Le Solaire photovolta¯que - .9/ Syst¨me photovolta¯que autonome. 30. autoconsommation. Vente totale

  • View
    215

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Le Solaire photovolta¯que - .9/ Syst¨me photovolta¯que autonome. 30. autoconsommation....

  • 1

    Le Solaire photovoltaque

    PLAN : UnitsUn peu de physique :

    Rayonnement du soleil E()effet photovoltaque

    FabricationCaractristiques, performancesPhotovoltaque : applicationsSolaire thermiqueLa ressource solaireSystme PV autonomeSystme PV connect au rseau

    Objectifs : Apporter les connaissances de base sur lnergie solaireet sur lnergie photovoltaque en particulier.

    Module 2l6ov8mV. BoitierJanvier 2010

  • 2

    2/ Un peu de physique.

    Sour

    ce :

    Le

    Reck

    nage

    lPYC

    edi

    tions

    Spectre du soleil.Idem corps noir 5770 K

  • Cathode N Anode P3

    Dop N : excs de- dans le rseau cristallin. Dop P : excs de trous dans le rseau cristallin.

    http

    ://r

    b.ly

    cee-

    hain

    aut.

    fr

    2/ Un peu de physique.

    La jonction pn.

  • 4

    Bandes nergtiques au sein de latome de Silicium

    (doc BP Solar)

    Eg = Ec-Ev 1eVSi E=hC/ < Eg,

    pas de conversion PVSi E=hC/ > Eg,

    conversion PV, le rab > Eg est perdu sous forme de chaleur.

    Photon lectrons passe de BV vers BC du semi-conducteur et deviennent libres cration paire lectron-trou, sparation avant recombinaison dans la ZCE.

    Cellule au silicium jonction pn.

    2/ Un peu de physique.

  • 5

    2/ Un peu de physique.

    Cellule au silicium jonction pnet cellule au silicium amorphe.

  • 6

    3/ fabrication.

  • 7

    3/ fabrication.

  • 8

    Cellule : diode de grande surface(en convention gnrateur).

    Module : mise en srie de cellules, module 12 volts => 36 cellules22 volts vide, 16 17 volts au MPP

    Mise en srie , la tension augmente, le courant est fix par la cellule la moins claire.Mise en parallle , la tension est la mme, le courant est gal la somme des courants de chaque branches

    4/ caractristiques. I

    V

    +

    -

  • 9

    Sharp 175.

    la caractristique P(V) prsente un extrmum.

    4/ caractristiques.

  • 10

    Influence de lclairement et de la temprature.

    4/ caractristiques.

    Photowatt PW110.

  • 4/ caractristiques.Performances

    JC-Muller

    11

    Silicium multicristallin :labo 19%.cellules indus 11, 14%.62 % du march

    Silicium monocristallin :labo 25%.cellules indus 12, 16%.27 % du march

    amorphelabo 13%.modules 6 8%.< 3% du march

  • 12

    Source (2008):

    Total production lectrique mondiale en 2007 dorigine renouvelable: 3 604 TWh soit 18% de la production totale dlectricit (19 825 TWh).

    Total production lectriquephotovoltaquemondiale en 2007 : 7,9 TWh(2,7 TWh en 2004), soit 0,2% de la production lectrique mondiale en 2007 dorigine renouvelable

    5/ Place du photovoltaque (PV) parmi les nergies.

  • 13

    6/ Photovoltaque : des applications dcentralises

    Satellites

    Electrification des sites isols, notamment :pompage d eaubalisespays en dveloppementloisirs

    De faon marginale : vhicules (courses sunracers)bateaux...

    Sources : Bernard Multon, Stephan Astier

  • 14

    6/ Photovoltaque: plus de puissance

    et le rseauBavaria solarpark (Allemagne) 62000m

    de panneaux pour 10MW

    Phot

    o :

    2005

    Pow

    erLi

    ght

    Corp

    Toit solaire > utilisation

    individuelle > raccords au

    rseau lectrique

    Centrale de grande puissance

  • 15

    Principe : systme concentrateur de chaleurpuis changeur et turbine ou gnrateur (moteur Stirling)

    Miroir auges

    Paraboles Diam : 8m Pe=10kW

    7/ Solaire thermique pour la production dlectricit

    Champs de miroir + rcepteur

  • 16

    7/ Solaire thermique pour la production dlectricit

    Principe

    Docs : A. Ferriere

  • 17

    Solar Two Barstow

    Californie 97-200085000 m 12,4 MWe

    7/ Solaire thermique : Exemples

    Ancienne installation Themis en France

    (83-86) 10740 m miroir2,5 MWe

    Tour solaire Manzanares (Espagne)194 m de haut6000m2 de miroir

    Dsert MojaveCalifornie

    2000000 m cylindro-paraboliques

    354 MWe

  • 18

    7/ Solaire thermique pour le chauffage

    le chauffage de leau

    le chauffage de la maison

    ww

    w.e

    nerg

    ies-

    reno

    uvel

    able

    s.or

    g/f-

    sola

    ire_t

    herm

    ique

    .asp

    :

    dess

    ins

    Clai

    re L

    affa

    rgue

    un chauffe-eau solaire couvre entre 40 et 80 % des besoins en eau chaude (surface entre 2 et 5 m pour 4 personnes - 200l)

    le systme solaire combin couvre 25 60 % des besoins en chauffage et en eau chaude (surface environ 1 1,2 m pour 10 m de maison).

  • 19

    http://images.wikia.com/solarcooking/images/7/73/Minimum_Solar_Box_Cooker_Photo.jpg

    http

    ://s

    olar

    cook

    ing.

    org/

    Bend

    er-B

    ayla

    -Som

    alia

    .htm

    Solar Steam cooking system installed at Sangi Industres,Hyderabad for their industrial canteen to cook for 500 workers. http://www.gadhiasolar.net/solarsteam.html

    Solar Steam cooking System installedat Sri Saibaba SanthanShirdi to cook for 3000 people per day

    7/ Solaire thermique : la cuisine!

  • 20

    25% de la surface de la France avec 1500 kWh/m/an et 10% de rendement global, on obtient une production lectrique de 20 000 TWh =conso lec de la plante.

    8/ La ressource solaire

    Docs : A. Ferriere PROMES

    Rserves mondiales dnergie primaires

  • 21

    8/ Une ressource variable.Trajectoire du soleil

    dans le ciel.

    Journes du 20 et 21 /07/2006(LAAS)sur une surface horizontalechelle entre 0 et 1000 W/m(Max vers 13h30)

  • 22

    La course du soleil Toulouse

    21 dec21-nov 21 jan

    21-oct 21-fev

    21-sep 21-mars

    21-aot 21-avril

    21-juil 21-mai21-juin11

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    1213

    14

    15

    16

    17

    18

    19

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130

    Azimut

    Hau

    teur

    8/ Une ressource variable.

  • 23

    21 dec 21 dec21-nov 21 jan 21-nov 21 jan21-oct 21-fev 21-oct 21-fev

    66

    181818

    21 dec

    21-nov 21 jan

    21-oct 21-fev

    21-sep 21-mars

    21-aot 21-avril

    21-juil 21-mai21-juin11

    7

    8

    9

    10

    12

    13

    14

    15

    16

    17

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    -170 -160 -150 -140 -130 -120 -110 -100 -90 -80 -70 -60 -50 -40 -30 -20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170

    Azimut

    Hau

    teur

    La course du soleil Madagascar.

    8/ Une ressource variable.

  • 24

    012345678910

    01 janv 20 fvr 10 avr 30 mai 19 juil 07 sept 27 oct 16 dc

    ENER

    GIE

    SOLA

    IRE

    kWh/

    m

    0,00

    1,00

    2,00

    3,00

    4,00

    5,00

    6,00

    7,00

    60 degrs45degrs30degrshorizontale

    Donnes mensuelles (kWh/m/j) (Toulouse)sur une surface horizontaleOrientation Sud (de janvier janvier)

    Donnesjournalires(Millau) Surface horizontale

    8/ Une ressource variable.

    Doc : Atlas solaire franais

  • 25

    8/ Carte solaire de la France

    En kWh / m et par jour

    Moyenne annuelle pour une surface oriente au Sud et incline avec un angle gal la latitude du lieu.

  • 26

    8/ Rendement de captation en fonction de lorientation et de linclinaison. Calcul du facteur de transposition (FT)

  • 27 Application Toulouse.

  • 28

    TRANSPORT ETGESTION

    CONSOMMATIONAUTONOMIERECHARGE

    9/ Systme photovoltaque autonome

  • 29 L'l

    ectri

    cit

    Pho

    tovo

    ltaq

    ue, C

    olle

    ctio

    n : "

    le p

    oint

    sur

    "199

    5

    Dure de vie d'une batterie en fonction de la profondeur de dcharge

    Les Batteries

    Paramtres de choix : Tension (12, 24, 48 Volts), Capacit (Ah) (courant de charge < 1/10 C), Nombre de cycles @ SOC min donn, Electrolyte glifi ou non

    9/ Systme photovoltaque autonome

  • 30 autoconsommation Vente totale de la production

    10/ Systme photovoltaque connect au rseau

  • 31

    2,2 kWc 20 m 18500 TTC pose comprise 2400 kWh/an gain

  • 32

    11/ Systme photovoltaque : CotsSo

    urce

    : A

    lterp

    ro e

    nerg

    ie 2

    007

    Attention aux chiffres!

  • 33

    Conclusion

    Systmes autonomes (petite puissance) : clairage, rfrigrationpompage (fil de leau)alimentation

    Energie chre, systmes fiable (pas de parties tournantes), problme du stockage (batteries lments faibles).

    Systmes connects au rseau:filire en plein dveloppement

  • 34

    Conclusion en chiffres (quiz)

    Soleil quand il fait beau .. sur lanneou par jour

    Panneau PV technos rendement paramtres influents dure de vie

    Utilisations du PV 2 types Batteries technos dod max

    cycle dure de vie Onduleurs 2 types Protections Charges Prix

    Slide Number 12/ Un peu de physique.2/ Un peu de physique.2/ Un peu de physique.Slide Number 5Slide Number 6Slide Number 7Slide Number 8Slide Number 9Slide Number 10Slide Number 11Slide Number 12Slide Number 13Slide Number 147/ Solaire thermique pour la production dlectricitSlide Number 16Slide Number 17Slide Number 18Slide Number 19Slide Numbe