27
1 Le Solaire photovoltaïque PLAN : 1/ Rappel sur les unités. 2/ Place du photovoltaïque (PV) parmi les énergies. 3/ Applications du photovoltaïque. 4/ Solaire thermique 5/ La ressource solaire. 6/ Matériaux et Technologies 7/ Association de cellules 8/ Protections des cellules 9/ Convertisseurs (protec, MPP, …) 10/ Syst autonome (cablâge, protec, dimensionnement) 11/ Connecté réseau (structure, modalité, connexion) Objectifs : Apporter les connaissances de base sur l’énergie solaire et sur l’énergie photovoltaïque en particulier. V. Boitier juin 2009 SAFCO. 2 1/ Unités Energie : 1 joule = 1V 1A 1s 1 cal = 4.18 J c’est la quantité d’énergie nécessaire pour faire passer 1g d'eau de 24 à 25°C Puissance 1 watt = 1J / 1S Energie = Puissance temps 1 kWh = 1000 W pendant 1h = 3.6 MJ par convention 1Tep = 11700 kWh

V. Boitier juin 2009 SAFCO.vincent.boitier.free.fr/SAFCO_photovoltaique/Solaire_PV_2009_2.pdf · 1 Le Solaire photovoltaïque Objectifs: Apporter les connaissances de base sur l’énergie

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17

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21

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25

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27

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la so

mm

e de

s co

uran

ts d

e ch

aque

bra

nche

s

Mod

ule

: mis

e en

série

de

cellu

les,

mod

ule

«12

vol

ts»

=> 3

6 ce

llule

s22

volts

àvi

de,

16

–17

vol

ts a

u M

PP

28

7/ I

nflu

ence

écl

aire

men

t et

te

mpé

ratu

re.

Phot

owat

t PW

1650

.

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29

7/ c

ourb

es P

(V).

Shar

p 17

5.

la c

arac

téris

tique

P(V

) pr

ésen

te u

n ex

trém

um.

Vop

t dép

end

de l’

écla

irem

ent

et d

e la

tem

péra

ture

.

30

8/ p

rote

ctio

n de

s ce

llule

s. D

iode

série

: em

pêch

e le

cou

rant

d’

alle

r dan

s le

«mau

vais

»se

ns.

Dio

de b

ypas

s: e

lle li

mite

la

tens

ion

inve

rse

et p

rotè

ge le

pa

nnea

u (h

otsp

ot),

et li

mite

la

perte

de

puis

sanc

e (e

ffet

d’

ombr

age)

. Elle

s ne

cond

uise

ntqu

’en

cas d

e dé

séqu

ilibr

e.

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31Gén

érat

eur P

V d

e 36

ce

llule

s ave

c de

uxdi

odes

by p

ass.

Cou

rbe

(1) :

Ecl

aire

men

t ho

mog

ène

sur l

’ens

embl

e du

néra

teur

(100

0W/m

2).

Cou

rbe

(2) :

Une

cellu

lem

oins

écl

airé

e (2

00 W

/m2)

que

le re

ste

du g

énér

ateu

r (1

000

W/m

2).

Cou

rbe

(3) :

idem

(2) m

ais

sans

dio

des b

y-pa

ss.

8/ e

ffet

d’o

mbr

age

avec

ou

sans

dio

de b

ypas

s.

32

9/ C

onve

rtis

seur

s (p

rote

ctio

ns, M

PP, …

)

Sour

ce :

Mor

ning

star

Co

rp

Para

mèt

res d

e ch

oix

: ten

sion

et c

oura

nt e

n en

trée

et e

n so

rtie,

pui

ssan

ce, r

ende

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t, pr

otec

tions

(pan

neau

, ba

tterie

, rég

ulat

eur)

, mod

es d

e ch

arge

s, fo

nctio

ns a

nnex

es

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33

9/ m

axim

um d

e pu

issa

nce

(MPP

T)

Le p

oint

de

puis

sanc

e m

axim

um fl

uctu

e à

caus

e de

s var

iatio

ns ra

pide

s pos

sibl

es d

e la

ca

ract

éris

tique

I(V

) ind

uite

s par

:te

mpé

ratu

re,

enso

leill

emen

t,te

nsio

n co

ntin

ue (E

DC

bat

t, co

nso)

et d

es é

vent

uels

max

ima

loca

ux :

pous

sièr

es,

ombr

es.

(voi

r feu

ille

Exce

l).

34

PV

CO

M

BA

T

ON

D

CH

L

10/

Syst

ème

auto

nom

e

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35

Sou

rce

: L'

élec

trici

téP

hoto

volta

ïque

, C

olle

ctio

n : "

le p

oint

sur

"199

5

Dur

ée d

e vi

e d'

une

batte

rie

en fo

nctio

n de

la

pro

fond

eur

de d

écha

rge10/

Batt

erie

s

Para

mèt

res d

e ch

oix

: Te

nsio

n (1

2, 2

4, 4

8 V

olts

), C

apac

ité(A

h) (c

oura

nt d

e ch

arge

< 1

/10

C),

Nom

bre

de

cycl

es @

SO

C m

in d

onné

, Ele

ctro

lyte

gél

ifié

ou n

on

36

Sou

rce

: S

unny

Boy

-Mas

terv

olt

10/

Ond

uleu

rs

Para

mèt

res d

e ch

oix

: au

tono

me

/ con

nect

éau

rése

au,

puis

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e,te

nsio

n d’

entré

e,co

sm

ax,

form

e d’

onde

,co

nso

àvi

de (

%de

Pno

m)

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37LAM

PES

: Te

mpé

ratu

re d

e co

uleu

r et I

RC

(100

pou

r lum

ière

du

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)

AC

ou

DC

Con

som

mat

ion

Con

som

mat

ion

àvi

dePu

issa

nce

de d

émar

rage

10/

Char

ges

Sour

ces

: W

ikip

edia

+

http

://e

nerg

ie-e

nviro

nnem

ent.

ch/in

fo_p

df/ir

c.pd

f

38

Inst

alla

tions

des

pan

neau

x :

Orie

ntat

ion/

Incl

inai

son

/Esp

acem

ent

Câb

lage

Prot

ectio

ns10/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue

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39

Dis

tanc

e re

com

man

dée

entre

de

ux ra

ngée

sde

capt

eurs

.7-5

Monta

ge

des

inst

alla

tions

10/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue :

om

brag

e

Atte

ntio

n au

x ef

fets

d’

ombr

ages

indu

its p

ar :

batim

ents

, vég

état

ion,

chem

inée

, aut

res p

anne

aux,

40

Rac

cord

emen

t par

câb

le so

rtant

par

pre

sse

étou

pe o

rient

éve

rs le

bas

, règ

le d

e la

gou

tte d

’eau

10/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue :

câb

lage Trav

ersé

e de

mur

s

Sou

rce

: Lab

oure

t

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41

10/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue, c

âbla

ge.

R =

2..l

/ SU

lim

itée

à2%

de

la te

nsio

n u

tilis

ée

Perte

s en

ligne

en

cour

ant c

ontin

u.

42

Les m

asse

s mét

alliq

ues

doiv

ent ê

tre re

liées

àla

te

rre.

Il fa

ut li

mite

r les

aire

s de

bouc

les

(Pro

tect

ion

cont

re la

foud

re).

10/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue :

câb

lage

et

prot

ectio

ns

mau

vais c

âblage

:

bouc

le in

duite

entr

e po

larité

s

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:

bouc

le in

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entr

e un

epo

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et la

mas

se

bon

câblag

e :

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ion

des

aire

s de

bouc

les

indu

ites

Sou

rce

: Sys

t. P

V ra

ccor

dés

au ré

seau

, AD

EM

E

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43

10/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue :

pro

tect

ions

Prot

ection

coté

cour

ant

cont

inu

-co

ntre

les

sur

char

ges

et les

cou

rts-

circ

uits

* pa

r fu

sibles

(su

r pô

le e

t no

n à

la m

asse

)*

par

disj

onct

eurs

spé

cifiqu

es p

our

le

cont

inu

1 pô

le s

i U<6

0V2

pôles

si U

>60V

* pr

otec

tion

sur

char

geur

et

sur

ondu

leur

-co

ntre

la

foud

re*

liaison

àla t

erre

des

châ

ssis e

t pa

rties

mét

alliq

ues

par

con

duct

eur

en C

u de

25

mm

2

* inte

rcon

nexi

on d

es m

asse

s pa

r co

nduc

teur

relié

àla t

erre

* lim

itat

ion

des

aire

s de

câb

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* pa

rafo

udre

s bi

polaires

sur

circu

it c

ontinu

et

sur

rése

au a

lter

natif

Varist

ance

s: 1

ns à

10ns

Zene

r: 2

ps à

0.1n

sSu

r bo

ite

de jon

ction

si L

> 1

0m-

pôle +

relié

àla t

erre

si te

nsion

> 48

V ou

si at

mos

phèr

e hu

mide

(pou

r év

iter

la

corr

osion

élec

trolyt

ique

)

Prot

ection

cot

éalte

rnat

if-

ondu

leur

ave

c fo

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de

déco

uplage

( e

n gé

néra

l inté

grée

)*

tens

ion

trop

faible

ou t

rop

élev

ée -

20% o

u+ 1

5%*

écar

t de

fré

quen

ce

inf.

à0.

2 Hz

-ré

gime

de n

eutr

e TT

-

prot

ection

par

DDR

30 m

A

44

10/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue :

pro

tect

ions

Exem

ple

de m

ise

en o

euvr

e

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45 46

Type

sde

rac

cord

emen

t-

auto

cons

omm

atio

n et

ven

te d

u su

rplu

s-

vent

e to

tale

de

la p

rodu

ctio

n

Ond

uleu

rno

n au

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me

-fo

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on d

e dé

coup

lage

*

tens

ion

trop

fai

ble

ou t

rop

élev

ée -

20%

ou+

15%

* Éc

art

de f

réqu

ence

inf

. à0.

2 H

z-

DD

R 50

0 m

A t

ype

S ( r

etar

d 45

ms

)-

para

foud

re-

sect

ionn

eur

au p

oint

de

conn

exio

n

11/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue c

onne

cté

au r

ésea

u

Tari

fs d

’acha

t 20

08Ta

rif

de b

ase

: 31,

193c

€/kW

h Ta

rif

avec

pri

me

d’in

tégr

atio

n: 5

7,18

7c€/

kWh

Prod

ucti

on e

n Fr

ance

: 100

0 kW

h/kW

c/an

(10

m²)

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47au

toco

nsom

mat

ion

Vent

e to

tale d

e la p

rodu

ction

11/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue c

onne

cté

au r

ésea

u

48

11/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue c

onne

cté

au r

ésea

u

Sché

ma

de p

rote

ctio

n fo

udre

(cer

taines

pro

tect

ions

peu

vent

êtr

e inte

rnes

à

l’ond

uleu

r)

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49

2 kW

c20

1500

0 €T

TC p

ose

com

pris

e20

00 k

Wh/

an

gain

<3

00 €

/an

amor

tisse

men

t 50

ans s

i no

subv

entio

ns.

Inst

alla

tion

en M

ayen

ne :

3 kW

c

27 m

²17

000

€TTC

pos

e co

mpr

ise

-sub

vent

ions

de 1

2000

11/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue c

onne

cté

au r

ésea

u :

Coût

s

Exem

ples

d’in

stal

latio

ns

Est c

e qu

’un

proj

et P

V e

st re

ntab

le?

De

nom

breu

x fa

cteu

rs p

euve

nt c

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ire à

des é

carts

de

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ps

de re

tour

sur l

’inve

stis

sem

ent t

rès d

iffér

ents

d’u

n sy

stèm

e à

l’aut

re; n

os si

mul

atio

ns d

onne

nt d

es v

aleu

rs e

ntre

9 e

t 25

ans.

Source : La maisonécologique juin 2005

Source :outilssolaires.com

Coû

ts m

oyen

s €H

T20

00 W

c "p

osé

" 20

00 W

c "i

ntég

ré"

Four

nitu

res

13.5

83 €

HT

14.6

76 €

HT

Pose

2.05

7 €

HT

2.44

6 €

HT

Coû

t tot

al15

.640

€H

T17

.122

€H

TC

oût/W

c7,

80 €

/Wc

8,60

€/W

c

Coû

ts d

’un

syst

ème

PV ra

ccor

déré

seau

(200

6).

Source :Hespul

50

11/

Syst

ème

phot

ovol

taïq

ue :

Coût

s

Source : Alterpro energie 2007

Atte

ntio

n au

x ch

iffre

s!

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51

Conc

lusi

on

Syst

èmes

aut

onom

es (

petit

e pu

issa

nce)

: éc

laira

ge, r

éfrig

érat

ion

pom

page

(fil

de l’

eau)

alim

enta

tion

Ener

gie

chèr

e, s

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mes

fia

ble

(pas

de

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ies

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nant

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prob

lèm

e du

sto

ckag

e(b

atte

ries

élé

men

ts

faib

les)

.

Syst

èmes

con

nect

és a

u ré

seau

:fi

lière

qui

se

déve

lopp

e be

auco

up (A

llem

agne

, Ja

pon)

, sub

vent

ions

enc

ore

néce

ssai

res,

em

ploi

s bi

entô

ts

52

Conc

lusi

on e

n ch

iffre

s (q

uiz)

Sole

ilqu

and

il fa

it be

au …

.. su

r l’a

nnée

ou p

ar jo

ur

Pann

eau

PVte

chno

s …re

ndem

ent …

para

mèt

res i

nflu

ents

…du

rée

de v

ie …

Util

isat

ions

du

PV2

type

s …B

atte

ries

tech

nos …

dod

max

…cy

cle

…du

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de v

ie …

Cha

rgeu

rs/ré

gula

teur

s…

lire

notic

e!O

ndul

eurs

2 ty

pes …

Prot

ectio

ns…

Cha

rges

…Pr

ix…

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53

Luxm

ètre

(lm

)Py

rano

mèt

re (W

/m²)

ther

moc

oupl

eph

otod

iode

Sou

rce

: K

ipp

Zone

n S

P L

ite

12 /

App

arei

ls d

e m

esur

e