Solaire photovolta¯que

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Solaire photovoltaïque. Objectifs : Apporter les connaissances de base sur l’énergie solaire et sur l’énergie photovoltaïque en particulier. PLAN :. 1/ Rappel sur les unités. 2/ Place du photovoltaïque (PV) parmi les énergies. 3/ Applications du photovoltaïque. 4/ Solaire thermique - PowerPoint PPT Presentation

Text of Solaire photovolta¯que

  • *Solaire photovoltaquePLAN :Objectifs : Apporter les connaissances de base sur lnergie solaire et sur lnergie photovoltaque en particulier.Module ouverture ENR -- V. B fvrier 2011.1/ Rappel sur les units.2/ Place du photovoltaque (PV) parmi les nergies.3/ Applications du photovoltaque.4/ Solaire thermique5/ La ressource solaire.6/ Effet photovoltaque 7/ Caractristiques lectriques 8/ Systmes photovoltaques

  • *Lnergie lectrique sert alimenter des appareils, aussi avant de rcuprer de lnergie provenant du soleil (photovoltaque ou autre), regardons notre consommation et les units associes

  • *Puissance : unit le watt W 1 Watt = 1J / 1SEnergie :1 joule = 1V 1A 1s1 cal = 4.18 J cest la quantit dnergie ncessaire pour faire passer 1g d'eau de 24 25C1 Wh = une puissance de 1 W pendant 1h = 3600 J1 kWh = une puissance de 1000 W pendant 1h = 3.6 MJ ou une puissance de 100 W pendant 10hpar convention 1Tep = 11700 kWhP(W) = F(N).V(ms-1) P(W) = C(Nm)(rds-1) P(W) = U(V).I(A) E = 0t P(t)dt1/ Energie-Puissance savoir :

    P (W)= E(J) / D (s)

    P : puissanceE : nergieD : dureRelation utile pour un appareil lectrique (convention rcepteur) :

    p (W)= u(V) . i (A)

    p : puissance reueu : tensioni : courantPuissance = Energie / DureRelation utile pour un appareil lectrique (convention gnrateur) :

    p (W)= u(V) . i (A)

    p : puissance fournieu : tensioni : courant

  • *1/ Consommation : deux applicationsCombien dnergie pour se scher les cheveux? Combien dnergie pour faire chauffer 10l deau de 14 100CRelation utile : E (J)= P(W). D(s)

    E (Wh)= E(J) / 3600

    E : nergie utilise P : puissance du sche-cheveux (typiquement 1kW)D : dure dutilisation (s)Relation utile :

    U (J)= m(g).(g/l).Cm(J/g/C). (C)

    U : variation dnergie interne de la masse deau. : masse volumique de leauCm : capacit calorifique massique de leau (4,18 J/g/C : variation de tempraturehttp://www.matton.frwww.dressing-vintage.com

  • *http://www.cnetfrance.fr/http://www.france-digital-phone.com/http://www.apple.com/fr/iphone/specs.htmlDans un iphone 4, on trouve une batterie Li-ion polymre.Caractristiques : V = 3,7V E = 5,25 W.hr Capacit de cette batterie? (mAh)

    Sur le site dApple : Temps de conversation : jusqu 8 heures en 3GNavigation sur Internet : jusqu 6 heures en 3G Consommation instantane (puissance)? Courant qui sort de la batterie?1/ Consommation : un tlphone portableRelation utile : Pour un accumulateur (batterie rechargeable)

    E (Wh)= C(Ah). V(V)

    E : nergie nominale stocke C : capacit (attention rien voir avec la capacit dun condensateur!)V : tension

  • *Dans un ordinateur portable (de 2007), on trouve aussi une batterie Li-ion : Caractristiques 11,1V 5400mAh 440gnergie de la batterie (Wh)?

    Des mesures ralises avec un wattmtre (cf photo) plac avant le chargeur donnent (avec la batterie dj charge): Consommation : 30W (avant le chargeur)Le rendement du chargeur est de 80%

    Quel est la consommation du portable (W)?Quel est son autonomie (h)?

    1/ Consommation : un ordinateur portableRelation utile : Pour un acumulateur (batterie rechargeable)

    E (Wh)= C(Ah). V(V)

    E : nergie nominale stocke C : capacit (attention rien voir avec la capacit dun condensateur!)V : tensionwww.habitatetdecouvertes.com/

  • *A la fin de ce cours, vous devrez tre capable de choisir correctement le panneau solaire qui permettra de recharger ces deux produits (iphone et ordinateur) en nergie.Le photovoltaque abordons le sujet!Cest une nergie renouvelable mais est-ce la principale?

  • *Source (2011): 2/ Place du photovoltaque (PV) parmi les nergies.Total production lectriquephotovoltaque mondiale en 2010 : 33,2 TWh soit 0,8% de la production lectrique mondiale dorigine Renouvelable(7,9 en 2007 ,2,7 en 2004)Total production lectrique mondiale en 2010 dorigine renouvelable: 4 159 TWh soit 20 % de la production totale dlectricit (21 198 TWh).MONDEwww.energies-renouvelables.org/electricite_renouvelable.asp

  • *www.energies-renouvelables.org/electricite_renouvelable.asp2/ Place du photovoltaque (PV) parmi les nergies.FRANCESource (2011):

  • *Ce nest donc pas la principale nergie renouvelable certes mais Dans quel cas utilise-t-on du solaire photovoltaque?

  • *3/ Photovoltaque : des applications dcentralisesSatellitesElectrification des sites isols, notamment :pompage deaubalisespays en dveloppementloisirsDe faon marginale : vhicules (courses sunracers), avions (solar impulse) bateaux...Sources : Bernard Multon, Stephan Astier

  • *Communication radio pisteurs station Saint Lger les mlzesPhoto : 2005 PowerLight Corp3/ Photovoltaque : des applications dcentralises

  • *3/ Photovoltaque: plus de puissance et le rseau Bavaria solarpark (Allemagne) 62 000m de panneaux pour 10 MWPhoto : 2005 PowerLight CorpToit solaire utilisation individuelle raccords au rseau lectriqueCentrale de grande puissance

  • Universit Paul Sabatier2,3 kWc Si amorphe*3/ Photovoltaque: plus de puissance et le rseau Photo : 2005 PowerLight CorpToit solaire utilisation individuelle

  • *cellules_souples_Technologie amorphe En rouleau

  • *3/ Photovoltaque: plus de puissance et le rseau Photo : 2005 PowerLight CorpCentrale de grande puissanceAncien silo de missiles (plateau dAlbion)Ferme photovoltaque au sol de Ferrassires (Drome) 14 500 modules / 1.726 Mwc / 8.6 ha

  • *Nous venons de voir les deux types dutilisation du PV : - Sites isols (non connect au rseau)(avec ou sans stockage de lnergie) - Installations de production connectes au rseau.Avant daller plus sur la partie technique du photovoltaque

    Avec le soleil, on peut aussi rcuprer de la chaleur et la convertir ensuite en lectricit

  • *Principe : systme concentrateur de chaleurpuis changeur et turbine ou gnrateur (moteur Stirling) Miroir augesParaboles Diam : 8m Pe=10kW4/ Solaire thermique pour la production dlectricitChamps de miroir + rcepteurDocs : A. Ferriere PROMES

  • *Solar Two Barstow Californie 97-200085000 m 12,4 MWe4/ Solaire thermique : ExemplesTour solaire Manzanares (Espagne) 194 m de haut 6000m2 de miroirDsert Mojave Californie2000000 m cylindro-paraboliques354 MWeAncienne installation Themis en France (83-86) 10740 m miroir2,5 MWe

  • *4/ Solaire thermique pour la production dlectricitScience et Vie Mai 2009354 Mwe exploit depuis 1985 en californie (hybride : 80%solaire , 20% gaz) 11 Mwe en EspagneMiroir cylindro parabolique, soleil gnre soit directement de la vapeur soit chauffage dun sel ou huile, puis changeur de chaleur => vapeur => entrane turbine=> prod. lectricit

    rend 16%

  • *4/ Solaire thermique pour la production dlectricitPrincipeDocs : A. Ferriere - PROMES

  • *avec le soleil, on peut donc faire de llectricit directement: solaire photovoltaque ou indirectement : rcuprer de la chaleur et la convertir ensuite en lectricit via une turbine.Avec le soleil, on peut aussi utiliser directement la chaleur produite

  • *4/ Solaire thermique pour le chauffagele chauffage de leaule chauffage de la maisonwww.energies-renouvelables.org/f-solaire_thermique.asp : dessins Claire Laffargueun 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).

  • *4/ Solaire thermique pour le chauffageMaison 200 m, consommation gaz 20 000 kWh, 2000 kWh pour la cuisineEt si on enlevait la chaudire au gaz ?Rendement thermique 80%, chauffage entre oct et marsQuelle surface de panneau thermique sur le toit?Relation utile : E (kWh)= E J(kWh/m/jour) .N. S .

    E : nergie rcupre dans les radiateurs (kWh)EJ : nergie rcupre sur le toit par jour par m de panneaux (kWh / m / jour)N : nombre de jours S : Surface de panneaux disponible (m) : rendement de linstallationEXERCICE : Et si on enlevait la chaudire au gaz ?

    Logiciel Calsol

  • *http://images.wikia.com/solarcooking/images/7/73/Minimum_Solar_Box_Cooker_Photo.jpgSolar Steam cooking system installed at Sangi Industres, Hyderabad for their industrial canteen to cook for 500 workers. http://www.gadhiasolar.net/solarsteam.htmlSolar Steam cooking System installed at Sri Saibaba Santhan Shirdi to cook for 3000 people per day 4/ Solaire thermique : la cuisine!

  • *Avec le soleil, on peut donc rcuprer : de llectricit directement ou indirectement, de la chaleur.Oui mais la ressource nest pas toujours l :

    Une ressource inpuisable mais variable

  • *18 % de la surface de la France = 99300kmavec 2000 kWh/m/an et 10% de rendement global, on obtient une production lectrique de 20 000 TWh =conso lec de la plante.5/ La ressource solaireDocs : A. Ferriere PROMESRserves mondiales dnergie primaires

  • *Selon les rgions, une nergie de 900kW.h 2300kW.h/m/an, soit une puissance moyenne de 100 260W/m et une puissance crte de plus de 1000 W/mEn France environ 1000 kWh/m/an

    Une grande part de cette puissance par unit de surface peut tre directement et aisment convertie en chaleur,une plus faible part (8 25%) peut tre transforme directement en lectricit5/ La ressource solaireTrois composantes dans le rayonnement reu au sol : le direct, le diffus et le rflchi.

  • *Course du soleil au fil des jours..Toulouse.SudOuestEstAntananarivo (Madagascar.)la position du soleil varie sur la journe, sur lanne et en fonction du lieu.5/ Une ressource variable.

    Graph3

    -69.8740001181-66.8763336159-58.1623051521