Ensembles de formation en énergie solaire et éolienne

Solar & Wind power training systemF-BE\Philippe Versterren 1

Ensembles de formation en énergie solaire et éolienne

Solar & Wind power training systemF-BE\Philippe Versterren

Pourquoi investir dans l’ensemble de formation en énergie solaire et éolienne?

• Les sources naturelles d'énergie fossile s'épuisent.• La sécurité d'approvisionnement en énergie doit être garantie• Les objectifs climatiques doivent être réalisés• Des maisons devront être converties.• Les nouvelles maisons deviennent plus économes en énergie et produisent leur propre énergie si possible.


Ce sera un défi pour les secteurs concernés

• Les secteurs concernés devront avoir des techniciens formés• Comment préparer les étudiants d'aujourd'hui à ce marché de croissance de demain?


Our solution


Ensembles de formation en énergie solaire et éolienne de Festo

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Qu'apprend-on avec l’ensemble de formation en énergie solaire et éolienne?

• L’ensemble de formation Festo pour l'énergie solaire

et éolienne couvre la maintenance et l'exploitation,

ainsi que les concepts généraux relatifs à la

production d'énergie solaire et éolienne.

• Le système gère les systèmes résidentiels et

commerciaux.


Qu'apprend-on avec l’ensemble de formation en énergie solaire et éolienne?

Systèmes autonomes Systèmes connectés au réseau (Grid-Tied)


Les avantages de l’ensemble de formation en énergie solaire et éolienne.

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• Combinaison de véritables panneaux solaires pour une bonne compréhension et un émulateur d’énergie solaire flexible pour une puissance supérieure.

• Émulation d'une éolienne par dynamomètre avec des courbes de vent réel (P/T).

• Batteries puissantes pour l'imitation d'une situation réelle.

• Les systèmes de production autonomes ainsi que les systèmes de production connectés au réseau sont traités.

• 2 types de régulateurs de charge sont disponibles (MPPT / PWM).

• Sécurité et robustesse sont garantis, même pendant les expérimentations.


Le système de formation énergie solaire et éolienne, modulaire et extensible

La structure modulaire des ensembles et des exercices d'accompagnement permet de choisir des équipements adaptés aux objectifs de formation et au budget disponible

Une solution personnalisée

Energiesolaire

Set de base

Energiesolaire

set avancé

Energiesolaire

Équipement complet

Energieéolienne

Équipement complet

Energieéolienne

set avancé

Energieéolienne

Set de base


Des manuels de travaux pratiques avec licence de campus sont disponibles pour les sets.

• Les manuels traitent la théorie nécessaire.

• Les travaux pratiques proposent des expériences détaillées, d'une durée de 2-3 heures.

Le système de formation énergie solaire et éolienne, manuels adaptés


Système de formation à l‘énergie solaire, set de base


Système de formation à énergie solaire, set de base-production d’énergie

Introduction à la production d'énergie solaire et les panneaux photovoltaïques

Le set et le manuel d’accompagnement traitent :

Théorie:• La diode• Les panneaux solaires (panneaux photovoltaïques)• L'effet de la température sur la performance des panneaux solaires• Stockage de l’énergie solaires dans des batteries.• Influence de l'ombre sur le fonctionnement des panneaux solaires• L'orientation des panneaux solaires• Performance des panneaux solaires par rapport au rayonnement solaire

Exercices pratiques correspondants: • Le cahier de travail couvre la théorie nécessaire et 7 expériences

détaillées d'une durée de 2-3 heures


Type d’installation avec le set de base

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Sourced’énergie

Batterie 12 V

Panneau photovoltaïque

Bancs d'essai de panneaux solaires


Ensemble de formation en énergie solaire: set de base

Le set de base comprend:

• Le banc d'essai avec lampe halogène et ventilateur• Un panneau photovoltaïque• Une batterie


L’ensemble de formation en énergie solaire: options pour set de base

Pour gérer la charge de la batterie, un chargeur de batterie est requis par laboratoire:

• Option1: Alimentation 4 quadrants et contrôleur dynamométrique + logiciel pour chargeur de batterie

• Variante (à prévoir séparément ): chargeur de batterie standard avec jeu de câbles adapté.

Options à prévoir séparément:

• 2 multimètres numériques

• Un ensemble de câbles de sécurités et kit de mise à la terre.

• Un pyranomètre pour pouvoir exécuter complètement le projet 7


Projet1: thèmes traités:

•Description d'une diode.

•Principe de fonctionnement d'une diode.

•Courbe U-I caractéristique d'une diode au silicium

•Semi-conducteurs.

Projet2 : thèmes traités:

•La cellule photovoltaïque, le module et le panneau.

•Courbe U-I caractéristique d'une cellule photovoltaïque.

•L'énergie produite par un module PV.

•L’irradiation.

•Conditions de test standard (STC).

•Efficacité.

•Le panneau solaire en silicium monocristallin.

•Courbe U-I caractéristique de deux modules PV connectés en parallèle


•Effet de la température sur la tension et le courant produit par les panneaux PV.

•Effet de la température sur la puissance de sortie des panneaux PV.

Ensemble de formation en énergie solaire: set de base – projets traités

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• Stockage d'énergie dans les batteries au plomb.

• Charge de la batterie avec un module PV.

• Batterie connectée à un module PV dans l'obscurité.

• Fonctionnement de la diode entre la cellule photovoltaïque et la batterie.


• Influence de l'ombre partielle sur le fonctionnement d'un panneau PV.

• Utilisation de diodes bypass pour réduire l'effet d'ombre sur les modules photovoltaïques connectés en série.

• Utilisation de diodes de blocage pour réduire l'effet d'ombrage dans les modules PV connectés en parallèle.


• L'importance de l'orientation correcte des panneaux solaires.

• L'orbite de la terre - l'incidence de la lumière du soleil sur la surface de la terre.

• La déclinaison solaire et l'orbite solaire.

• Orientation optimale des panneaux PV fixes.

• Incidence solaire sur des emplacements spécifiques.

• Systèmes de suivi solaire


• Performance des panneaux solaires par rapport au rayonnement solaire

• Le pyranomètre

Ensemble de formation en énergie solaire: set de base – projets traités

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L’ensemble de formation en énergie solaire: set avancé


L’ensemble de formation en énergie solaire: set avancé-consommation d'énergie

Production et utilisation de l'énergie solaire dans des systèmes autonomes ou connectés au réseau (grid-tied)


Théorie:• Systèmes PV individuels pour charge DC.• Utilisation d'un contrôleur de charge MPPT dans les systèmes PV

individuels.• Systèmes PV individuels pour charge AC.• Systèmes photovoltaïques raccordés au réseau.




Type d’installation avec le set avancé:

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L’ensemble de formation en énergie solaire: set avancé

Le set comprend:

• Un module avec des lampes 48 VDC

• Un module avec des lampes 230 VAC

• Un compteur kWh

• Un module de batterie 48V

• Un contrôleur de charge PWM 48 VDC

• Un contrôleur de charge MPPT 48 VDC• Une alimentation 230 VAC• Une alimentation 24 VAC• Un onduleur AC 230V pour un système autonome• Un onduleur AC 230V pour un système connecté au réseau• Une alimentation 4 quadrants et un contrôleur de dynamomètre

(y compris le contrôle manuel et commandé par ordinateur)• Interface d'acquisition et de contrôle des données: module DACI(y compris instrumentation pour 2 entrées de courant et 2 entrées de tension)• Le logiciel nécessaire


L’ensemble de formation en énergie solaire: options pour le set avancé

Afin de pouvoir effectuer tous les expériences, une passerelle de communication est requise par laboratoire,

Option à prévoir séparément :

• Un ensemble de câbles de sécurités et kit de mise à la terre.



• Introduction aux systèmes photovoltaïques autonomes pour charges DC : panneau PV, batterie, contrôleur de charge.

• Représentation physique d'un système PV autonome pour charges DC.

• Fonctionnement d'un système PV autonome pour charges DC.

• Sélection du panneau PV, du contrôleur de charge et de la batterie pour un système PV autonome spécifique.

•Régulateurs de charge tout ou rien.

• Méthode de chargement pour charger la batterie.

• Protection contre la surcharge de la batterie.

• Régulateurs de charge à modulation de largeur d'impulsion (PWM).

• Applications de systèmes photovoltaïques autonomes pour les charges DC.

• L'approvisionnement en électricité dans les petits bâtiments et l'effet de l'utilisation d'équipements électriques économes dans les systèmes photovoltaïques autonomes pour charges DC.


• Régulateurs de charge MPPT.

-Topologie. Méthode de chargement pour charger la batterie.

-Protection contre une décharge excessive de la batterie.

-Technologie de commutation de puissance.

• Point de fonctionnement du panneau PV dans les systèmes PV autonomes utilisant un contrôleur de charge PWM on-off.

• Point de fonctionnement du panneau PV dans les systèmes photovoltaïques autonomes utilisant

un contrôleur de charge MPPT.

• Comparaison des régulateurs de charge on-off, PWM et MPPT.

Ensemble de formation en énergie solaire: set avancé – projets traités

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• Introduction aux systèmes photovoltaïques autonomes pour les charges AC.

• Représentation physique d'un système PV autonome pour les charges AC.

• Sélection du panneau photovoltaïque, du contrôleur de charge, de la batterie et du convertisseur pour un système PV autonome spécifique.

• Applications de systèmes PV autonomes pour des charges AC.

• L'approvisionnement en électricité dans les petits bâtiments et l'effet de l'utilisation d'équipements électriques économes

en énergie dans les systèmes photovoltaïques autonomes pour charges AC.


• Introduction des systèmes photovoltaïques reliés au réseau.

• Panneau photovoltaïque - convertisseur - compteur d'énergie.

• Fonctionnement d'un système PV connecté au réseau.

• Configurations de panneaux PV et convertisseurs.

• Onduleur centralisé, onduleur string Groupe, micro-onduleur.

• Sélection du panneau photovoltaïque, de l'onduleur et du compteur d'énergie pour un système photovoltaïque

lié au réseau..

• Mesure d'énergie dans les systèmes photovoltaïques liés au réseau : mesure nette et mesure brute

• Surveillance et réglage des micro-onduleurs.

• Effet de l'utilisation d'équipements électriques économes en énergie sur les systèmes photovoltaïques liés au réseau

Ensemble de formation en énergie solaire: set avancé – projets traités

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Ensemble de formation en énergie éolienne, set de base


Introduction à la production d'énergie éolienne et stockage d'énergie (batteries)


Théorie:• Rapport tension-vitesse d'un générateur de turbine éolienne.• Rapport couple-tension d'une éolienne.• Puissance par rapport à la vitesse du vent.• Stocker l'énergie d'une éolienne dans des batteries.



Ensemble de formation en énergie éolienne: set de base


Type d’installation avec le set de base:

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Ensemble de formation en énergie éolienne: set de base

Le set de base comprend:

• Un moteur dynamomètre à 4 quadrants

• Un générateur / contrôle de turbine de vent

• Un module avec des résistances de charge

• Un module avec des charges ohmiques


• Une alimentation 24 VAC

• Une alimentation 4-Quadrant et un contrôleur de dynamomètre

(y compris la commande manuelle ou ordinateur, chargeur de batterie, émulateur de turbine)

Options à prévoir séparément:• 2 multimètres numériques• Un ensemble de câbles de connexion et kit de mise à la terre



• Champ magnétique.

• Aimants permanents.

• Induction électromagnétique.

• Générateurs utilisés dans les petites éoliennes.

• Période et fréquence des ondes électriques.

• Relation entre la vitesse de rotation et la tension créé par un générateur d'éolienne.


• Couple.

• Puissance produite par l'interaction des champs magnétiques.

• Le champ magnétique autour d'un conducteur.

• Le champ magnétique généré par une bobine (électroaimant).

• Les bobines utilisées dans les générateurs électriques.

• Force répulsive contre la rotation d'un rotor de générateur

Ensemble de formation en énergie éolienne: set de base – projets traités

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• Densité de l'air.

• L'énergie cinétique du vent.

• Calcul de l'énergie éolienne.

• Relation entre l'énergie éolienne et la vitesse du vent.

• Relation entre le couple, la vitesse de rotation et la puissance mécanique.

• Conversion de l'énergie éolienne en énergie mécanique et électrique.

• Courbe couple/vitesse typique au rotor de l'éolienne.

• Graphique couple/vitesse du rotor de l'éolienne à différentes vitesses de vent.

• Graphique puissance/vitesse mécanique du rotor de l'éolienne à différentes vitesses de vent.

• Graphique courant/tension du rotor de l'éolienne à différentes vitesses de vent.

• Courbes puissance/vitesse électrique du rotor de l'éolienne à différentes vitesses de vent.

• Efficacité du générateur de turbine éolienne.


• Stockage d'énergie électrique.

• Connexion d'une petite éolienne aux batteries.

• Suivi automatique de la puissance maximale (Maximum power point MPP).

• Protection contre la surcharge de la batterie.

• Protection contre la vitesse excessive des éoliennes

Ensemble de formation en énergie éolienne: set de base – projets traités

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Ensemble de formation en énergie éolienne, set avancé


Production et utilisation de l'énergie éolienne pour les charges AC et DC


Théorie:• Systèmes d'énergie éolienne individuels pour charge DC.• Systèmes d'énergie éolienne individuels pour charge AC.



Ensemble de formation en énergie éolienne: set avancé – consommation d’énergie


Type d’installation:


Ensemble de formation en énergie éolienne: set avancé

Le set avancé comprend:

• Un dynamomètre à 4 quadrants – moteur

• Un générateur / contrôle de turbine de vent


• Une alimentation 24 VAC

• Une alimentation 4-Quadrant et un contrôleur de dynamomètre (y compris le fonctionnement manuel et commandé par ordinateur, chargeur de batterie, émulateur de turbine)

• Un module avec des lampes 48 VDC

• Un module avec des lampes 230 VAC

• Un onduleur AC 230V pour un système autonome

• Interface d'acquisition et de contrôle des données: module DACI (y compris l'instrumentation pilotée par ordinateur pour 2 entrées de courant et 2 entrées de tension)

• Le logiciel nécessaire

Options à prévoir séparément:• Un ensemble de câbles de connexion et kit de mise à la terre



• Introduction aux systèmes éoliens autonomes pour les charges DC.

-Eolienne, redresseur, batterie, contrôleur de charge.

• Représentation physique d'un système éolien autonome pour les charges DC.

• Fonctionnement d'un système éolien autonome pour les charges DC.

• Sélection du contrôleur de charge et de la batterie pour un système d'énergie éolienne autonome pour charges DC.

• Système d'énergie éolienne autonome avec contrôleur de surcharge pour charges DC.

• Système d'énergie éolienne autonome avec régulateur de charge MPPT pour charges DC.

• Applications de systèmes éoliens autonomes pour charges DC.

- L'approvisionnement en électricité pour petits bâtiments.

- Alimentation en électricité de petits bateaux.

- Charger la batterie dans des véhicules récréatifs.

• Effet de l'utilisation d'équipement électrique écoénergétique sur la taille et les coûts d'investissement des systèmes

éoliens autonomes pour les charges DC

Ensemble de formation en énergie éolienne: set avancé – projets traités,

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• Introduction aux systèmes éoliens autonomes pour les charges AC.

• L'onduleur.

• Représentation physique d'un système éolien autonome pour charges AC.

• Sélection du contrôleur de charge, de la batterie et de l'onduleur pour un système d'énergie éolienne pour charges AC.

• Applications de systèmes éoliens autonomes pour charges AC.

• L'approvisionnement en électricité dans les maisons et petits bâtiments.

• Effet de l'utilisation d'équipement électrique écoénergétique sur la taille et les coûts d'investissement des systèmes

éoliens autonomes pour charges AC.

Ensemble de formation en énergie éolienne: set avancé – projets traités

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Le module DACI "Data-Acquisition and Control Interface" + logiciel

…

Commencez avec un ensemble complet de fonctions d'instrumentation:• Compteurs multifonctions• 8 oscilloscope trace• ……

Et ajoutez les fonctions dont vous avez besoin:• Chopper / Inverseur• Contrôle de générateur• Thyristors• HVDC ...

• Le module DACI est utilisé pour mesurer, analyser et contrôler les paramètres électriques et mécaniques des systèmes électrique.

• Le module DACI dispose d'une gamme d'instruments informatiques et de diverses fonctions de contrôle.

• Ces instruments et fonctions de contrôle sont accessibles via le logiciel LVDAC-EMS.


…Commencez avec les fonctions de base:• Source d'alimentation CC• Source d'alimentation CA• Entraînement primaire et frein• Charge mécanique

Et ajoutez les fonctions dont vous avez besoin:• Émulateur de panneau solaire• Emulateur éolien-turbine• Chargeur de batterie

L'alimentation 4-Quadrant et le contrôleur de dynamomètre + logiciel

• L'alimentation à 4 quadrants et le contrôleur de dynamomètre ont pour principales fonctions de fournir de l'énergie et de servir de dynamomètre.

• Un moteur modifié est nécessaire pour la fonction de dynamomètre.

• Les fonctions de contrôle sont accessibles via le logiciel LVDAC-EMS.


Connectez-vous à un ordinateur et démarrez LVDAC-EMS!

Tout est contrôlé par un seul logiciel (LVDAC-EMS)• Disponible librement


Equipement de formation solaire thermique


Avec cet équipement, de l'eau chaude est produite à partir de l'énergie solaire.Les étudiants apprennent à connecter correctement les différents composants et à contrôler les pressions, les débits et les températures d’un système thermique solaire. Le système permet de créer des configurations réalistes telles que le chauffage par le sol, la production d'eau chaude passive et active, le chauffage traditionnel et la production d'eau chaude par échangeur thermique.Le système est conçu pour la formation pratique.



Sur la face avant de l'équipement, les étudiants font les connexions.La face arrière se compose d'un capteur solaire de 1000W qui fournit de l'énergie au moyen d'un projecteur.

Les étudiants construisent une variété d'installations solaires, du simple chauffe-eau solaire pour la piscine à un système multiple avec des applications combinés.



Contenus didactiques :

Principes de base de l'énergie thermique.• Équilibre thermique.• Modes de transfert de chaleur :

conduction, convection et rayonnement.• Énergie potentielle et cinétique (E).• Puissance (W).• Température, pression et volume.• Écoulement laminaire et turbulent.• Dilatation / contraction thermique. • Chaleur Q = mcΔT . • Expansion thermique ΔV=β x V0 x V0 x ΔT

Introduction au système et aux procédures de sécurité à suivre.

Equipement de formation solaire thermique.


Contenus didactiques :

Boucle simple.• Chauffage et refroidissement solaires.• Stockage de l'énergie thermique. • Stockage/échange d'énergie thermique.• Approvisionnement/contrôle de l'énergie thermique.

Boucle multiple.• Chauffe-eau à circuit fermé. • Chauffage de surface en boucle fermée.• Chauffage à air en boucle fermée.• Retour en boucle fermée.• Systèmes combinés en boucle fermée



Equipement de formation pour la production d’énergie éolienne

Nacelle – Wind Power Génération


Equipement de formation pour la production d’énergie éolienne: la Nacelle

Description / fonction d’une nacelle

La nacelle est la partie supérieure d'une éolienne.

La nacelle vise à maximiser la production d'énergie éolienne en :

• Faisant suivre la direction du vent• Réglant l'angle des lames

La nacelle doit se mettre en position de sécurité par mauvais temps.


La Nacelle permets de former les techniciens de maintenance d'une nacelle sans avoir à avoir accès à une véritable nacelle qui serait trop grande, trop chère et potentiellement trop dangereuse.

• Simulez les conditions changeantes telles que la vitesse et la direction du vent.

• Simuler des pannes telles que surchauffe, pannes mécaniques, hydrauliques, etc.

• Idéal pour surveiller la conversion de l'énergie éolienne en énergie électrique et pour mieux comprendre l'interaction entre les différents composants mécaniques, électriques et les logiciels.



Contenu de la formation :

Dispositif d’orientation (Yaw).• Mouvement de rotation.• Moteur découplé.• Détection de câble emmêlé.• Indicateur de position.• Frein hydraulique.

Moyeu du rotor (Hub).• Mécanisme de barrure du rotor.• Entraînement par chaîne.• Lecture de la vitesse.• Arbre principal monté sur blocs de support.• Capteur de vibration.




Boîte d’engrenage.• Boîte d’une éolienne réelle de 5 kW.• Disque de serrage.• Fenêtre de contrôle du niveau d’huile.• Bouchon magnétique.

Unité hydraulique.• Manifold.• Contrôle manuel pour chaque commande.• Pompe à main en cas d’urgence.• Manomètres.




Panneau électrique.• API.• Variateurs de fréquence.• Bloc d’alimentation.• Contacteurs.• Disjoncteurs.• Fusibles.

Écran tactile.• IHM SIEMENS.• Réseau de communication industriel.• Ajout de fautes à l’écran.




Frein d’arrêt et générateur.• Frein d’arrêt hydraulique et disque de frein.• Capteur de vitesse.• Moteur/Générateur à induction.• Mesure de la température et de la vibration.• Simulation de la puissance en configuration de base.

Station météorologique.• Girouette.• Anémomètre.• Balises FAA (aviation).



La nacelle peut être complété par un moyeu de rotor à entraînement électrique ou hydraulique.


Documents

Ensembles de formation en énergie solaire et éolienne