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PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA1 : Analyse structurelle Le 3

PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA1 : Analyse structurelle Le 30.03.10 Greta 25 - Centrale photovoltaïque Autonome - Professeur M. TIMIN Jean-Louis Centrale photovoltaïque autonome PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA1 : Analyse structurelle Le 30.03.10 Greta 25 - Centrale photovoltaïque Autonome - Professeur M. TIMIN Jean-Louis SOMMAIRE 1/ Problématique d'une centrale photovoltaïque autonome 2/ Conseils pour la rédaction du cahier des charges 3/ Structure d’une centrale photovoltaïque autonome 4/ Les installations et leurs caractéristiques 5/ Stockage de l’énergie 5.1/ Caractéristiques des batteries 5.2/ Les types de batteries 5.3/ Batterie au plomb (Pb) 5.4/ Batterie au Nikel-Cadmium (NiCd) 5.5/ Batterie au Nickel-Métal hydrure (NiMH) 5.6/ Batteries AGM 6/ Les régulateurs de charge 6.1/ Les caractéristiques du régulateur 6.2 / Fonction des régulateurs de charge (batterie au plomb) 6.3 / Technologie des régulateurs de charge 7/ Bilan énergétique 8/ Organisme Conseils 9/ Annexes PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA1 : Analyse structurelle Le 30.03.10 Greta 25 - Centrale photovoltaïque Autonome - Professeur M. TIMIN Jean-Louis 1/ Problématique d'une centrale photovoltaïque autonome (en site isolé) * Cahier des charges (ce qui désire le client) besoins primaires : l’éclairage, la production de froid pour la conservation des aliments ou l’utilisation d'appareils domestiques (radio, télévision,…). * Appareils à basse consommation La maison des Baronnets Produits Serelio * Analyse cahier des charges (ce qu’il faudrait proposer au client) Des précautions à prendre Avant de vouloir électrifier un site isolé, il est indispensable de bien recenser ses besoins : Existe-t-il un projet de prolongement du réseau EDF dans le secteur ? Quel appareil électrique est-ce que je veux utiliser en priorité? Combien de temps par jour ? Combien de jour par an ? Ces informations servent à dimensionner le parc de batteries et la régulation du système. D’autre part l’étude des besoins permet de limiter les consommations au stricte nécessaire afin que le dimensionnement du système photovoltaïque soit réalisé au plus juste. Le coût des modules photovoltaïques et des batteries étant particulièrement élevé, l’investissement en sera ainsi minimisé. * Stockage d'énergie PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA1 : Analyse structurelle Le 30.03.10 Greta 25 - Centrale photovoltaïque Autonome - Professeur M. TIMIN Jean-Louis 2/ Conseils pour la rédaction du cahier des charges (www.ese.fr) Quel type de récepteurs électriques puis-je alimenter avec une installation photovoltaïque site isolé ?  L’éclairage avec des lampes à économie d’énergie et/ ou tubes fluorescents TV/ Chaîne hifi Petit électroménager Éventuellement réfrigérateurs voir congélateurs Éventuellement petit pompage Quel type de récepteurs électriques ne peut pas être alimenté par une installation photovoltaïque site isolé ?  Chauffage électrique Ballon d’eau chaude électrique Machine à laver Sèche linge Fer à repasser Gros électroménager Faut-il stocker l’énergie produite et comment ?  Oui, il faut la stocker à travers un parc de batteries généralement composé de batteries plomb + acide, batteries ouvertes ou sans entretien. Quelle est la durée de vie des batteries ?  De 3 à 12 ans selon la qualité choisie au départ. 3 ans batterie stationnaire ordinaire 5 ans batterie stationnaire haute de gamme sans entretien 10/ 12 ans batterie stationnaire plomb ouvert tubulaire avec entretien tous les 6 mois Comment orienter les panneaux ?  Plein sud pour l’hémisphère nord Plein nord pour l’hémisphère sud De combien incliner les panneaux ?  Tout dépend de votre lieu géographique et de la période d’occupation des locaux. Pour un site France Métropole en usage 12 mois sur 12, la réponse est 60°. Quelles puissances installer?  Les petits sites isolés nécessitent de 75 à 400 Wc. Les équipements moyens de 400 Wc à 1200 Wc. L’électrification d’habitat isolé demande plus régulièrement une puissance 2000 <x< 3000 Wc PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA1 : Analyse structurelle Le 30.03.10 Greta 25 - Centrale photovoltaïque Autonome - Professeur M. TIMIN Jean-Louis Quel budget faut-il prévoir?  Très variable selon la puissance des panneaux et la capacité batterie. Un petit site peut s’électrifier à partir de 1 000 €. Un site moyen de 4 000 € à 12 000 € L’électrification d’un habitat isolé entre 20 000 € et 50 000 €. Existe-t-il des aides ?  Oui, s’il s’agit d’un habitat à usage d’habitat principal : Crédit d’impôt, F.A.C.E. (Fonds d'Amortissement des Charges d’Electrification), etc...) Non, s’il s’agit d’un habitat à usage secondaire. Comment poser les panneaux ?  En site isolé, généralement au sol sur un lieu bien ensoleillé sans ombres et parfois mais plus rarement, sur les toitures (rendements souvent plus faibles). Quel type de panneaux utiliser ?  Soit des panneaux classiques, soit des modèles bi-verre très résistant sur des lieux avec des atmosphères sévères (vent, neige, etc...). Comment dimensionner les besoins ?  Il faut faire une étude au cas par cas. Le dimensionnement précis d’un site isolé destiné à l’habitation principale peut nécessiter l’intervention d’un bureau d’étude spécialisé. Pourquoi rajouter un groupe électrogène ?  Afin de ne pas surdimensionner inutilement une installation, il est vivement conseillé sur un usage de 12 mois/ 12 de se doter d’un groupe électrogène qui pourra assurer un peut d’appoint l’hiver et recharger ponctuellement les batteries. Celui-ci ne fonctionnera que quelques heures/ an. Faut-il imaginer d’électrifier un site en photovoltaïque site isolé alors que vous être proche d’un point de livraison EDF ?  La démarche est souvent très lourde de conséquences financièrement et ne présente aucun intérêt financier. Pourquoi n’y préfèreriez vous pas la solution photovoltaïque raccordé au réseau Quelle expérience a-t-on des sites isolés ? Est-ce une technique bien maîtrisée ?  Depuis plus de 20 ans, cette technique est parfaitement maîtrisée. Quels sont les vrais risques ?  Le non respect des normes de sécurité et des règles de l’art entraine des surcoûts, des risques d’incendie, d’électrisation… PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA1 : Analyse structurelle Le 30.03.10 Greta 25 - Centrale photovoltaïque Autonome - Professeur M. TIMIN Jean-Louis 3/ Structure d’une centrale photovoltaïque autonome Schéma de principe Pour apprécier les résultats de vos calculs de dimensionnement n’hésitez pas à comparer l’installation que vous proposez avec les KITS qui sont proposez sur le marché ! Les clients eux les trouvent et peuvent vous demander de justifier vos valeurs (puissances, autonomie, quantité…) Exemple de kits : NRJ-sol-R , Ibersolar , wattsol (histoire du compteur qui tourne à l’envers…) Appareils basses consommations Groupe électrogène Coffret de protection Panneaux solaires Régulateur de charge Batterie Onduleur PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA1 : Analyse structurelle Le 30.03.10 Greta 25 - Centrale photovoltaïque Autonome - Professeur M. TIMIN Jean-Louis 4/ Les installations et leurs caractéristiques Exemple 1 : Le chalet de la famille Ruaud Exemple3 : La gare de Pulney Lieu : Parc du Queras 2000m d’altitude, orientation sud Besoins en énergie: (radio, sèche-cheveux, aspirateur, petit électroménager), équipements économes en énergie (25 lampes basse consommation) et une lampe à rayonnement UV de 35 Watt pour le traitement bactériologique de l’eau. Utilisation d’un poêle à gaz et d’un réfrigérateur à gaz. Autonomie : 8 jours Groupe électrogène 15kw, Batteries, Régulateur, 14 panneaux photovoltaïques (672Wc), Commentaire : (Points forts, contraintes, amélioration de l’efficacité de l’installation)  Lieu : Toul - Mirecourt via Barisey la Côte 16 m² de panneaux photovoltaïque (1920 Wc). Une régulation électronique avec un parc batteries de 24 modules de 2 volts, soit au total 1250 ampères/heure. Un groupe électrogène de 7kW en 380. Coût de l'opération : 29 140 € HT Commentaire :  PHOTOVOLTAIQUE – Module Centrale Autonome Cours CA1 : Analyse structurelle Le 30.03.10 Greta 25 - Centrale photovoltaïque Autonome - Professeur M. TIMIN Jean-Louis 5/ Stockage de l’énergie Les différents types de batteries ? => ouverte, fermée, tubulaire, plomb, Nickel,… Plomb, stationnaires, autres 5.1/ Caractéristiques des batteries - Tension = 12 volt ! Ce n’est pas suffisant… (energiepropre.net) Capacité nominale: C’est la quantité maximum d'énergie que contient une batterie (sous température idéale de 25°). Elle s’exprime en Ampère heure (Ah). Etat de charge: C’est le pourcentage de la quantité d'énergie disponible dans la batterie à un instant t. Profondeur de décharge (PDD) : C’est le pourcentage d’énergie maximum que l'on peut retirée d’une batterie. Elle ne doit pas être déchargée au-delà de cette valeur, afin de prolonger sa durée de vie. En général, on choisit PDD = 25% pour 2 jours d’autonomie ou moins, PDD = 70% pour 4 jours d’autonomie, PDD = 80% pour plus de 8 jours d'autonomie. Température : La variation de température influence le rendement de la batterie. Celle-ci a un fonctionnement idéal à température ambiante de 25°C ; Il faut donc prévoir si possible une régulation thermique pour maintenir sa durée de vie. Tension nominale: C’est la tension type de la batterie. Elle correspond aussi à la tension de fonctionnement du système autonome. Ex : Tension 12V, 24V, 48V... Taux de décharge : C’est le temps nécessaire pour décharger entièrement la batterie. Supposons une batterie de capacité de 100Ah et de courant de décharge de 5 A : Le taux de décharge sera 100Ah / 5A soit 20 heures ; Il est noté C/20. Taux de recharge : uploads/Ingenierie_Lourd/ cours-tp-greta-pv-autonome.pdf