Energie solaire et bac GET. Ncessit de supprimer certains sous-systmes usags et/ou obsoltes Le Futur BAC STI, quelque soit sa forme, intgrera trs probablement une partie nergie renouvelable. Rendre le BAC STI plus attractif, le plus vite possible. Une partie du matriel est ou sera disponible dans les tablissements.

Les supports disponibles pour tudier le photovoltaque.Documents papier ou informatique : Ressources internet. Documents techniques panneaux et onduleurs Carte densoleillement, devis. Statistique de mesure sur installation relle Norme de pose, de revente, Maquette dessai : A raliserInstallation photovoltaque relle: Disponible dans 4 tablissements Les autres lyces quips ??? Echange des donnes de mesure.

Trame de progression possible. Etude prvisionnelle dune installation photovoltaque. Comparaison avec les relevs statistiques rels de linstallation du lyce. Dcodage des documents constructeur. Synoptique dune installation. Caractristiques lectriques dune cellule en fonction de lclairement. Caractristique dun groupe de cellules en srie, extension un module complet. Puissance fournie en fonction de lclairement : Rle du systme MPPT. Effet du masquage dune cellule, rle des diodes bypass. Technologie, Etc

TP1 :Etude dune installationOn demande : Estimation de lnergie produite par an. Temps de rentabilit du projet.

Etude de lensoleillement kWh/m2/j3,5 kWh/m2/jou 1278 kWh/m2/anSoit 1278 h quivalent plein soleil (1000W/m2)

Caractristiques des panneaux photovoltaquesTSM-165DB01

Estimation de la production annuelle.1278 h/an quivalent plein soleil.165 W produits en plein soleil par panneau.Plein soleil : 1000 W/m2 23 m2 au total soit 18 panneaux installs3795 kWh/an

Condition de rachatSi intgration au bti.

Calcul du retour sur investissementRachat par EDF 55 cts/kWh3795 kWh/an produitInvestissement 20 0002087/an en reventeRentabilis en 10 ansMoins si crdit dimpts

Comparaison avec les relevs rels du lyce Alain.Total 2009 : 2962 kWhLe seuil de rentabilit dpasse alors 12 ans

Raison de lcartLes caractristiques sont mesures dans des circonstances trs optimistes De plus : Tolrance panneau Rendement onduleur et pertes dans le cblage (10%) Inclinaison du panneau Ombre ??-15% pour +30C-25% au total

Synoptique de linstallationPanneaux PVBranchement rseau EDFProtectionsCompteur reventeLiaison ACLiaison DCOnduleur

TP2 : Caractristique lectrique dune celluleLe matriel :Un luxmtre (On peut sen passer)Une maquette(Trs simple raliser)Une source lumineuse(De prfrence modulable)Voltmtre, ampremtre Boite dcade

Caractristique thorique

Les mesuresEclairement 10 kluxEclairement 5,8 klux

UIPRhostat028500,000,474287,5136,2751,650,546284,9155,55541,920,635281,3178,62552,260,776262,2203,46722,960,84239,3201,0123,510,914206,4188,64964,430,957162155,0345,910,969146,2141,66786,630,982126,8124,51767,740,996102,4101,99049,731,00783,984,487312,001,01763,764,782915,971,02154,655,746618,701,0334,4635,493829,891,03125,3926,1770940,611,03612,9113,3747680,251,0377,998,28563129,791,0600inf

UIPRhostat0144,700,000,233143,233,36561,630,594136,380,96224,360,73125,491,5425,820,749125,694,07445,960,755125,594,75256,020,81111,890,5587,250,82810788,5967,740,9173,967,24912,310,94744,141,762721,470,95636,334,702826,340,96625,7324,8551837,540,97614,3413,9958468,060,9810,129,917696,840,98100inf

Les mesuresEclairement 10 kluxEclairement 5,8 klux

Caractristique puissance

Charge optimaleCharge 3 Charge 6 La puissance maximale est obtenue dans le coude de la caractristique courant/tension.En fonction de lclairement, la charge doit varier pour que la cellule fournisse le maximum de puissance.Systme MPPTMaximal Power Point Tracking

Documentation onduleur.Puissance crte des panneaux ne pas dpasser !

Mesure dclairement avec luxmtreCorrespondance lux W/m2 ?? Pas simple car cela dpend du spectre lumineux :683 lux correspondent 1W/m2 pour une lumire monochromatique de longueur donde 550nm.100 lux correspondent environ 1W/m2 pour la lumire du soleil. Pour lclairage artificiel ?????????? Cela dpend de source lumineuse.

Quelques mesures dclairementPlein soleil 100 000 lux ou 1000 W/m2 Ciel couvert 50 000 lux ou 500 W/m2 Ciel pluvieux 10 000 lux ou 100 W/m2 Intrieur (bureau) 500 lux ou 5 W/m2 !!! Lil humain adapte sa sensibilit et ne permet pas de se rendre compte de lnorme diffrence dclairement.

Ensoleillement annuel

Mise en srie de cellule PVCaractristique tension courant de 12 cellules en srie.1*2 cellules PV6*2 cellules PVMesure environ 10 kluxChaque mini panneau de la maquette est dj un assemblage srie de 2 cellules lmentaires.Vmu=0,55V par cellule lmentaire

U (V)I (mA)P (mW)R0,00270000,32267851,20,842652233,21,352633555,12,102565388,22,5525264310,14,53224101520,24,76214101922,25,3417191331,25,5315384636,15,7512270247,15,8011164452,35,9010562056,26,009054066,76,068048575,86,106439095,36,2553331117,96,4029186220,76,5700Inf

Comparaison avec les panneauxVmu=0,6V par cellule lmentaireLa tension vide est presque indpendante de lclairement et de la taille de la cellule72 cellules par panneau, montes en srie

Masquage dune celluleToutes les cellules sont propres et reoivent le mme clairement. Eclairement global 10 klux1 panneau clair6 panneaux clairsIV

Masquage dune celluleApparition de poussire, fientes, ombre, etc sur une cellule.Eclairement global 10 klux1 panneau clair6 panneaux dont 1 masqu1 panneau masquIV

Masquage dune celluleLa cellule masque ne fournie pas de puissance mais en consomme ! Il faut lliminer.Elle polarise en direct et risque dtre dtruite.

U (V)I (mA)P (mW)U cell masqueP cell masque0460-5,38-247,480,634025,2-4,8-1921,752543,75-3,74-93,52,32148,3-3,12-65,523,416,556,1-2-335,571161,270,131,435,95,834,220,452,616,1000,670

Masquage dune celluleOn ajoute des diodes bypass sur les cellules.Eclairement global 10 klux1 panneau clair6 panneaux dont 1 masqu1 panneau masqu avec diode bypassLa cellule masque est limine par la diode bypassIV

Caractristiques des panneauxUne diode bypass pour 24 cellules !