Terre
PV (compétence électrique) – Chap. 5 : Protection des personnes & des biens
Partie courant continu
Les risques pour les intervenants :
• Tension supérieure à la TBT
Uco stc= 560Vdc
280V 40V 80V 120V 160V 200V 240V
320V 360V 400V 440V 480V 560V 520V
• Arc électrique sur circuit PV plus difficile à interrompre
– Arc électrique dangereux en photovoltaïque si ouverture de circuit en charge et maintien d’une faible distance entre conducteurs
Exemples : – Mauvais contact au niveau des connexions (arc série) – Mauvais contact entre 2 conducteurs de polarité opposée (arc parallèle): contact direct ou double défaut
d’isolement par rapport à la terre
• Risque d’incendie et de brûlure
Source SMA
Partie coutant continu
Modules Conergy
36
PARTIE 4
Traitement de l’eau
Photovoltaïque raccordé au réseau
Pompage Photovoltaïque au fil du soleil Association KRAING SPEU
Filtration
Pompe d’injection
Eau potable
Stockage pour mélange
Schéma de principe
Valeurs cibles d’analyse de l’eau
Valeurs cibles d’analyse de l’eau
Valeurs cibles d’analyse de l’eau
Traitement de l’eau
Valeurs cibles d’analyse de l’eau
Valeurs cibles d’analyse de l’eau
Traitement de l’eau: Chloration par eau de javel (l’hypochlorite de sodium)
Si l’eau est claire, on ajoute 5 à 10 milligrammes de chlore actif dans l’eau, on laisse reposer trente minutes dans le récipient fermé, puis l’eau peut être consommée. Si l’eau est trouble, on la filtre ou on la décante puis on met une 10 à 20 milligrammes de chlore actif par litre, l’eau peut être consommée au bout de trente minutes passées dans le récipient fermé. Le temps d’action de l’hypochlorite de sodium, est d’au moins une demi-heure, mais si la température n’est comprise qu’entre 10 et 18 °C, le temps de contact doit être d’au moins une heure, et davantage si la température est inférieure à 10°C. Pour connaître le volume d’eau de Javel à ajouter pour atteindre la concentration souhaitée, il faut connaître son degré chlorométrique, qui doit figurer sur la bouteille (attention toutefois à la fiabilité de ces informations et aux contrefaçons dans certains pays). Un degré chlorométrique correspond à 3,17 grammes de chlore actif par litre d’eau de Javel. Par conséquent, si l’eau de Javel dont on dispose est à x° et si l’on souhaite obtenir une concentration c de chlore actif dans l’eau à traiter (comprise entre 5 et 20mg/L, selon les cas), le volume d’eau de Javel à ajouter peut être facilement calculé à l’aide de la formule suivante : Veau de Javel = c * Veau à traiter / (x * 3,17) Le résultat obtenu est en ml si la concentration a été exprimée en mg/L. A titre indicatif ou de rappel, le volume d’une goutte est d’environ 0,2mL et 1ml = 0,001 litre
Chloration
Traitement par le chlore
=>DPD3
=>DPD1
Traitement de l’eau par le chlore
Traitement de l’eau
Analyse de l’eau
51 Photovoltaïque raccordé au réseau
Schéma de principe alimentation photovoltaïque (général)
Traitement de l’eau: caractéristique de pompe doseuse
Traitement de l’eau: caractéristique de pompe doseuse
54
PARTIE 5
Batteries
Pompage Photovoltaïque au fil du soleil
55
SOURCE: ISBN 2-89481-006-7
Module sur batterie
56
OH 2 SO Pb 2
Décharge
ChargeSOH 2 PbO Pb 24422
Principe de fonctionnement d’un accumulateur
57
Technologies des plaques positives Plaques planes « collées »
Plaques spirales
Électrode positive tubulaire
Electrode négative toujours plaques planes
58
Classification
Durée de vie d'une batterie en fonction de la profondeur de décharge
Source : L'électricité Photovoltaïque, Collection : "le point sur"1995
59 Photovoltaïque raccordé au réseau
Powersafe TS ouvertes
Plaques positives tubulaires
Alliage plomb antimoine
245 à 4580 Ah (2V)
1700 cycles à 80%DOD
Varta VB
Plaques tiges
33 à 285 Ah (6 ou 12V)
60
Powersafe OPzS ouvertes
Plaques positives tubulaires en alliage plomb à faible taux d’antimoine (autodécharge limitée)
Electrolyte gélifié
300 à 4620 Ah (2V)
1500 cycles à 80% DOD
61
Powersafe OPzV étanche (VRLA)
A recombinaison de gaz
Plaques positives tubulaires en alliage plomb calcium étain
Electrolyte gélifié
270 à 3930 Ah (2V)
1400 cycles à 80% DOD
62
Powersafe XP (VRLA)
A recombinaison de gaz
Absorbed glass mat, plaques positives alliage plomb antimoine
60 à 215 Ah (6 ou 12V)
1000 cycles à 75%DOD
63
Genesis NP-GEL
A recombinaison de gaz
Plaques positives minces alliage plomb calcium
Electrolyte gélifié
26 à 87 Ah (6 ou 12V)
64
Powersafe VE/VEF
A recombinaison de gaz
Plaques en alliage plomb calcium étain
Absorbed glass mat
50 à 580 Ah (2, 6 ou 12V)
2000 cycles à 10%DOD
65
Typologie des sites isolés
66
Fonctionnement des chargeurs Chargeur TOR
20
22
24
26
28
30
32
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24Temps
Te
ns
ion
ba
tte
rie
[V
]
30 V - Fin de charge forcée
28,8 V - Fin de charge normale
(Régulation de charge)
23,4 V - Alarme batterie basse
22,8 V - Limitation de décharge
25,8 V - Fin limitation de décharge
Fin alarme batterie basse
T T
Charge forcée
Mise en service de la
batterie
Décharge et
charge normale
Décharge
et alarme
Charge,
décharge et
limitation de
décharge
Charge, fin de
limitation et charge
forcée
Charge et décharge
normale
67 Photovoltaïque raccordé au réseau
Fonctionnement des chargeurs Chargeur à tension constante
68
Rendement
Source : Satie ENS-Cachan
moyen de 0,7 à 0,85
L'efficacité de charge d'une batterie neuve est d'environ 90%
69
Rendement des batteries neuves
Efficacité énergétique (Wh) Efficacité capacitive (Ah) B
atte
ries
so
lair
es
Pla
qu
es p
lan
es
V
RLA
(A
GM
, gel
)
B
atte
ries
t
ub
ula
ires
Bat
teri
es s
ola
ires
Pla
qu
es p
lan
es
V
RLA
(A
GM
, gel
)
B
atte
ries
t
ub
ula
ires
Réglage du contrôleur de batteries
Déconnexion des charges
Reconnexion des charges
73
Durée de vie en fonction de la tension de floating
74
Capacité disponible en fonction du courant de décharge et de la température
La capacité diminue avec la température
Correction de la capacité en fonction de la température
75 Photovoltaïque raccordé au réseau
Durée de vie en fonction de la température
La durée de vie diminue avec l’augmentation de la température
76
Auto-décharge en fonction de la température
1,25 % / mois
7,1 % / mois 3,3 % / mois
L’auto-décharge augmente avec la température
77
Capacité initiale
Au cours des premiers cycles il a a augmentation de la capacité de la batterie. Un bon formatage de départ conditionne la durée de vie et les performances.
78
Manutention, entretien et stockage des batteries
V < 100V
Eau non ferreuse
79
Maintenance des batteries
• Les personnes intervenant sur les batteries doivent être habilitées au travail sous tension (selon l’UTE C 18-510 en France). • Ne jamais court-circuiter les bornes. Utiliser des outils isolés conformes. • Les batteries ne doivent pas être utilisées dans une enceinte étanche, une ventilation naturelle est nécessaire en conformité avec la norme EN50272-2 ou NFC15-100.
• Vérifier la propreté des batteries et de la connectique (resserrer la visserie). • Nettoyer les batteries avec un chiffon humide, pas de solvant. • Vérifier tous les trois mois que la tension totale des batteries est bien égale à 2.275V x N éléments en série pour une température de 20°C. Contrôler visuellement le niveau d’électrolyte. Contrôler l’état du fusible de batterie. • Vérifier annuellement les tensions individuelles de chaque monobloc, une dispersion due à la recombinaison des gaz de + ou – 2% peut être observée. Contrôle de l’état de charge grâce à un pèse acide. • Un contrôle d’autonomie peut être effectué une fois par an soit par décharge ou par contrôle des impédances.
80
Maintenance des batteries
La capacité restante des batteries peut être empiriquement déterminée en mesurant leur tension à vide après 24h minimum de repos.
81
Capacité restante en fonction de la durée de vie
A la fin de sa vie la capacité de la batterie diminue
82
Régime de décharge
Le régime de décharge est le temps donné de décharge de la batterie de capacité C (Ah) au courant donné.
Exemple: Une décharge à C/10 avec une batterie de 400 Ah correspond à un courant de décharge de 400 / 10 = 40 A
Un même régime de décharge peut être noté indifféremment C/20 ou 0,05C ou C0,05 (sachant que 1/20 = 0,05).
Exercice: quel est le régime de décharge d’une batterie de 300 Ah pour un courant de décharge de 30 A?
Réponse:
Exercice: quelle est la capacité d’une batterie qui se décharge à 5 A en 0,01C?
Réponse:
(h) t x (A) IAh C
83
Le régime de décharge est le temps donné de décharge de la batterie de capacité C (Ah) au courant donné.
Exemple: Une décharge à C/10 avec une batterie de 400 Ah correspond à un courant de décharge de 400 / 10 = 40 A
Un même régime de décharge peut être noté indifféremment C/20 ou 0,05C ou C0,05 (sachant que 1/20 = 0,05).
Exercice: quel est le régime de décharge d’une batterie de 300 Ah pour un courant de décharge de 30 A?
Réponse: 300 / 30 = 10 h, cela correspond à C/10 ou bien 0,1C
Exercice: quelle est la capacité d’une batterie qui se décharge à 5 A en 0,01C?
Réponse: 0,01C correspond à C/100 d’où C(Ah) = 5 x 100 = 500 Ah
Régime de décharge
(h) t x (A) IAh C
84 Photovoltaïque raccordé au réseau
Caractéristiques de décharge
La capacité diminue lorsque l’on augmente le courant de décharge
25 Min 10 h
190 h
I = 0,1 Cn
I = Cn
I = 0,005 Cn
42 Ah 100 Ah 150 Ah
85 Photovoltaïque raccordé au réseau
Les batteries Les fusibles DC
Ω
Ω
86 Photovoltaïque raccordé au réseau
Ω
Les batteries Les fusibles DC
87 Photovoltaïque raccordé au réseau
88
Analyse de schéma
Photovoltaïque raccordé au réseau
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