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Nom : Date : Classe : SYSTEME PHOTOVOLTAÏQUE Dimensionnement d’un système photo

Nom : Date : Classe : SYSTEME PHOTOVOLTAÏQUE Dimensionnement d’un système photovoltaïque Note et observations : …………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………………………… BAC PRO ELEEC / 20 T Bac pro ELEEC Dimensionnement d’un système photovoltaïque Fonctions et tâches principales : F0 ETUDE T 01 RENSEIGNER LE DOSSIER DE RÉALISATION (INSTALLATION, EQUIPEMENTS…) Capacités et compétences développées : C1 S’INFORMER C1 3 DÉCODER LES DOCUMENTS RELATIFS À TOUT OU PARTIE D’UN OUVRAGE C2 EXECUTER C2 2 COMPLÉTER LES PLANS, SCHÉMAS, PLANNING ET DEVIS C3 JUSTIFIER C3 1 ARGUMENTER LES SOLUTIONS RETENUES Domaines abordés: S0 Electrotechnique – Expériment. S01 Circuits parcourus par un courant continu S05 Conversion de signaux et modulation de l’énergie Objectif On vous demande de choisir les composants d’une installation photovoltaïque, vous vous baserez sur le cahier des charges fourni par le client. Pré requis Présentation de la structure et des particularités techniques d’une installation photovoltaïque Lois d’électrotechnique sur le courant continu (loi d’ohm, chute de tension, capacité Q…) On donne  Le cahier des charge de l’installation, les manuels de conception…  Les schémas de l’installation et les documents constructeur  Un ordinateur équipé du logiciel de conception RETSCREEN. On demande de 1. Compléter le bilan des puissances et estimer la demande énergétique du site 2. Calculer à partir du cahier des charges le nombre de panneaux, le nombre de batteries nécessaires. 3. Choisir la section des câbles reliant les panneaux à l’onduleur et ceux reliant l’onduleur à la batterie. 4. Compléter le schéma de l’installation. 5. Estimer le coût matériel de l’installation. 6. Valider votre conception avec le logiciel RETSCREEN. Critères de réussite Le bilan des puissances est correct et argumenté / 2 Les calculs de conceptions sont corrects et argumentés / 6 Choix des câbles, schéma de l’installation. / 3 Estimation du coût des composants photovoltaïques / 3 Validation des choix par logiciel / 3 Autonomie / Implication / 3 / 20 Temps prévu 4 + 3 heures Temps passé Nom : Sous système photovoltaïque Page 2 / 16 623069342.doc T Bac pro ELEEC Dimensionnement d’un système photovoltaïque Structure d’un système d’électrification hybride: Vous devez participer à la conception d’un système de génération électrique hybride destiné à une auberge d’altitude. Dans cette installation les récepteurs de faibles puissances sont alimentés par le système photovoltaïque, l’autre partie comprenant les éléments de fortes puissances est alimentée directement par groupe électrogène (G.E.). L’élément central de l’installation est un onduleur-chargeur qui gère pratiquement tout le transfert de l’énergie électrique :  La charge des batteries à partir des panneaux ou du 230 V généré par le groupe électrogène.  La conversion de la tension continue de la batterie en 230 V AC destiné aux récepteurs.  La surveillance de l’état de charge des batteries et éventuellement le démarrage du groupe électrogène.  La surveillance des surcharges ou bas niveaux des batteries (démarrage automatique du GE) Nom : Sous système photovoltaïque Page 3 / 16 623069342.doc Groupe électrogène Panneaux photovoltaïques + - Batteries Courant continu Courant alternatif Onduleur-chargeur Récepteurs 24 V DC 24 V DC 230 V AC 230 V AC T Bac pro ELEEC Dimensionnement d’un système photovoltaïque 1. Présentation du site – Cahier des charges : Bilan des puissances Auberge du Charmant Som (Isère) Récepteurs alimentés par onduleur Appareils Nombre Puissance unitaire Fréquence ou durée d’utilisation quotidienne Puissance Energie Tubes fluos 2 18 W Fonctionnement permanent 12h 36 W 432 Wh Lampes fluo compactes - Extérieur 2 20 W En soirée 2 h 40 W 80 Wh Lampes fluo compactes – Salle resto. 2 20 W Fonctionnement 4h 40 W 160 Wh 2 Lampes fluo compactes - Etage 3 20 W En soirée 2 h 40 W 80 Wh 1 Lampes fluo compacte - Annexe 1 20 W Occasionnel 1h/jour 20 W 20 Wh 1 lampes fluo compacte - WC 1 20 W Occasionnel 2h/jour 20 W 40 Wh 1 lampes fluo compacte - Douche 1 20 W Occasionnel 1h/jour 20 W 20 Wh 1 lampe fluo compacte – Hall douche 1 20 W Occasionnel 2h/jour 20 W 20 Wh Congélateur 1 1 0.75 A / 110 W Permanent 12h 110 W 1320 W Congélateur 2 1 110 W Permanent 12 h 110 W 1320 W Congélateur 3 1 90 W Permanent 12 h 90 W 1080 W Spot fluo resto 1 30 W Occasionnel 1 h 30 W 30 Wh TOTAL PTOT = Ec = Récepteurs alimentés par groupe électrogène 6,5 kVA Appareils Nombre Puissance unitaire Fréquence ou durée d’utilisation quotidienne Puissance totale Surpresseur 1 800 W Fonctionnement occasionnel 1 h / j 800 W Pompe auxiliaire 1 750 W Fonctionnement occasionnel 1h / j 750 W Malaxeur 1 2500 W Fonctionnement occasionnel 1h / j 2500 W Total 4050 W Cahier des charges et données complémentaires :  Site : proche de Grenoble 45° de latitude Nord / Altitude de l’auberge  1700 m  Pente de toit : 33° par rapport à l’horizontale / l’orientation des panneaux est plein sud (180°)  L’utilisateur prévoit d’utiliser le groupe électrogène 1 heure par jour  Le site est prévu pour fonctionner de début mai à fin septembre.  L’autonomie doit être de 5 jours en cas de mauvais temps.  Les batteries seront du type accumulateurs au plomb, stationnaire. (chaque accumulateur génère une tension de 2V)  L’onduleur sera de type onduleur-chargeur (type Studer Inno Compact); compte tenu de la puissance mise en jeu l’ensemble batteries, panneaux et onduleur fonctionnera en 24 V CC.  Les panneaux seront du type BP Solar 3125. Pour plus d’informations sur les composants reportez vous au dossier technique Nom : Sous système photovoltaïque Page 4 / 16 623069342.doc T Bac pro ELEEC Dimensionnement d’un système photovoltaïque 2. Bilan des puissances : Calculez le puissance totale et l’énergie totale quotidienne nécessaire à l’installation (donnez votre réponse sur le tableau de la page précédente) 3. Calculs et choix des éléments du système : Pour vous aider à répondre aux questions suivantes vous vous servirez des fiches de calculs données en annexe a) Calculez l’énergie à produire Ep : ……………………………………………………………………………………………………… b) Calculez la puissance crête Pc du générateur photovoltaïque nécessaire : (On prendra une irradiation moyenne de 5 kWh/m2 /jour pour la période estivale de fonctionnement) ……………………………………………………………………………………………………… A partir de la puissance crête des panneaux BP Solar 3125U déterminer le nombre de panneaux solaire nécessaires à l’installation. Puissance crête d’un panneau BP 3125U (cf p 14) ……………………………………………………………………………………………………… c) Calculer la capacité des accumulateurs nécessaires à ce système ainsi que leur nombre : C : capacité de la batterie en ampère.heure (Ah) EC : énergie consommée par jour (Wh/j) N : nombre de jour d’autonomie D : décharge maximale admissible (0,8 pour les batteries au plomb) U : tension de la batterie (V) ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Nom : Sous système photovoltaïque Page 5 / 16 623069342.doc EP = PC = Nbre = C  Nbre = T Bac pro ELEEC Dimensionnement d’un système photovoltaïque 4. Choix des câbles : C’est sur la partie courant continu de l’installation que les intensités sont les plus importantes, c’est donc dans cette partie que se pose le problème des pertes joules et des chutes de tensions dans les câbles. On vous demande donc de déterminer les sections des câbles entraînant le moins de chute de tension possible entre les panneaux et l’onduleur-chargeur, mais aussi entre les batteries et l’onduleur-chargeur. Données complémentaires :  Chute de tension maximale entre panneaux – boîte de raccordement ; boîte de raccordement – onduleur et batterie – onduleur = U = 2%  Puissance nominale de l’onduleur P NOM = 2300 W  Conducteurs en cuivre ( = 1,6 10-8 .m). a) Calculez le courant de sortie d’un panneau à sa puissance nominale : ……………………………………………………………………………………………………… b) Déterminez la section des conducteurs entre les panneaux et le boîtier de raccordement : ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… c) Calculez le courant circulant entre le boîtier de raccordement et l’onduleur : ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Nom : Sous système photovoltaïque Page 6 / 16 623069342.doc Panneaux photovoltaïques Onduleur-chargeur Batteries Longueur de câble 10 m Boîtier de raccordement des panneaux Longueur de câble 7 m Longueur de câble 4 m T Bac pro ELEEC Dimensionnement d’un système photovoltaïque d) Déterminez la section des conducteurs entre le boîtier de raccordement et l’onduleur : ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… e) Calculez le courant circulant entre les batteries et l’onduleur lorsque celui-ci débite sa puissance nominale : ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… f) Déterminez la section des conducteurs entre le parc batterie et l’onduleur : ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………………………… Nom : Sous système photovoltaïque Page 7 / 16 623069342.doc T Bac pro ELEEC Dimensionnement d’un système photovoltaïque 5. Schéma électrique : Complétez le schéma électrique de l’installation :  Branchements des panneaux  Couplage des batteries et raccordement à l’onduleur Nom : Sous système photovoltaïque Page 8 / 16 623069342.doc Panneaux photovoltaïques Solar INPUT Battery + + - - Onduleur Studer Inno Compact 2324 + - + - Boîtier de raccordement + - + - + - Bornes de sortie Barres de raccordement + - Parc batteries + - + uploads/s3/ tp-dim-system-pv 3 .pdf