ÉTUDE ET DIMENTIONNEMENT D’UN

SUIVEUR SOLAIRE POUR LA GÉNÉRATION D’ÉNERGIE PV

MOKEDDEM Ali & TAMALI Mohammed

Faculté des Sciences et de la Technologie Département de Technologie

Université de Bechar N°185 Hay Elfourssan Dabdaba Bechar

alirad@hotmail.fr & mtamali@gmail.com

ENERGARID Lab. - SimulIA

Abstract—L’intérêt porté à l'énergie solaire, et à son

utilisation dans divers domaines, soit énergétiques, chimiques ou même médicales, n'est pas nouveau, mais à cause de son importance qui devenait plus évident chaque jour que son précédent.

Dans ce contexte, on a essayé de trouver dans ce travail des solutions pour bien optimiser l'utilisation de cette énergie en contrôlant le panneau solaire et on le dirigeant vers le soleil, perpendiculairement à ses rayons le long de sa durée de luminosité, pour s’adapter à sa vitesse micro-régulière, cet ordre cosmique est caractérisé par sa rigueur infinie, si on peut trouver des voies et des lois physiques proches de point de vue précision et exactitude de ce système, nous pourrons bien exploiter ses ressources et c'est ce qui s'applique à la coordination du panneau solaire à la vitesse du soleil et à la verticalité de ses rayons. Cela conduirait à la production d’une grande capacité électrique qui augmente le rendement du panneau solaire et donc, dispenser ou abaisser l’utilisation des sources énergétiques traditionnelles (combustibles), cela conduit à son tour à une diminution des émissions de gaz responsables de l’effet de serre et à une maintenance de la stabilité du système naturel.

I. INTRODUCTION

l’étude effectuée à la licence est convenus que la définition de l'économie d'énergie correspond à une diminution de la consommation énergétique, permettre d'identifier les gisements d'économie d'énergie et de mettre en œuvre rapidement des actions de maîtrise de l'énergie rentables économiquement et réduire l'émission de gaz à effet de serre par intégration des ressources renouvelables (système PV).

On à résumer notre problématique par : 1- Augmentation de la productivité énergétique des

panneaux classiques :

C’est a dire l’augmentation de performance des panneaux fixes .

2- Source de revenu supplémentaire : La rentabilité financière étant directement liée à la

productivité énergétique, un suiveur de soleil maximise notre investissement. Une telle installation n’est pas une source d’économie mais bien un revenu supplémentaire pour le particulier ou l’entreprise.

II. LES MODELES MATHEMATIQUES DE LA PRODUCTION DE

PUISSANCES MAXIMALES D’UN MODULE PV

En général, il y’a beaucoup de modèles mathématiques de puissance permettant de déterminer la puissance maximale fournie par un générateur photovoltaïque en fonction de variation de l’irradiation solaire et la température ambiante.

nous présenterons d’abord trois modèles, dont le premier c’est un benchmark, et les deux autres sont des modèles mathématiques permettant de déterminer la puissance maximale en fonction de variation des conditions météorologiques et puis nous comparons les modèles présentés.

On a choisier le module 3 de Borowy et Salameh est le plus optimale pour notre cas à plusieurs raisons :

on peut utiliser ce modèle dans les régions chaude comme la région de sud d’Algérie (Bechar).

Il nous donner des formules pour calculer le point optimum de voltage et le courant sous condition d’arbitraire;

Ce modèle fait usage des spécifications des modules PV offerts par les fabricants, donc il offre une façon très simple d'accomplir la puissance produite par les modules PV

Il nous donner une relation mathématique pour calculé la puissance maximale produite pour un nombre de modules séries et parallèles.

III. CONCEPTION ET DIMENSIONNEMENT DU PANNEAU

PHOTOVOLTAÏQUE

A. Schéma Cinématique

Le schéma cinématique simplifié du mécanisme d’entraînement des deux panneaux photovoltaïques mobile est représenté dans la figure n°1.

Fig. 1. Schéma cinématique d’un panneau photovoltaïque

B. Etude mécanique

la vitesse de rotation du panneau ; ά=15dg/h = 0,26 rd/h. longueur d’une journée (à Béchar) ; est égale à 12h

La puissance totale est : PT= PP+ PV +PF

PT= 61.1+16.19.24=96.82W ; PT ≈100

IV. LOGICIEL DE SIMULATION PV EN LIGNE

Ce logiciel nous permit de calculer la position du soleil dans le ciel en un point de la terre à un moment donné de la journée.

A. Schéma Cinématique

Fig. 2. La carte géographique de wilaya de Béchar

B. Graphique cartésien

Fig. 3. Le graphique cartésien de la trajectoire du soleil.

C. Graphique polaire

Fig. 4. Le graphique polaire de la trajectoire du soleil.

D. Tables

TABLE I

L’ANGLE SOLAIRE ZENITHAL, L’ANGLE DE DECLINAISON ET LE

TEMPS DE L’ENSOLEILLEMENT

V. CHOIX ET MODELISATION DU MOTEUR A COURANT CONTINU

Fig. 5. schéma d’asservissement de vitesse

VI. IMPLEMENTATION DU SYSTEME SOUS MATLAB /SIMULINK

A. Modèle sous Matlab/Simulink

Nous avons utilisé le logiciel Matlab par la simulation de notre système (suiveur de soleil).la figure ci dissous montre le modèle de système implémenté sous l’environnement Simulink.

Fig. 6. modèle d’un système de suiveur de soleil sous Matlab/Simulink

Le moteur responsable de faire tourner le panneau est

alimenté par l’énergie électrique générée par le panneau

photovoltaïque.

B. Résultats de simulation

La figure suivante montre les résultats de simulation de notre

système PV asservi en vitesse Ω.

0 1 2 3 4 5 6 7

x 104

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

t

Ia

Fig. 7. Variation du courant de gâchage

régulateur PI

wmwrefIref

Vitesse de réference (rad/s)

0.26

Vf 24V

Vdc 24 V

To Workspace

PV

Régulateur à hystérésis

IrefIag

Mosfet

gm

DS

Ls

Filter

D1

Couple résistant(N.m)

-C-MCC

TLm

A+F+

A-F-

dc

<Speed wm (rad/s)>

<Speed wm (rad/s)>

<Armature current ia (A)>

G

G

0 1 2 3 4 5 6 7

x 104

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

t

Ω

Fig. 8. Variations de la vitesse de référence Ω

On trouve bien que la vitesse de moteur à courant continue(Ω) suit sa référence Ωréf =0.26rf/s , ζ =0.7 et on trouve que ζ n’excède pas 0,7.

VII. PROGRAMMATION DU PIC

Le PIC utilisé dans cette application est programmé en

Pascal. L'utilisation du langage Pascal permet d'alléger

considérablement le développement d'une application.

La figure suivante présente une fenêtre du compilateur

micro pascal utilisé dans ce projet :

Fig. 9. Configuration de programme

C. Organigramme

NB : Le capteur fin de course RC0 et RC1 sont fermés au repos Tension sur l’LDR < 2,5v Jour Tension sur l’LDR >2,5v Nuit

VIII. SIMULATION ET ROUTAGE

A. Présentation de l’ISIS

Début

Initialisation RB0 et RB1 : Sorties RC0 et RC1 : Entrées RA0 : Entrée Analogique Sortie 0

Lecture de la tension sur RA0 (LDR)

Tension < 2 ,5 V

Oui

No

Lecture de l’état de la broche RC0 (capteur fin de course)

RC0 = 1

Oui

No

RB0 1 (Moteur sens avant) Lecture de l’état de la broche RC0 I I+1 Attente 10 ms

I = 50 Ou RC0

= 1

Oui

No

RB0 0 (arrêt moteur) Attente 5 s

RB1 1 (Moteur sens arrière) Lecture de l’état de la broche RC1 (capteur fin de course)

RC1 = 1

Oui

No

Fig. 10. Configuration du schéma de simulation par ISIS

B. Fonctionnement de la carte de simulation

Fig. 11. Schéma de routage par ISIS

IX. CONCLUSION GÉNÉRALE

L’électricité solaire PV est l’une des disciplines mondiales

les plus importantes dans le développement durable actuellement .face a cette importance

Notre proposition pour transformer un panneau photovoltaïque fixe en un suiveur de soleil afin d’améliorer son rendement, s’appui sur les données de site lui-même , alors notre système est aveugle ne s’appui pas sur des capteurs

Et à cause du changement de caractéristiques de site dans chaque région géographique, on doit faire une étude détaillée de site, en exprimant : la durée d’ensoleillement et l’angle solaire Azimut.

Ces deux données nous permettons de calculer la vitesse de soleil. Cependant, on doit faire une autre étude mécanique sur le panneau qui nous permettons de trouver la force adéquate pour faire tourner le panneau de l’Est vers l’Ouest.

Le système qu’on a proposé peut être utiliser tous seule pour piloter un panneau suiveur solaire et même on peut introduire dans un système de poursuite avec des capteurs (ou quelque soit système défirent) et joue un rôle de système auxiliaire qu’on peut utiliser dans les cas au les capteur sont perturbé (neige,sable,……. ) ou détruire c’est qui assuré la continuité de service.

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