Corrige_TP_Dim_syst_PV

8/8/2019 Corrige_TP_Dim_syst_PV

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Nom :

Date :

Classe :

SYSTEME PHOTOVOLTAQUE

Dimensionnement dun systme photovoltaque

Note et observations :

BAC PRO ELEEC

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T Bac pro ELEEC Dimensionnement dun systme photovoltaque

Nom : Sous systme photovoltaque Page 3 / 16Sujet TP Dim systm PV + Corrig Version RESELEC

Structure dun systme dlectrification hybride:

Vous devez participer la conception dun systme de gnration lectrique hybride destin uneauberge daltitude. Dans cette installation les rcepteurs de faibles puissances sont aliments par lesystme photovoltaque, lautre partie comprenant les lments de fortes puissances est alimentedirectement par groupe lectrogne (G.E.).

Llment central de linstallation est un onduleur-chargeur qui gre pratiquement tout le transfert delnergie lectrique :

La charge des batteries partir des panneaux ou du 230 V gnr par le groupe lectrogne.

La conversion de la tension continue de la batterie en 230 V AC destin aux rcepteurs.

La surveillance de ltat de charge des batteries et ventuellement le dmarrage du groupelectrogne.

La surveillance des surcharges ou bas niveaux des batteries (dmarrageautomatique du GE)

Groupe lectrogne

Panneaux photovoltaques

+ -

Batteries

Courant continu

Courant alternatif

Onduleur-chargeur

Rcepteurs

24 V DC

24 V DC

230 V AC

230 V AC


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1. Prsentation du site Cahier des charges :

Bilan des puissances Auberge du Charmant Som (Isre)

Rcepteurs aliments par onduleur

Appareils NombrePuissance

unitaire

Frquence ou duredutilisationquotidienne

Puissance Energie

Tubes fluos 2 18 WFonctionnementpermanent 12h

36 W 432 Wh

Lampes fluo compactes -Extrieur

2 20 W En soire 2 h 40 W 80 Wh

Lampes fluo compactes Salle resto.

2 20 WFonctionnement

4h40 W 160 Wh

2 Lampes fluo compactes- Etage

3 20 W En soire 2 h 40 W 80 Wh

1 Lampes fluo compacte -Annexe

1 20 WOccasionnel

1h/jour20 W 20 Wh

1 lampes fluo compacte -WC

1 20 WOccasionnel

2h/jour20 W 40 Wh

1 lampes fluo compacte -Douche 1 20 W

Occasionnel1h/jour 20 W 20 Wh

1 lampe fluo compacte Hall douche

1 20 WOccasionnel

2h/jour20 W 20 Wh

Conglateur 1 1 0.75 A / 110 W Permanent 12h 110 W 1320 W

Conglateur 2 1 110 W Permanent 12 h 110 W 1320 W

Conglateur 3 1 90 W Permanent 12 h 90 W 1080 WSpot fluo resto 1 30 W Occasionnel 1 h 30 W 30 Wh

TOTAL PTOT = 576 W Ec = 4602 Wh

Rcepteurs aliments par groupe lectrogne 6,5 kVA

Appareils Nombre Puissance unitaireFrquence ou dure

dutilisation quotidiennePuissance totale

Surpresseur 1 800 WFonctionnement

occasionnel 1 h / j800 W

Pompe auxiliaire 1 750 WFonctionnementoccasionnel 1h / j

750 W

Malaxeur 1 2500 WFonctionnementoccasionnel 1h / j

2500 W

Total 4050 W

Cahier des charges et donnes complmentaires :

Site : proche de Grenoble 45de latitude Nord / Al titude de lauberge 1700 m

Pente de toit : 33par rapport lhorizontale / lorientation des panneaux est plein sud (180)

Lutilisateur prvoit dutiliser le groupe lectrogne 1 heure par jour

Le site est prvu pour fonctionner de dbut mai fin septembre.

Lautonomie doit tre de 5 jours en cas de mauvais temps.

Les batteries seront du type accumulateurs au plomb, stationnaire. (chaque accumulateurgnre une tension de 2V)

Londuleur sera de type onduleur-chargeur (type Studer Inno Compact); compte tenu de lapuissance mise en jeu lensemble batteries, panneaux et onduleur fonctionnera en 24 V CC.

Les panneaux seront du type BP Solar 3125.

Pour plus dinformations sur les composants reportez vous au dossier technique


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2. Bilan des puissances :Calculez le puissance totale et lnergie totale quotidienne ncessaire linstallation(donnez votre rponse sur le tableau de la page prcdente)

3. Calculs et choix des lments du systme :Pour vous aider rpondre aux questions suivantes vous vous servirez des fiches de calculsdonnes en annexe

a) Calculez lnergie produire Ep :

kEcEp=

65,0

4602=Ep

b) Calculez la puissance crte Pc du gnrateur photovoltaque ncessaire :

(On prendra une irradiation moyenne de 5 kWh/m2

/jour pour la priode estivale defonctionnement)

Pc= Ep / Ir = 7080 / 5 = 1416 watt crte

A partir de la puissance crte des panneaux BP Solar 3125U dterminer le nombre de

panneaux solaire ncessaires linstallation.

Puissance crte dun panneau BP 3125U (cf p 14)

N = Pc / puissance crte unitaire panneau = 1416 / 125 = 11,3

c) Calculer la capacit des accumulateurs ncessaires ce systme ainsi que leur nombre :

UD

NEcC .

.=

C : capacit de la batterie en ampre.heure (Ah)

EC : nergie consomme par jour (Wh/j)N : nombre de jour dautonomieD : dcharge maximale admissible (0,8 pour les batteries au plomb)U : tension de la batterie (V)

(4602x5)/(0,8x24) = 1198 Ah

Le parc batterie sera constitu daccumulateur de 2 V chacun, le systme fonctionnant sous24 V les accumulateurs seront coupls en srie.

Nbre = 24 / 2 = 12 accumulateurs

EP = 7080 W

PC = 1416 Wc

Nbre = 12 panneaux

C 1200 Wh

Nbre = 12 accus


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4. Choix des cbles :

Cest sur la partie courant continu de linstallation que les intensits sont les plus

importantes, cest donc dans cette partie que se pose le problme des pertes joules et deschutes de tensions dans les cbles.

On vous demande donc de dterminer les sections des cbles entranant le moins de chutede tension possible entre les panneaux et londuleur-chargeur, mais aussi entre les batterieset londuleur-chargeur.

Donnes complmentaires : Chute de tension maximale entre panneaux bote de raccordement ; bote de

raccordement onduleur et batterie onduleur = U = 2%

Puissance nominale de londuleur P NOM = 2300 W

Conducteurs en cuivre ( = 1,6 10-8

.m).

a) Calculez le courant de sortie dun panneau sa puissance nominale :

I = P/U = 125 / 24 =5,2 A

b) Dterminez la section des conducteurs entre les panneaux et le botier deraccordement :

U = 24 x 0,02 = 0,48 V donc R max de la ligne R=U /I = 0,48 / 5,2 = 0,092

S = (.L)/R= (1,6 10-8 . 14) / 0,092 = 2.10-6m soit un cble dunesection de 2 mm onprendra donc des cbles de 2,5 mm

c) Calculez le courant circulant entre le botier de raccordement et londuleur :

La puissance crte du champ photovoltaque Pc = 12 x 125 = 1500 W

I = Pc / U = 1500 / 24 =62,5 A


Onduleur-chargeur

Batteries

Longueurde cble 10 m

Botier de raccordementdes panneaux

Longueurde cble 7 m

Longueurde cble 4 m


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d) Dterminez la section des conducteurs entre le botier de raccordement etlonduleur :

U = 24 x 0,02 = 0,48 V donc R max de la ligne R=U /I = 0,48 / 62,5 = 0,00768

S = (.L)/R= (1,6 10-8. 20) / 0,00768 = 42.10-6m

Soit un conducteur dune section minimale de 42 mm (section normalise 50mm)

e) Calculez le courant circulant entre les batteries et londuleur lorsque celui-ci dbite sapuissance nominale :

I max batteries = P max onduleur / U batterie = 2300 / 24 =95,33 A

f) Dterminez la section des conducteurs entre le parc batterie et londuleur :

U = 24 x 0,02 = 0,48 V donc R max de la ligne R=U /I = 0,48 / 95 = 0,00505

S = (.L)/R= (1,6 10-8. 8) / 0,00505 = 25.10-6m

Soit un conducteur dunesection minimale de 25 mm


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5. Schma lectrique :

Compltez le schma lectrique de linstallation :

Branchements des panneaux Couplage des batteries et raccordement londuleur


SolarINPUT

Battery

+ +- -

Onduleur Studer Inno

Compact 2324

+ -

+-

Botier deraccordement

+-

+-

+

-

Bornes de sortie

Barres deraccordement

+

-

Parc batteries

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

+

-

Chaque panneau

photovoltaque est reli

la bote de raccordement

par un cble 2G RO2V


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Devis estimatif :

Complter ci dessous le devis estimatif des principaux composants de linstallationphotovoltaque. (consulter les tarifs donns en annexe)

DESIGNATION NOMBRE PRIX UNITAIREHTSOUS TOTAL

HT

Panneaux photovoltaques 12 656,3 7875,6

Accumulateurs 12 264,18 3170,16

Onduleur - chargeur 1 1596,8 1596,8

Cbles 2x 2,5 mm2 12 x 7=84 m 0,74 62,16

Cbles unipolaire 25 mm2

2x4 = 8 m 3 24

Cbles unipolaire 50 mm2

2x10 = 20 m 4 80

Articles de connexions et de pontage desbatteries

1 150 150

Boite de raccordement des panneaux etcosses

1 75 75

Presses toupes panneaux et boite deraccordement 14 3 42

PRIX TOTAL (Hors Taxes) 13 075

PRIX TOTAL TTC (TVA 19,6%) 15637,7


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6. Validation des choix grce au logiciel RETScreen :

On vous demande de valider votre conception par lutilisation du logiciel RETscreen.

Lancer le logiciel en cliquant sur licne RETScreen International

Compltez la page

ressources solaire

Compltez lesdonnes concernantle site

Compltez lesdonnes concernantla ressource solaire

du site

180


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Compltez lesdonnes des

rcepteursbranchs sur legnrateurphotovoltaque

Compltez la

page modlenergtique

Considrez lapuissancenominale et lasurface depanneauxsuggrs par lelogiciel

Considrez lacapacitnominale de labatterie suggrepar le logiciel


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7. Interprtation des rsultats :

Comparez la puissance et la surface de panneaux suggrs par le logiciel aux rsultats devos calculs.

Puissance nominale despanneaux Surface totale de panneaux ounombre Capacit de labatterie

Par calculs 1416 W crte12 panneaux de125 Watt crte

1200 Ah

Logiciel 850 W crte0,85 Kw soit

7 panneaux de 125 W1377 Ah

Les diffrences rsultats relativement rduites entre les deux mthodes sexpliquent pardiffrents points :

Le logiciel limite la taille du champ photovoltaque lorsquil sagit duneinstallation hybride, daprs cette mthode le champ PV ne produit jamais plusde 75% de la puissance consomme par linstallation (cf manuelRETSCREEN p 35), le reste provient du groupe lectrogne. Par calcul nousavons prit le parti de ne pas sous dimensionner le champ PV

Pour le parc batterie par contre nous avons tenu compte du fonctionnementquotidien du groupe lectrogne (1 heure) pour la recharge des batteries via

la fonction chargeur du Compact 2324. Cela nous permet de choisir un parcbatterie de moindre capacit.

Bibliographie :

Revues Systmes Solaires

Site :http://www.retscreen.orgpour tlcharger le logiciel RETSCREEN de conception de

projets photovoltaques, de solaire thermique, doliens ou de cognration. Llectricit photovoltaque, de Luc Chancelier et Eric Laurent ,ditions

Energie Solaire Photovoltaque, A Labouret et Michel Villoz, Editions Dunod


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Prix HT des composants pour installations photovoltaques

Panneaux photovoltaquesDsignation / caractristiques Prix unitaire HT

Module monocristallin 12 V/ 24 100 watts 546,9 Module polycristallin BP 3125U 24 V / 120 watts 656,3

Accumulateurs au plomb 2VDsignation / caractristiques Prix unitaire HT

Batterie 2V / 735 Ah 268,39 Batterie 2V / 900 Ah 254,18 Batterie 2V / 1200 Ah 264,18

Onduleur chargeurDsignation / caractristiques Prix unitaire HT

Studer Inno Compact C 2324S Rgul 1596,80

Cbles / Matriel de raccordementDsignation / caractristiques Prix unitaire HT

Cble 2G 2,5 mm2 0,74 / mCble unipolaire 25 mm2 3 / mCble unipolaire 50 mm2 4 / mArticles de connexions et de pontage des batteries 150 Boite de raccordement des panneaux et cosses 75 Presses toupes panneaux 3 pice

NNEXES


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Mthode de calcul dune installation photovoltaque :(source Llectricit Photovoltaque )

A / Dimensionnement des panneaux photovoltaques

Pour dimensionner la surface de panneaux ncessaires on procde en trois tapes :

Etape 1 : Calcul de lnergie qui sera consomme par jour (voir bilan des puissances et nergies )

Etape 2 : Calcul de lnergie produire

Pour que les besoins du client soit assurs il faut que lnergie consomme (Ec) gales lnergie produite(Ep) un coefficient prs

kEcEp=

Le coefficient k tient compte des facteurs suivant :- lincertitude mtorologique ;- linclinaison non corrig des modules suivant la saison ;

- le point de fonctionnement des modules qui est rarement optimal et qui peut tre aggrav par :la baisse des caractristiques des modules, la perte de rendement des module dans le temps(vieillissement et poussires) ;

- le rendement des cycles de charge et de dcharge de la batterie (90%) ;- le rendement du chargeur et de londuleur (de 90 95%) ;- les pertes dans les cbles et connexions

Pour les systmes avec parc batterie, le coefficient k est en gnral compris entre 0,55 et 0,75. La valeurapproche que lon utilise pour les systme avec batterie sera souvent de 0,65.

Etape 3 : Calcul de la taille du gnrateur photovoltaque (ensemble des panneaux) installer.

La puissance crte des panneaux installer dpend de lirradiation du lieu dinstallation. On la calcule en

appliquant la formule suivante :

Irk

EpPc

.=

Pc : puissance crte en Watt crte (Wc)Ep : nergie produite par jour (Wh/j)Ir : irradiation quotidienne moyenne annuelle (kWh/m.jour)

Ce qui revient crire

IrkEcPc.

= Pc : puissance crte en Watt crte (Wc)Ec : nergie consomme par jour (Wh/j)Ir : irradiation quotidienne moyenne annuelle (kWh/m.jour)

Concernant lirradiation moyenne en France et pour la priode estivale (ce qui correspond lutilisation decette installation) Ir = 5 kWh/m.jour


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B / Dimensionnement du parc batteries :

Pour raliser le dimensionnement de la batterie, on procde de la faon suivante :

Etape 1 : On calcule lnergie consomme (Ec) par les diffrents rcepteurs

Etape 2 : On dtermine le nombre de jour dautonomie ncessaire

Etape 3 : On dtermine la profondeur de dcharge acceptable pour le type de batterieutilise

Etape 4 : On calcule la capacit (C) de la batterie en appliquant la formule ci-dessous

UDNEcC

..=

C : capacit de la batterie en ampre.heure (Ah)EC : nergie consomme par jour (Wh/j)N : nombre de jour dautonomieD : dcharge maximale admissible (0,8 pour les batteries au plomb)U : tension de la batterie (V)


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Caractristiques des panneaux photovoltaques choisis pour cette installation

Documents

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