systeme de poursuite d'une source de lumiére bi-axial · importants en signe de...
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UNIVERSITE KASDI MERBAH OUARGLAFaculté de Nouvelles Technologie de l’information et de la Communication
Département de l’électronique et de télécommunication
MémoireMASTER PROFESSIONNELDomaine : Sciences et Technologies
Filiere: ElectroniqeSpécialité : Instrumentation
Présenté par:Amrani Abbas Benaichouche Younesse
Thème:
Soutenu publiquementLe : 23/05/2017
Devant le Jury :
Mr.Kadri Salim MAA Président UKM Ouargla
Mr. Lakehal Brahim MAA Encadreur/rapporteur UKM Ouargla
Mr.otmani Hamza MAA Examinateur UKM Ouargla
Année universitaire 2016/2017
Systeme de poursuite d'une source delumiére bi-axial
Remerciements:
Au terme de ce travail, je tiens à exprimer ma profonde
gratitude et mes sincères remerciements à mon professeur Mr
Lakehal Brahim d’avoir encadrer pour ce projet de fin d’études,
ainsi que pour son soutien, ses remarques pertinentes et son
encouragement. Je remercie également le membre de jury pour
avoir examiner ce travail " Mr. Kadri Salim et Mr. Otmani
Hamza "
Mes remerciements vont aussi à tous mes professeurs,
enseignants et toutes les personnes qui m’ont soutenus jusqu’au
bout, et qui n’ont pas cessé de me donner des conseils très
importants en signe de reconnaissance et je voudrais exprimer
ma reconnaissance envers ma famille et les amis et collègues qui
m’ont apporté leur support moral et intellectuel tout au long de
ma démarche.
Mes plus vifs remerciements s’adressent aussi à tout le cadre
professoral et administratif de L’université de Ouargla Kasdi
Merbah
DEDICACE
Je dédie ce mémoire:À ma très chère mères qui a été la lumière de ma vie
Et Mon pèresBenaichouche et AmraniA toute mes familles et mes grande familles(
), pour tous les efforts et les sacrifices qu’ils me présentent.
Et Mon encadreur Mr.Lakehal Brahim
A tous mes amis.
Pour conclure, je le dédie:A mon classe 2 ème année Master Instrumentation et à tous ce qui
M’ont aimé et m’ont respecté
DEDICACE
Je dédie ce mémoire:À ma très chère mères qui a été la lumière de ma vie
Et Mon pèresBenaichouche et AmraniA toute mes familles et mes grande familles(
), pour tous les efforts et les sacrifices qu’ils me présentent.
Et Mon encadreur Mr.Lakehal Brahim
A tous mes amis.
Pour conclure, je le dédie:A mon classe 2 ème année Master Instrumentation et à tous ce qui
M’ont aimé et m’ont respecté
DEDICACE
Je dédie ce mémoire:À ma très chère mères qui a été la lumière de ma vie
Et Mon pèresBenaichouche et AmraniA toute mes familles et mes grande familles(
), pour tous les efforts et les sacrifices qu’ils me présentent.
Et Mon encadreur Mr.Lakehal Brahim
A tous mes amis.
Pour conclure, je le dédie:A mon classe 2 ème année Master Instrumentation et à tous ce qui
M’ont aimé et m’ont respecté
Introduction général
Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
I-1-Introduction………………………………………………………………………………….....6
I-2-Historique de la filière……………………………………………………………………….....6
I-3-Le rayonnement solaire………………………………………………………………….……..7
I-4-Type de rayonnement…………………………………………………………………………..7
I-4-1-Rayonnement direct.…..……………………. ……………………………………………...7
I-4-2-Rayonnement diffus.……………………..………………………………………………......7
I-4-3-Rayonnement globale..………………………………...………………………………….....7
I-4-4-Rayonnement en Algérie………………………………………..…………………………...8
I-5-La cellule photovoltaïque………………………………………………………….……….......9
I-5-1-Définition…………..…………………………………………………………..……..……...9I-5-2-Principe de fonctionnement…………………………………………………………….……9
I-5-3-Principe physique de l’effet photovoltaïque………………………………………..…….…10
I-5-4-L’effet photovoltaïque et la jonction PN…………………………………….……....……...11
I-5-5-Le rendement d’un panneau photovoltaïque………………...……………..…….……….…12
I-5-5-a-Puissance produite……………………………………………………………….………..12
I-5-5-b-Positionnement…………………………………………………………………………....12
I-6--Mouvement apparent du soleil…………………………………………….……………….....13
Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires
II-1-Introduction…………………………………………………………………..…………….....16
II-2-Position du soleil et orientation de la surface réceptrice……………………………………...16
II-2-1-Position du soleil par rapport a un observateur angle de zénith…………...……………….16
II-2-1-1-Angle de zénith……………………………………………………………..……………16
II-2-1-2-Angle d’azimut…………………………………………………………………………...16
II-2-1-3-Angle extérieur d’argile………………………………………………………………….17
II-2-1-4-Angle d’incidence……………………………………………………………………......17
II-2-2-Orientation de la surface réceptrice………………………………………………………...17
II-2-2-1-Rotation suivant un axe………………………………………………………………..…17
II-2-2-2-Rotation suivant deux axes…………………………………………………………….....18
II-3-État de l’art de la technique de suivi…………………………………………………….……18
II-4-Mécanisme d’orientation…………………………………………………………………......19
II-4-1-Suiveurs actifs …………………………………………………………………………..…19
II-4-2-Suiveur passif………………………………………………………………………………19
II-5-Degrés de liberté de mouvement…………………………………………………………......19
II-5-1-Suiveurs mono-axiaux……………………………………………………………………...19
II-5-2-Suiveurs bi-axiaux……………………………………………………………………….....20
II-6-Type de commande…………………………………………………………………………...20
II-6-1-Analogique…………………………………………………………………………………20
II-6-2-Numérique……………………………………………………………………………….....20
II-7-Différents types de monture ………………………………………………………………….21
II-7-1-Monture al azimutale……………………………………………………………………….21
II-7-2-Monture équatoriale…………………………………………………………………...........22
II-7-3-Composante du système de poursuite…………………………………………..……...…...22
II-7-3-1-Partie commande………………………………………………………………….….......22
II-7-3-2-Partie électronique………………………………………………………………..............23
II-8-Description du système de poursuite……………………………….……………………...…24
II-9-Les avantages et l’inconvénient du système de suivi solaire…………………………….…...24
II-9-1-Les avantages……………………………………………………………………………….24
II-9-2-Les inconvénients…………………………………………………………………………..25
Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire
III-1-Introduction………………………………………………………………………………….28
III-2-Etude des différentes blocs…………………………………………………………………..28
III-2-1-Les capteur………………………………………………………………………………...28
III-2-1-1-Praincipe de fonctionnement……………………………………………………………28
III-2-2-Circuit d'application……………………………………………………………………….28
III-3-Le circuit de commande……………………………………………………………………..29
III-3-1-Définition de la carte Arduino……………………………………………………………..29
III-3-2-Le servomoteur…………………………………………………………………………….30
III-3-3-Le montage…………………………………………………………………………….......31
III-4-Câblage et fonctionnement…………………………………………………………………..31
III-5Lorgigramme………………………………………………………………………………....32
III-6Programmation……………………………………………………………………………….32
Conclusion Générale
Bibliographique
Liste des Figures
I
LISTE DES FIGURES
Liste des figures N de page
Figure I.1 : Rayonnement solaire 7
Figure I.2 : Composantes du rayonnement global sur un plan horizontal 8Figure I.3: les différentes zones énergétiques dans l’Algérie 8Figure I.4 : Centrale solaire photovoltaïque 9Figure I.5 : Principe de fonctionnement d'une cellule photovoltaïque 10Figure I.6 : Circuit électrique équivalant de la cellule photovoltaïque 10Figure I.7 : la jonction P N 12Figure I.8 : Dépendance des performances d'un panneau PV avec l'angle
d’inclinaison13
Figure I- 9 : Courses particulières du Soleil 14
Figure II.1: Position du soleil par rapport à une surface inclinée 17Figure II.2 : Orientation de la surface réceptrice par rapport à l’axe vertical. 18Figure II.3: Mouvements des suiveurs solaires mono-axiaux 19Figure II.4 : Mouvements des suiveurs solaires bis axiaux 20Figure II.5: Monture al azimutale 21Figure II.6: Monture équatoriale 22Figure II.7: Représentation du système de poursuite 23Figure II.8: Système de poursuite réalisé 23Figure III.1 : Photo – Photorésistance LDR 28
Figure III.2 : Circuit équivalent du notre motage 29
Figure III.3 : carte Arduino 30
Figure III.4 : Servomoteur 31
Figure III.5 : montage moteur avec arduino 31
Figure III.6: organigramme de programme 32
Figure.III. 07: code d’arduino 35
Introduction Générale
Introduction générale
Le développement technologique de ces dernières décennies a entraîné une croissance
exponentielle de la consommation énergétique mondiale qui, petit à petit, épuise les
principales sources d'énergie (pétrole, gaz et carbone) ; cela se traduit par la nécessité
croissante de créer des sources d'énergies renouvelables. Le développement de la recherche et
de l'innovation de ces dernières années a utilisé de plus en plus le soleil comme source
d'énergie alternative. De ce fait, nous sommes à la recherche d'une efficacité toujours plus
grande des installations de conversion au moyen de technologies en mesure d'améliorer de
façon notable la production d'énergie des modules photovoltaïques en augmentant leur
rendement, comme par exemple grâce à des systèmes électromécaniques et électroniques
suivant la trajectoire du soleil le plus longtemps possible (suiveurs solaires).
L’objectif du présent travail est consacré à la réalisation d’un système de poursuite du lumière
à deux axes. Notre mémoire est organisé de la manière suivante :
Dans le premier chapitre, nous avons présenté en détail un aperçu sur le rayonnement
solaire et la trajectoire apparente du soleil.
Le deuxième chapitre est consacré a une présentation de la trajectoire apparent du
soleil et à la conception et le fonctionnement du système poursuit solaire.
Le troisième chapitre est consacré à la description des composants électroniques et les
étapes de réalisation d'un suiveur solaire.
Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
6
I.1. Introduction
Avec l’augmentation de la consommation en énergie sur le monde et le problème
environnementale a cause des ressources fossile, les énergies renouvelables devient
nécessaire a exploité en particulièrement l’énergie solaire parce que la source la plus
abadant, pour cette énergie il s’agit de convertir les rayonnements solaires
directement en électricité (panneaux photovoltaïque) ou en chaleur (capteur
thermique).
Les cellules photovoltaïques sont les constituants des panneaux solaires. C’est une
énergie nouvelle et propre, ce sont leurs principaux avantages et c’est peut-être un bon
moyen contre la pollution qui est souvent la conséquence d’une production d’énergie.
Nous sommes donc intéressés au fonctionnement de ces cellules ainsi qu’à leur
rendement afin de découvrir l’efficacité de ce système.
Dans ce chapitre, nous allons présenter une synthèse sur l’énergie photovoltaïque,
son principe et son rendement énergétique.
I.2. Historique de la filière
Le photovoltaïque, l’une des filières énergétiques les plus emblématiques du
« développement durable », fournira à moyen et à long terme une part significative de
la production mondiale d’électricité, y compris dans les pays industrialisés.
Pendant de nombreuses années le marché de l’énergie photovoltaïque a
essentiellement concerné l’électrification rurale aussi bien pour certaines habitations
isolées ou pour des usages professionnels (refuges, stations de mesure, etc.) que pour
de nombreux villages dans les pays en voie de développement.
Depuis le milieu des années 90 et grâce à l’apparition de l’électronique de
puissance, l’utilisation du photovoltaïque pour des systèmes connectés au réseau a
pris le dessus pour représenter, en 2007, plus de 90% de la puissance photovoltaïque
installée.
Ces applications ne sont généralement pas compétitives avec l’électricité délivrée
par le réseau, leur développement repose donc sur des mécanismes de soutien décidés
Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
par les États en vue de stimuler le mar
la « parité avec le réseau »
I.3. . Le rayonnement solaire
Le rayonnement solaire est un rayonnement thermique qui se propage sous la forme
d'ondes électromagnétiques. En dehors de l'atmosphère terrestre,
éclairement énergétique à peu prés constant et égale à 1367w/m2, appelé de ce fait
constante solaire.
I.4. Types de rayonnements
I.4.1 Rayonnement direct
Le rayonnement solaire direct se définit comme étant
seul disque solaire. Il est donc nul lorsque le soleil est occulté par les nuages
I.4.2 Rayonnement diffus
Dans sa traversée de l'atmosphère, le rayonnement solaire est diffusé par les
molécules de l'air et les particules en su
donc nul que la nuit
I.4.3 Rayonnement global
C'est la somme des deux types de rayonnements direct et diffus.
énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
7
par les États en vue de stimuler le marché et d’accélérer ainsi la baisse des coûts vers
»
Le rayonnement solaire
Le rayonnement solaire est un rayonnement thermique qui se propage sous la forme
d'ondes électromagnétiques. En dehors de l'atmosphère terrestre,
éclairement énergétique à peu prés constant et égale à 1367w/m2, appelé de ce fait
Figure I.1 : Rayonnement solaire [1]
Types de rayonnements
I.4.1 Rayonnement direct
Le rayonnement solaire direct se définit comme étant le rayonnement provenant du
seul disque solaire. Il est donc nul lorsque le soleil est occulté par les nuages
I.4.2 Rayonnement diffus
Dans sa traversée de l'atmosphère, le rayonnement solaire est diffusé par les
molécules de l'air et les particules en suspension. Le rayonnement solaire diffus n'est
I.4.3 Rayonnement global
C'est la somme des deux types de rayonnements direct et diffus.
énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
ché et d’accélérer ainsi la baisse des coûts vers
Le rayonnement solaire est un rayonnement thermique qui se propage sous la forme
d'ondes électromagnétiques. En dehors de l'atmosphère terrestre, il donne un
éclairement énergétique à peu prés constant et égale à 1367w/m2, appelé de ce fait
le rayonnement provenant du
seul disque solaire. Il est donc nul lorsque le soleil est occulté par les nuages
Dans sa traversée de l'atmosphère, le rayonnement solaire est diffusé par les
spension. Le rayonnement solaire diffus n'est
Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
Figure I.2 : Composantes du rayonnement global
I.4.4 Rayonnement en Algérie
L'Algérie possédant un gisement solaire important, de part son climat, la puissance
solaire maximale en tout point de notre pays est d'environ 1Kw/m2. L'énergie
journalière maximale moyenne (ciel clair, mois de Juillet) dépasse les 6Kw/m2 et
l'énergie annuelle maximale en Algérie est de l'ordre de 2500 KW/m2 [3]. La carte ci
dessous représente les différentes zones énergétiques de l'Algérie.
Figure I.3: les différentes zones énergétiques dans l’Algérie [4]
énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
8
: Composantes du rayonnement global sur un plan horizontal
Algérie
L'Algérie possédant un gisement solaire important, de part son climat, la puissance
solaire maximale en tout point de notre pays est d'environ 1Kw/m2. L'énergie
journalière maximale moyenne (ciel clair, mois de Juillet) dépasse les 6Kw/m2 et
'énergie annuelle maximale en Algérie est de l'ordre de 2500 KW/m2 [3]. La carte ci
dessous représente les différentes zones énergétiques de l'Algérie.
I.3: les différentes zones énergétiques dans l’Algérie [4]
énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
sur un plan horizontal [2]
L'Algérie possédant un gisement solaire important, de part son climat, la puissance
solaire maximale en tout point de notre pays est d'environ 1Kw/m2. L'énergie
journalière maximale moyenne (ciel clair, mois de Juillet) dépasse les 6Kw/m2 et
'énergie annuelle maximale en Algérie est de l'ordre de 2500 KW/m2 [3]. La carte ci-
I.3: les différentes zones énergétiques dans l’Algérie [4]
Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
I.5. La cellule photovoltaïque
I.5.1 Définition
C’est un panneau sur lequel on dispose des cellules photovoltaïques. Une
photovoltaïque est un assemblage de divers composants qui permettent à un semi
en l’occurrence le silicium, de transformer le rayonnement solaire en électricité. Les
conducteurs en métal, se trouvant en dessous et au dessous de la couch
chargent alors de transmettre le courant pour consommation
Figure I.4
I.5.2 Principe de fonctionnement
La cellule photovoltaïque est le composant électronique à la base des installations
produisant l’énergie électrique à partir du rayonnement solaire. Elle fonctionne selon le
principe de l'effet photoélectrique. Plusieurs cellules sont reliées entre elles pour former ce
qu’on appelle un module solaire photovoltaïque, par la suite, plusieurs
regroupés pour former une installation ou même une centrale solaire photovoltaïque
La conversion directe de l'énergie solaire en électricité se fait par l'intermédiaire d'un
matériau semi-conducteur -généralement le silicium que l’on trouve en abondance sur Terre
(extrait de la silice compris dans le sable). Lorsque les photons sont abso
énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
9
La cellule photovoltaïque
C’est un panneau sur lequel on dispose des cellules photovoltaïques. Une
photovoltaïque est un assemblage de divers composants qui permettent à un semi
en l’occurrence le silicium, de transformer le rayonnement solaire en électricité. Les
conducteurs en métal, se trouvant en dessous et au dessous de la couch
chargent alors de transmettre le courant pour consommation.
Figure I.4 : Centrale solaire photovoltaïque
I.5.2 Principe de fonctionnement
La cellule photovoltaïque est le composant électronique à la base des installations
l’énergie électrique à partir du rayonnement solaire. Elle fonctionne selon le
principe de l'effet photoélectrique. Plusieurs cellules sont reliées entre elles pour former ce
qu’on appelle un module solaire photovoltaïque, par la suite, plusieurs
regroupés pour former une installation ou même une centrale solaire photovoltaïque
La conversion directe de l'énergie solaire en électricité se fait par l'intermédiaire d'un
généralement le silicium que l’on trouve en abondance sur Terre
(extrait de la silice compris dans le sable). Lorsque les photons sont absorbés par un matériau
énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
C’est un panneau sur lequel on dispose des cellules photovoltaïques. Une cellule
photovoltaïque est un assemblage de divers composants qui permettent à un semi-conducteur,
en l’occurrence le silicium, de transformer le rayonnement solaire en électricité. Les
conducteurs en métal, se trouvant en dessous et au dessous de la couche de silicium, se
La cellule photovoltaïque est le composant électronique à la base des installations
l’énergie électrique à partir du rayonnement solaire. Elle fonctionne selon le
principe de l'effet photoélectrique. Plusieurs cellules sont reliées entre elles pour former ce
qu’on appelle un module solaire photovoltaïque, par la suite, plusieurs modules sont
regroupés pour former une installation ou même une centrale solaire photovoltaïque.
La conversion directe de l'énergie solaire en électricité se fait par l'intermédiaire d'un
généralement le silicium que l’on trouve en abondance sur Terre
rbés par un matériau
Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
10
semi-conducteur, ils cèdent toute leur énergie aux atomes appartenant à la jonction PN, ceci
donne naissance à plusieurs paires électrons/trous. Le nombre de paires e/t formées dépend de
l’énergie des photons incidents et du matériau utilisé.
I.5.3 Principe physique de l’effet photovoltaïque
Le courant est produit par le mouvement des électrons. Lorsqu’un photon (particule
électromagnétique composant, entre autres, la lumière) frappe le semi-conducteur, un électron
est arraché, laissant place à un espace libre. Dans un environnement normal, l’électron libre
retrouve un trou et rien de tangible ne se produit. La cellule photovoltaïque est composée de 2
pôles (la couche en semi-conducteur est donc composée de 2 strates), l’un négatif, l’autre
positif, comme une pile.[6]
Figure I.6 : Circuit électrique équivalant de la cellule photovoltaïque
Figure I.5 : Principe de fonctionnement d'une cellule photovoltaïque [5].
Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
11
�=I�� − I�
�� = ��(���� − 1)
� = ��� − ��(���� − 1)
U : tension. UT : KT/q tension thermique.
K : 1.38 x 10 -23 constant de Boltzmann.
q: 1.602 x 10 -19 charge de l’électron.
T : température absolue en k.
�� : Courant de saturation de la diode.
��h : Photo courant.
Lorsque les photons frappent continuellement le semi-conducteur, il se produit un
mouvement continu d'électrons grâce à l'action des photons par les photons : on obtient donc
du courant continu. Deux couches de conducteurs recouvrent le dessus et le dessous du
silicium. Vu que la lumière doit pouvoir passer, il s’agit d’une grille pour le dessus de la
couche, ce qui explique l’apparence gaufrée des panneaux solaires. En dessous, il s’agit d’une
plaque métallique. La cellule photovoltaïque est recouverte d’une couche antireflet (souvent
en phosphore) afin de maximiser la pénétration des photons
I.5.4 L’effet photovoltaïque et la jonction P N :
Une cellule photovoltaïque est basée sur le phénomène physique appelé effet
photovoltaïque qui consiste à établir une force électromotrice lorsque la surface de cette
cellule est exposée à la lumière [7]. La tension générée peut varier entre 0.3 V et 0.7 V en
fonction du matériau utilisé et de sa disposition ainsi que de la température de la cellule et du
vieillissement de la cellule. La figure1.7 illustre une cellule photovoltaïque (PV) typique où sa
constitution est détaillée.
Une cellule PV est réalisée à partir de deux couches de silicium, une dopée P (dopée au
bore) et l’autre dopée N (dopée au phosphore) créant ainsi une jonction PN avec une barrière
de potentiel. Lorsque les photons sont absorbés par le semi-conducteur, ils transmettent leur
énergie aux atomes de la jonction PN de telle sorte que les électrons de ces atomes se libèrent
et créent des électrons (charges N) et des trous (charges P). Ceci crée alors une différence de
potentiel entre les deux couches. Cette différence de potentiel est mesurable entre les
Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
12
connexions des bornes positives et négatives de la cellule. A travers une charge continue, on
peut en plus récolter des porteurs.
Figure I.7 : la jonction P N
I.5.5 Le rendement d'un panneau photovoltaïque
I.5.5.a Puissance produite
Le rendement d'un panneau solaire photovoltaïque dépend des technologies utilisées lors
de sa fabrication. Il existe plusieurs types dont les plus connus sont les panneaux PV à base de
cellules en Silicium poly cristallin, Silicium monocristallin, Silicium amorphe, les cellules
multi-jonctions, etc. Chacune de ces technologies présente des avantages et des inconvénients.
En particulier, le rendement, qui est généralement le critère de choix, dépend des conditions
climatiques du lieu d'installation (dans les régions caractérisées par des températures élevées,
les systèmes au Silicium amorphe sont préférés à ceux au mono ou poly cristallin) [8]
I.5.5.b Positionnement
Comme mentionné auparavant, l'énergie fournie par le panneau PV dépend fortement de
la quantité d'éclairement solaire absorbée par ce dernier. Cette quantité dépend de l'orientation
du panneau par rapport au soleil. Pour collecter le maximum d'énergie, le panneau PV doit
être constamment orienté perpendiculairement aux rayons solaires [9].
Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
13
Figure I.8 : Dépendance des performances d'un panneau PV avec l'angle d’inclinaison
I.6 Mouvement apparent du soleil
Au cours de la journée, on voit le Soleil décrire une trajectoire circulaire, plus ou moins
haute suivant la date (l'axe de rotation étant toujours le même). La direction du lever et du
coucher du Soleil, sa hauteur à midi ainsi que la durée de la journée varient au cours de
l'année
Le mouvement apparent du soleil dans le ciel au cours d‘une journée provient de la
rotation de la Terre (sur elle-même). Cependant, l‘étude de ce même mouvement apparent
au cours de l‘année fait apparaître un décalage qui provient de la révolution de la
trajectoire de la Terre (autour du soleil). L‘étude de ce mouvement apparent peut donc
aboutir à un modèle « Jour-Nuit » ou un modèle « Saisons ».
Dans la pratique, la course exacte du Soleil dans le ciel varie tout au long de l'année
figure (I-9) [10].
La trajectoire apparente du Soleil dans le ciel se modifie donc au cours des saisons.
Elle est la plus courte au solstice d‘hiver (21 décembre); le Soleil se lève pratiquement au
Sud-Est et se couche pratiquement au Sud-Ouest et la plus longue au solstice d‘été (21 juin);
le Soleil se lève pratiquement au Nord-Est et se couche pratiquement au Nord-Ouest. Pour
aux équinoxes de printemps et d‘automne que le Soleil se lève exactement à l‘Est et se
couche exactement à l‘Ouest [10].
La durée de la journée évolue au fil de l‘année. Dans les régions tempérées, elle est la plus
courte à la date du solstice d‘hiver et la plus longue à la date du solstice d‘été.
Quand le Soleil reste longtemps levé et culmine haut dans le ciel, il chauffe davantage le sol :
c‘est la saison chaude. À l‘inverse, quand les journées sont courtes et que le Soleil reste
assez bas, c‘est la saison froide. Ce résultat est bien la combinaison de deux éléments :
l‘inclinaison des rayons du Soleil qui frappent la Terre à un endroit donné et la durée de cette
exposition.
Chapitre I Généralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
À la date des équinoxes,
soleil est pratiquement égale à
la nuit.
Les dates des solstices et
l‘hémisphère Nord, elles se si
d‘automne) ; 21 décembre (solstice
(solstice d‘été).
Figure I- 9 :
énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
14
la durée de la journée mesurée entre le cou
à 12 heures. Il y a alors égalité entre la durée
des équinoxes changent légèrement d‘une ann
se situent autour des dates suivantes : 21 se
(solstice d‘hiver) ; 21 mars (équinoxe de print
9 : Courses particulières du soleil
énéralité sur l'effet photovoltaïque et trajectoire solaire
ucher et le lever du
rée du jour et celle de
nnée à l‘autre. Dans
eptembre (équinoxe
rintemps) ; 21 juin
Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires
16
II.1. Introduction
Un tracker solaire ou suiveur de soleil est un système utilisant le principe de
stat. C'est une structure portante qui permet d'orienter des panneaux solaires afin
d'en augmenter la productivité.
Son principe de fonctionnement est de s'orienter vers le soleil tout au long de
la journée, ce qui a pour effet d’augmenter la production d’énergie de manière
substantielle. En effet, la position du soleil varie constamment, à la fois pendant
la journée, mais aussi pendant les différentes périodes de l’année. Le tracker
permet ainsi de placer au mieux le panneau par rapport au positionnement du
soleil (perpendiculaire au rayonnement si possible).[11]
Suivre le soleil peut se faire sur deux axes : en azimut (d'est en ouest, à mesure
de l'avancée de la journée) et en hauteur (selon la saison et, de nouveau, l'avancée
de la journée). L'idéal est d'utiliser un tracker à deux axes, mais il en existe aussi
avec un seul (typiquement avec un suivi seulement en azimut, l'angle par rapport
au sol étant fixé selon l'optimum local, qui dépend de la latitude. [11]
II.2. Position du soleil et orientation de la surface réceptrice
II.2.1 Position du soleil par rapport à un observateur
L’énergie solaire que reçoit une surface est régie uniquement par des lois
astronomiques et géométriques. Ces dernières faisant intervenir la latitude de lieu,
la déclinaison solaire, l’heure du jour et enfin l’orientation de la surface réceptrice.
La position du soleil dépend du temps solaire, du numéro du jour et de l’année,
elle est exprimée par différents angles :
II.2.1.1 Angle de zénith :
C’est l’angle entre la verticale d’une surface et le rayon du soleil.[12]
II.2.1.2 Angle d’azimut :
C’est l’angle sur le plan horizontal mesuré à partir du sud avec la projection
horizontale des rayons directs du soleil. Il est également donné comme angle entre le
méridien local et la projection de la ligne de la vue du soleil dans le plan horizontal.
[12]
Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires
17
II.2.1.3 Angle extérieur d’azimut:
C’est l’angle mesuré à partir du sud sur le plan horizontal avec la projection
horizontale de la normale sur la surface, il est également donné comme angle entre
le méridien local et la projection horizontale de la normale avec la surface. [12]
II.2.1.4 Angle d’incidence :
C’est l’angle entre le rayon solaire direct et la normale extérieure du la surface
du plan. [12]
Figure(II.1): Position du soleil par rapport à une surface inclinée
II.2.2 Orientation de la surface réceptrice
La position du soleil dans le ciel change tout au long du jour et de l’année.
Pour une surface : Suivre le mouvement apparent du soleil équivaut à orienter cette
surface par la rotation de ses axes. [13]
II.2.2.1 Rotation suivant un axe
Certains types de collecteur à concentration fonctionnent avec la rotation autour
d’un seul axe, il existe deux modes Axe vertical et inclinaison fixe de la surface Ce
mode utilise une surface orientable avec une pente extérieure fixe β et l’angle
extérieur d’azimut variable γ. Tournant autour d'un axe vertical comme montré sur la
figure II.2 Pour ce cas, le rayonnement solaire est maximum quand γ = γѕ.
Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires
18
Figure II.2 : Orientation de la surface réceptrice par rapport à l’axe vertical.
Axe horizontal et surface parallèle à l'axe : Pour ce deuxième mode, la surface
Tourne autour d'un axe simple qui est toujours parallèle à la surface.
II.2.2.2 Rotation suivant deux axes :
Le collecteur tournant autour de deux axes (bi-axiales), dans ce cas l’ouverture du
collecteur sera toujours normale au soleil, par conséquent l'angle d'incidence est zéro
tout le long de la journée.
Cette rotation est toujours exigée pour des collecteurs qui suivent le déplacement
du soleil à tout moment de la journée. Cela signifie que le collecteur devra être
placé sur une monture permettant de suivre le mouvement du soleil.
II.3 Etat de l'art des techniques de suivi
Le développement technologique de ces dernières décennies a entraîné une
croissance exponentielle de la consommation énergétique mondiale qui, petit à petit,
épuise les principales sources d'énergie (pétrole, gaz et carbone) ; cela se traduit par la
nécessité croissante de créer des sources d'énergies renouvelables. Le développement
de la recherche et de l'innovation de ces dernières années a utilisé de plus en plus le
soleil comme source d'énergie alternative ; par conséquent, nous assistons à une
croissance constante du marché de l'énergie photovoltaïque. De ce fait, nous sommes
à la recherche d'une efficacité toujours plus grande des installations de conversion au
moyen de technologies en mesure d'améliorer de façon notable la production d'énergie
des modules photovoltaïques en augmentant leur rendement, comme par exemple
grâce à des systèmes électromécaniques et électroniques suivant la trajectoire du
soleil le plus longtemps possible (suiveurs solaires). [14]
Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires
19
II.4 Mécanisme d'orientation
II.4.1 Suiveurs actifs:
Un système solaire actif suit la course du soleil automatiquement ou manuellement
afin de capter un maximum de rayons. Certaines technologies doivent impérativement
suiveur le soleil pour fonctionner, notamment les concentrateurs parabolique. Il existe
de très nombreux système de suiveur solaire.
II.4.2 Suiveurs passifs:
En cas de mises en mouvement par des phénomènes physiques autonomes ne
nécessitant pas d'énergie électrique.
II.5 .Degrés de liberté de mouvement
II.5.1 Suiveurs Mon axiaux :
Ils disposent d'un seul degré de liberté et tournent autour d'un seul axe. [14]
Figure II.3: Mouvements des suiveurs solaires mono-axiaux
Cette catégorie se compose de différents types de suiveurs :
Les suiveurs de tilt: l'axe de rotation est est-ouest. [14]
Les suiveurs d'oscillation: l'axe de rotation est nord-sud. [14]
Les suiveurs d'azimut: ils disposent d'un degré de liberté avec un axe vertical
zénith-nadir. [14]
Suiveurs à axe polaire : ils se déplacent sur un seul axe incliné par rapport au
sol et pratiquement parallèle à l'axe de rotation terrestre, en garantissant
l'efficacité maximum possible avec un seul axe de rotation. [14]
Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires
20
II.5.2 Suiveurs Bi axiaux :
Ils disposent de deux degrés de liberté grâce auxquels l'axe perpendiculaire
aux panneaux photovoltaïques est aligné parfaitement et en temps réel avec les
rayons du soleil, au détriment en revanche d'une plus grande complexité de
construction. [14]
Figure II.4 : Mouvements des suiveurs solaires bis axiaux
Cette catégorie se compose de différents types de suiveurs :
Les suiveurs azimut-élévation: grâce à un PLC de contrôle, ils suivent le
soleil quel que soit sa position dans le ciel ; ils sont équipés d'une monture de
type al azimutal composée d'un axe principal vertical par rapport au sol et d'un
axe secondaire perpendiculaire à celui-ci. [14]
Les suiveurs tilt-oscillation: grâce à un PLC de contrôle, ils suivent le soleil
quel que soit sa position dans le ciel ; ils sont composés d'un axe principal
parallèle au sol et d'un axe secondaire généralement perpendiculaire à celui-ci.
[14]
II.6.Type de commande
II.6.1 Analogiques :
La commande est générée en fonction des informations fournies par un capteur
qui identifie la position du point le plus lumineux dans le ciel
II.6.2 Numériques :
La commande provient d'un microprocesseur qui, à l'aide de tableaux
mémorisés, connaît à tout moment la position du soleil dans le ciel.
Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires
21
La plupart des suiveurs ou des crackers solaires sont alimentés par des moteurs
électriques à courant continu ou triphasés à courant alternatif ; si l'on considère
que le système comporte généralement une faible vitesse de rotation, il est
souvent nécessaire d'utiliser un réducteur pour diminuer la vitesse du moteur à un
niveau acceptable permettant de garantir un "suivi" correct.
Le choix du système de suivi dépend de nombreux facteurs, qui incluent les
dimensions et les caractéristiques de la structure et du lieu d'installation, la
latitude, les conditions météorologiques et les conditions climatiques.
II.7.Différents types de montures
II.7.1 Monture al azimutale
La monture al azimutale est mobile autour de deux axes perpendiculaires, l’un
vertical l’autre horizontal. Le panneau solaire tourne autour d’un axe horizontal
porté par une
Monture qui elle même tourne autour d’un axe vertical. Ce système est
couramment utilisé pour les radars, les cinéthéodolites, les canons anti-aériens
La rotation autour de l’axe horizontal assure la poursuite en hauteur (de haut
en bas), en d’autres termes la normale du capteur solaire suit la hauteur angulaire
du soleil.
Alors que l’autre axe assure le déplacement en azimut (de gauche vers la
droite). Cette disposition très simple ne pose pas de problèmes mécaniques
particuliers.
Les mouvements en hauteur et en azimut sont difficiles à coordonner et le coût
du système est exorbitant à cause de l'apport de deux moteurs, donc d’une
consommation en énergie beaucoup plus importante. [15], [16]
Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires
22
Figure II.5: Monture al azimutale
II.7.2 Monture équatoriale
La monture équatoriale est la monture idéale pour assurer un suivi sidéral. Elle
emploie une rotation autour d’un axe parallèle à l’axe polaire du globe terrestre
(mouvement en angle horaire), et un axe orthogonal au précédent (mouvement en
déclinaison).
Cette solution est plus délicate sur le plan mécanique, mais le mouvement
autour de l’axe polaire est pratiquement uniforme au cours de la journée. Donc la
poursuite du soleil est grandement facile. [15], [16]
Figure II.6: Monture équatoriale
II.7.3 Composante du système de poursuite
Le système de poursuite se compose essentiellement de deux parties :
II.7.3.1 Partie commande
Chapitre II
Cette partie s’appuie sur une commande par un micro
programme
Transmet périodiquement des signaux à partir de l’unité centrale vers le
moteur électrique (vérin).
La durée du signal permet d’activer le moteur qui oriente le concentrateur d’un
angle de rotation correspondant à cette durée pour le positionner en face du soleil
II.7.3.2 Partie Electronique
Cette partie électronique repose sur des systèmes qui
des ordres envoyés par l’ordinateur, leur conversion en signaux électriques et leur
transmission au système mécanique articulé, ainsi que l’activation du monteur
(vérin). Cette opération assure que le rayonnement solaire soit toujo
perpendiculaire au concentrateur.[
Figure II.
Etude des différents suiveurs solaires
23
Cette partie s’appuie sur une commande par un micro-ordinateur. Le
Transmet périodiquement des signaux à partir de l’unité centrale vers le
La durée du signal permet d’activer le moteur qui oriente le concentrateur d’un
angle de rotation correspondant à cette durée pour le positionner en face du soleil
.7.3.2 Partie Electronique
Cette partie électronique repose sur des systèmes qui permettent la réception
des ordres envoyés par l’ordinateur, leur conversion en signaux électriques et leur
transmission au système mécanique articulé, ainsi que l’activation du monteur
(vérin). Cette opération assure que le rayonnement solaire soit toujo
perpendiculaire au concentrateur.[16]
Figure II.7: Représentation du système de poursuite
des différents suiveurs solaires
ordinateur. Le
Transmet périodiquement des signaux à partir de l’unité centrale vers le
La durée du signal permet d’activer le moteur qui oriente le concentrateur d’un
angle de rotation correspondant à cette durée pour le positionner en face du soleil
permettent la réception
des ordres envoyés par l’ordinateur, leur conversion en signaux électriques et leur
transmission au système mécanique articulé, ainsi que l’activation du monteur
(vérin). Cette opération assure que le rayonnement solaire soit toujours
Chapitre II
Figure II.
II.8.Description Du Système De Poursuite
Notre système de poursuite contrôle le mouvement d’un module
moyen d’un programme informatique. Le module est orienté à l’aide de deux axes
pour suivre automatiquement le soleil sur une trajectoire bien définie grâce à
‘l’équation du Optimisation du rendement d’un système photovoltaïque par poursui
du soleil 303 temps’ traduite en programme sur
Arduino. Notre système de commande est schématisé par la figuré (II.4)
Il est constitué de deux parties: la partie commande et la partie opérative
La partie opérative comporte
corrige l’écart quotidien, l’autre suit la variation du point du lever du soleil par
rapport au zénith, borné entre +23,45° et
La partie commande comporte une carte électronique liée au PC à traver
série. Elle constitue l’interface de commande entre le PC et la partie de puissance qui
alimente les vérins au moyen d’une batterie de 12 V
Etude des différents suiveurs solaires
24
Figure II.8: Système de poursuite réalisé.[11]
Description Du Système De Poursuite
Notre système de poursuite contrôle le mouvement d’un module photovoltaïque au
moyen d’un programme informatique. Le module est orienté à l’aide de deux axes
pour suivre automatiquement le soleil sur une trajectoire bien définie grâce à
‘l’équation du Optimisation du rendement d’un système photovoltaïque par poursui
du soleil 303 temps’ traduite en programme sur PC, avec la coopération d’un
. Notre système de commande est schématisé par la figuré (II.4)
Il est constitué de deux parties: la partie commande et la partie opérative
La partie opérative comporte deux articulations actionnées par deux vérins, l’un
corrige l’écart quotidien, l’autre suit la variation du point du lever du soleil par
rapport au zénith, borné entre +23,45° et -23,45
La partie commande comporte une carte électronique liée au PC à traver
série. Elle constitue l’interface de commande entre le PC et la partie de puissance qui
alimente les vérins au moyen d’une batterie de 12 V. [11]
des différents suiveurs solaires
photovoltaïque au
moyen d’un programme informatique. Le module est orienté à l’aide de deux axes
pour suivre automatiquement le soleil sur une trajectoire bien définie grâce à
‘l’équation du Optimisation du rendement d’un système photovoltaïque par poursuite
PC, avec la coopération d’un
. Notre système de commande est schématisé par la figuré (II.4)
Il est constitué de deux parties: la partie commande et la partie opérative.
deux articulations actionnées par deux vérins, l’un
corrige l’écart quotidien, l’autre suit la variation du point du lever du soleil par
La partie commande comporte une carte électronique liée au PC à travers le port
série. Elle constitue l’interface de commande entre le PC et la partie de puissance qui
Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires
25
II.9.Les Avantages et Les inconvénients des systèmes de suivi solaire
II.9.1 Les Avantages:
- Le Systèmes de suivi solaires sont utilisés pour orienter les panneaux
photovoltaïques continuellement vers le soleil et peuvent aider à maximiser
votre investissement dans votre système PV. Ils sont bénéfiques car la position
du soleil dans le ciel va changer progressivement au cours d'une journée et au
fil des saisons tout au long de l'année.
- Avantages à l'aide d'un système de suivi comme celui-ci dépendra
principalement de son placement dans la détermination de la façon dont elle va
augmenter l'efficacité des panneaux. Ils peuvent être utilisés plus efficacement
dans les zones à faible et horizons des endroits qui sont l'ombre libre de l'aube
au crépuscule chaque jour. Tout au long de l'année, le tableau de suivi sera en
mesure d'utiliser l'accès grand ouvert à gagner chaque électron disponible à
partir du soleil.
- De cette façon, la produit d'énergie est à un rendement optimal et de l'énergie
est augmenté l'année. Ceci est particulièrement important dans les mois d'été
avec ses longues journées de soleil pour capturer et quand, à de nombreuses
latitudes du Nord, le soleil se lève dans le nord-est et se couche à l'ouest, pas
d'énergie perdue.
- Pour ceux avec un espace limité, cela signifie qu'un petit tableau ne doit être
installé, un énorme avantage pour les sites plus petits avec seulement une
petite zone de placer des équipements, ils seront en mesure de produire la
production d'énergie maximale, mais il suffit d'utiliser l'un des les petits
systèmes solaires domestiques.
- Le rendement des panneaux photovoltaïques est accru de 30 à 40%
- La surface du parc solaire est réduite tout en gardant le même potentiel
- Le temps de retour sur investissement est réduit
- Amortissement du système en 4 ans (en moyenne). [11]
II.9.2 L'inconvénients:
- Le stand aloïne PV maison kit système est une source très fiable et simple de
la production d'énergie; les panneaux ne se déplacent pas et nécessitent peu
d'entretien. En ajoutant un système de suivi solaire pour vos panneaux
Chapitre II Etude des différents suiveurs solaires
26
solaires, vous ajoutez des pièces mobiles et des engins qui nécessitent un
entretien régulier de votre système solaire et de la réparation ou le
remplacement des pièces cassées. Si vous êtes contrôlé électroniquement le
traqueur cesse de fonctionner et vous n'avez pas une commande manuelle, une
option vous pouvez choisir au moment de l'achat, vous pouvez placer
manuellement votre tableau à l'énergie solaire au sud afin de s'assurer que
vous allez continuer à capter autant l'énergie solaire l'énergie que possible.
Fixer la matrice en place avec des cordes ou des courroies se trouve sur les
quatre coins de la grille et la cravate sur le poteau ou dans la dalle de béton.
- Un autre inconvénient possible d'être au courant de l'achat d'un système de
poursuite de puissance solaire, est dans la façon dont Programmer votre
service public local de remise PV peut être mis en place. Beaucoup sont basés
sur la taille de la matrice PV dans votre trousse pour la maison et non sur la
production de votre PV, ce qui pourrait signifier moins d'un avantage financier
pour vous. Si vous avez un petit tableau, comme une capacité de 3 Watt, vous
pouvez obtenir des coûts-avantages globalement moins que quelqu'un d'autre
avec un éventail plus large d'une capacité de taille Watt 4-5, même si votre
production d'énergie fonctionne sur plus élevé que la personne en utilisant un
plus large, en raison de l'exposition au soleil a augmenté dans votre région. Le
coût initial d'achat d'un kit à la maison avec un tableau plus petite taille est
moindre, mais vous pouvez recevoir un chèque de remboursement plus faible.
- Nombreux domaines, quoique, commencent maintenant à faire la transition
entre le système des systèmes de puissance nominale d'origine photovoltaïques
pour la production d'énergie à partir du programme d'incitation; chèque avec la
base de données des encouragements de l'Etat pour les énergies renouvelables
et l'efficacité pour plus de détails. Vous pouvez trouver les détails du
programme d'incitation plus en ligne à désireuse. [11]
Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire
28
III.1 Introduction
Dans ce chapitre, on présentera une vue d'ensemble du dispositif expérimental que
nous avons réalisé «Suiveur de lumière Bi-axial à Base des capteurs .Ce système
suiveur est constitué d’une partie mécanique qui sert à supporter le panneau et le
diriger vers le rayonnement perpendiculaire du soleil et également une partie
électronique des photorésistances LDR, un carate microcontrôleur "Arduino " et des
servomoteurs.
III.2 Etude des différents blocs
III .2.1 Les capteur:
Une photo résistance est un composant dont la valeur en Ohms dépend de la
lumière à laquelle il est exposé. On la désigne aussi par LDR (Light Dépendent
Résistor ou résistance dépendant de la lumière)
Figure III.1 : Photo – Photorésistance LDR
III.2.1. 1 principe et fonctionnement :
Un cristal de semi-conducteur à température basse contient peu d'électrons libres.La conductivité du cristal est très faible, proche de celle d'un isolant. Lorsque latempérature du cristal augmente, de plus en plus d'électrons qui étaient immobilisésdans les liaisons covalentes s'échappent et peuvent participer à la conduction.A température constante si le même cristal semi-conducteur est soumis à uneradiation lumineuse, l'énergie apportée par les photons peut suffire à libérer certainsélectrons utilisés dans les liaisons covalentes entre atomes du cristal. Plus leflux lumineux sera intense, plus le nombre d'électrons disponibles pour assurer laconduction sera grand, ainsi la résistance de la LDR est inversementproportionnelle à la lumière reçue la sensibilité la résistance de la LDR estinversement proportionnelle à la lumière.
Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire
29
III.2.2 Circuit d'application :
Ce système basé sur la comparaison des tensions délivrer par des capteurs
photorésistance et envoyer ces tension ver la carte microcontrôleur « Aduino ». Elles
vont être converti dans cette dernière en valeur numérique puis on fait la comparaison
et gère la commande des deux moteurs à fin de rétablir la position d'équilibre entre les
capteurs pour avoir une grande énergie.
Figure III.2 : Circuit équivalent du notre montage
Explication :
R1=R2=R3=1 k ohm .
III.3. Le circuit de commande
III.3.1 Définition de la carte Arduino
Une carte Arduino est une petite (5,33 x 6,85 cm) carte électronique équipée d'un
micro- contrôleur. Le microcontrôleur permet, à partir d'événements détectés par des
capteurs, de programmer et commander des actionneurs, la carte Arduino est donc une
interface programmable. [16]
Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire
30
Figure III.3 : carte Arduino. [17]
Une carte Arduino, comme toutes les cartes à microcontrôleur, permet de piloter un
système de manière interactive à partir du programme que l’on aura défini et mis
dans sa mémoire. Par exemple gérer automatiquement l’ouverture d’une porte de
garage, envoyer un SMS quand le jardin est trop sec et gérer le système d’arrosage à
distance, piloter un nouveau robot. Il faut pour cela associer à la carte Arduino des
capteurs comme capteur de lumière, de température et de position. Et des actionneurs
comme moteurs et pompe, ainsi des organes de sortie comme lampe et chauffage.
On peut associe aussi des circuits de puissance, une alimentation (piles,
panneaux solaire, …), des interfaces de dialogue (boutons, leds,écran,… ), des
interfaces de communication (réseau filaire, réseau sans fil, …).[19]
III.3.2.Le servomoteur
Un servomoteur de modélisme se présente sous la forme d'un petit rectangle avecdeux languettes sur les côtés pour la fixation et un axe décentré avec un bras(interchangeable) pour la liaison mécanique.
Dans ce chapitre, nous allons mettre en œuvre deux petits servomoteur avec une carteArduino / Uno.
Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire
31
Figure III.4 : Servomoteur
III.3.3. Le montage
L'image montre le travail que nous avons fait
Figure III.5 : montage moteur avec arduino
Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire
32
III.4.Câblage et fonctionnement
Le principe consiste à remarquer que la lumière reçue par les trois photorésistances
est identique dès que le capteur (ensemble des trois photorésistances) est orienté dans
l'axe de la lumière. Il faut donc mesurer la lumière reçue par chaque photorésistance
en mesurant la tension à leurs bornes. Cette mesure est réalisée grâce à la connexion
des ports pin 1 à 3 de la carte (ces derniers sont configurés en port analogique voir
figure III.2). Le programme compare ensuite ces tensions ordonnant aux servomoteurs
de pivoter dans la direction de la ou des photorésistances qui reçoivent le moins de
lumière.
III.5.Organigramme :
Avant de passer à la programmation, nous devons réaliser un organigramme quiexplique le déroulement de différente séquences, tant intérieures qu’extérieures(Figure (III.7)), il comportera plusieurs boucles dont la fin d’exécution succèdetoujours à son commencement
non oui
Figure III.6: organigramme de programme
Début
Initialisation
Acquisition Cg.CdCapteur G etD
|Cg – Cd |< Crit
Passer( ne rien faire )Cg – Cd = 0
Tourner à Gauche Tourner à Droit
Crit est un critère pour éviter detourner sens cesse
Chapitre III Conception et réalisation d'un suiveur solaire
33
III.6.Programmation
La carte Arduino uno est une carte programmable, elle peut être programmée
avec le logiciel Arduino représenté dans la figure (III.7).
Nous avons préféré de photographier l’interface du logiciel Arduino dans
laquelle nous avons simulé notre programme.
Conclusion Générale
Conclusion générale
Le système réalisé est un prototype basé sur un programme Arduino bien
développé qui commande à deux servomoteurs qui assurent le suivi de la trajectoire
d'une source lumineuse. Les tests effectués montrent le bon fonctionnement de notre
système. Ce projet de fin d’étude nous a apporté des nouvelles connaissances dans le
domaine des énergies renouvelables et en particulier l’énergie solaire qui est en plein
essor.
Bibliographique
Bibliographique
[1] Nia mohamed mémoire magister d'étude comparative des méthodes
d'estimation du rayonnement solaire année 2010.
[2] Amamra mouhammed Salah et Djedidi Yahia mémoire optimisation de la
production d'une génératrice photovoltaïque année 2014/2015.
[3] Mekrelouf Ali et Benyamin abderhmen « étude et réalisation d’un système
suiveur «
[4] Site de media watt (Sahara énergie)
[5] Mlle BENMOHAMMADI Zahra Mémoire de fin d’étude « master » « Etude,
conception et réalisation d'une commande d'un tracker solaire (suiveur solaire)
». Université Sidi Mohammed Ben Abdellah 2013/214
[6] Mlle BENMOHAMMADI Zahra Mémoire de fin d’étude « master » « Etude,
conception et réalisation d'une commande d'un tracker solaire (suiveur solaire)
». Université Sidi Mohammed Ben Abdellah 2013/214
[7] M. Angel Cid Pastor ‘Conception et réalisation de modules photovoltaïques
électroniques/septembre 2007.
[8] National Renewable Energy Laboratory (NREL) 2013 International
Renewable Energy Conference.
[9] Mlle BENMOHAMMADI Zahra Mémoire de fin d’étude « master » « Etude,
conception et réalisation d'une commande d'un tracker solaire (suiveur solaire)
». University Sidi Mohammed Ben Abdellah 2013/214
[10] Ciel et Terre : le mouvement apparent du soleil .html. (Consulté le 04/2015)
[11] Khoudren ismail university kasdi merbah ouargla anne 2013
[12] Mr:bouayed abrrehmen mémoire commande a deux d'un panneau
photovoltaique anne 2014
[13] M.F.khan et R.L.ali mémoire automatique Sun trnching université international
de rabat
[14] Mlle benhmdhammdi zohra mémoire de fin d'étude master "étude conception et
réalisation d'une commande d'un tracker solaire. Université sidi mohammed
ben abdelleh 2013/2014.
[15] Zaghib Ilhem, « Etude et réalisation d’un concentrateur solaire parabolique »,
Université de Constantine, 2005
Bibliographique
[16] Hakim et yazid et younesse chouklat "système electromecanique de pourduite
pour concentration thermique " uiversity de ibn zohr ouzazate morce
[17] Site www.techmania.fr.
[18] Page réalisée pour le site Dev2 par Eerik Wissenz, association Projet du Feu
Solaire. Des réalisations de l’association existent à Cuba, au Mexique, au Mali,
en Inde et en France (Ain, Alpes-Maritimes, Corse, Limousin).
[19] A. Ahmed Azi, « Contribution au développement d'un outil d'aide au
diagnostic de performances des MPPT dans la chaine de conversion
photovoltaïque », Mémoire magister, Université de M’sila, Algérie, 2014.
.
:ملخص
تأثیر سلبي مع المحیط البیئي كما یمكن أيتعتبر الطاقة الشمسیة احد الطاقة الغیر منتھیة و التي لیس لھا
طاقة شمسیة حراریة وطاقة شمسیة فوتونیة بحیث نوجھ دراستنا على : استعمال ھاتھ األخیرة بطریقتین مختلفتین
effet" والتي تستعمل إلنتاج الطاقة الكھربائیة وذلك من خالل ظاھرة فیزیائیة تدعى الطاقة الشمسیة الفوتونیة
photovoltaïque التي تعتمد على التحویل المباشر لألشعة الشمسیة إلى طاقة كھربائیة بواسطة صفیحة "
الشمسیة وھذه األشعةإلىیكون إنتاجھا أقصى عندما تبقى عمودیة بالنسبة األخیرةكھروضوئیة بحیث ھذه
.الصفیحة تركز على محورین لدواران ولھذا أنجزنا برنامج جھاز تتبع مسار الشمس على طول الیوم
" كیلواوم 1" و ثالث مقاومات كھربائیة سعة كل واحدة " Servomoteur" وقد قمنا باستخدام محركین
. ومولد كھربائي و بطاقة أردوینو"LDR"وثالث لواقط حراریة
Résumé:
L’énergie solaire est l’une des ressources d’énergie. Elle est pratiquementinépuisable, n'implique aucun résidu de pollution ou émission de gaz participant àl'effet de serre. Cette énergie peut être utilisée de deux façons : l’énergie solairephotovoltaïque et l’énergie solaire thermique. Dans cette étude l’énergie solairephotovoltaïque, utilisée sous forme électrique à partir d'un phénomène physique quiconsiste à la conversion directe du rayonnement solaire en énergie électrique Noussouhaitant au moyen d’un module PV obtenir un rendement maximal et cela lorsqu'ilest maintenu perpendiculaire aux rayons solaires, mobile suivant deux axes derotation (l’azimut et l’inclinaison). Pour cela nous avons réalisé un programme depoursuite de la trajectoire du soleil le long de la journée à l'aide d'un logiciel Fortran.Nous avons utilisés deux moteurs (servomoteurs), Et trois résistances électriques, lacapacité de chaqu’une d’elle est de « 1 Kilo ohm » et trois capteur photorésistence etgénératrice et une carte Arduino.