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Le gisement solaire 2
Installation photovoltaïque raccordée au réseau (compétence électrique)Version janvier 2011
2PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
Potentiel de l’énergie solaire
Bases : Conso mondiale 2007 = 19 000TWhProduction PV rendement 13% soit 130kWh/m².an
Surface installée dansle monde (2007)
9 km
9 km
3
Rayonnement solaire dans le monde en kWh/m².an
2-7
Inconnu
Le soleil : source inépuisable
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
4
Ensoleillement annuel en France en kWh/m² par an sur une surface horizontale
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Gisement solaireNature du rayonnement
AM 1,5
AM 0
AM 1
AM 0
AM 1,5
Rayonnement absorbé par l’atmosphère (O2, CO2, H2O…)
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Composants du rayonnement solaire
Rayonnement Global =Rayonnement direct + Rayonnement diffus + Rayonnement réfléchi *
*( albédo x rayonnement total horizontal)
Rayonnementdirect
Diffusion par les molécules d’air, Diffusion par aérosols
Rayonnement du à l’albedo
Rayonnement diffus
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Rayonnement en fonction de la météo
Ciel couvert Nuages épars, soleil
Rayonnement diffus principalement Rayonnement direct principalement
Ensoleillement W/m2
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Station météorologique de Lyon (rayonnement global horizontal)
Un jour d’hiver ordinaire75 % de diffus
Un beau jour d’été 30% de diffus
Heure solaire (h)
Heure solaire (h)
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Terre2.exe
Le mouvement de la Terre autour du Soleil
La terre tourne autour du soleil en décrivant une ellipse de faible excentricité et de période :365 jours et ¼
Hmax = hauteur du soleil à midi – φ = latitude du lieu
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Trajectoire annuelle et journalière du soleil (hémisphère nord)
2-4Le soleil: source inépuisable
O
S
N
E
4 h 00
8 h 33 6 h 20
21 décembre
21 septembre
21 juinZénith
21 mars
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Élé
vati
on
en
deg
rés
par
ra
pp
ort
au
so
l (h
ori
zon
tale
)
Trajectoire du soleil au Lamentin
15° = Latitude du lieu
52° = Hauteur mini (sol) du soleil le 22 décembre
Déclinaison de 23°27’
Masques Solaires
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Masques SolairesÉ
léva
tio
n e
n
deg
rés
Trajectoire du soleil au Raizet
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Masques Solaires
Les étapes pour la détermination du masque d’une installation solaire :
1. Repérage de la présence d’obstacles limitant l’ensoleillement 2. Identification de points clefs devant représenter la globalité
des obstacle (courbe enveloppe)3. Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de
ces points4. Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant
au lieu.5. Estimation visuelle du risque de diminution des performances
de l’installation6. Report des mesures dans un logiciel de dimensionnement
(éventuellement)
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Azimut /SUD en degré
NB : doit se faire en se mettant à l’endroit le plus défavorable pour le capteur
Masques Solaires
Étape N° 1 : Repérage de la présence d’obstacles limitant l’ensoleillement
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Points clefs
Masques Solaires
Étape N° 2 : Identification de points clefs devant représenter la globalité des obstacles (courbe enveloppe)
Azimut /SUD en degré
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Masques Solaires
Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points
19°
EST 20°
SUD
SUD EST SUD OUEST
Azimut /SUD en degré
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Masques Solaires
Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points - Outils de relevé d’angles des points caractéristiques du masque
4-27
Boussoles avec clinomètre
Indicateur de trajectoire du soleil
Masques Solaires
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
19
Étape N° 4 : Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu
Masques Solaires
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Étape N° 4 : Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu
Masques Solaires
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Rayonnement solaire extrêmement variable suivant :
Latitude du site La saison Les conditions météos (nébulosité, poussières, humidité, …) L’heure de la journée (angle/azimut du soleil) Etc.…
Toutefois d’une année sur l’autre le rayonnement solaire reçu reste sensiblement constant
Disponibilité de l’énergie solaire
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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L’énergie récupérée par un capteur plan sera maximum s’il est orienté perpendiculairement au rayonnement direct
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
35°
20°
0°
(Latitude Martinique/Guadeloupe)
Variation de l’énergie solaire reçue en fonction de la saison et pour différentes inclinaisons
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Ensoleillement maximal au Lamentin :
~1900kWh/m² par an
(Orientation Sud ;
inclinaison 18°)
Les variables du rayonnement solaireIrradiation fonction de l’inclinaison & orientation
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Ensoleillement maximal au
Raizet : ~2200kWh/m²
par an (Orientation
Sud ; inclinaison 22°)
Les variables du rayonnement solaireIrradiation fonction de l’inclinaison & orientation
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Ci-dessous les facteurs de corrections du gisement solaire (par rapport à une inclinaison de 18° et orientation Sud) selon une inclinaison et une orientation donnée (Latitude du Lamentin Martinique)
Les variables du rayonnement solaireIrradiation fonction de l’inclinaison & orientation
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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Pyranomètres, solarimètres, stations météorologiques Mesures satellites Les mesures dépendent des outils et de leur calibrage
Les mesures
Les bases de données existantes Il existe de nombreuses bases de données d’ensoleillement (Meteonorm,
Meteostat, PVGIS, Nasa…) n’affichant pas toutes les mêmes résultats. Plusieurs outils de calcul des effets de l’orientation et de l’inclinaison sont
disponibles sur le web, auprès des fournisseurs, ou dans des logiciels
spécifiques. Attention: toujours considérer une marge d’incertitude
Les variables du rayonnement solaireLes bases de données d’ensoleillement
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire
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La quantité d’énergie solaire annuelle reçue au sol en Martinique est d’environ 1900
kWh/m²/an , ainsi que sur un plan de capteurs solaires orienté au Sud et incliné à 18° (valeur
maximale hors ombres portées par la végétation, les collines environnantes, autres
obstacles…).
La puissance solaire instantanée, varie en Martinique (idem dans le monde) selon
l’inclinaison et l’orientation de 0W/m² à 1000W/m² (parfois plus dans certaines conditions).
Les 3 composantes du rayonnement solaire : direct, diffus, albédo. Le rayonnement direct est
le plus important d’où nécessité d’installer les capteurs solaires dans un endroit sans ombres
portées par la végétation ou autre obstacle.
L’inclinaison et l’orientation ont une influence sur l’énergie solaire reçue dans le plan des
capteurs solaires : se référer au disque solaire
Les points à retenir
PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire