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1992 724.242 f Energies renouvelables Office fédéral des questions conjoncturel

1992 724.242 f Energies renouvelables Office fédéral des questions conjoncturelles Générateurs photovoltaïques Principes de base, technique de montage et injection dans le réseau Générateurs photovoltaïques Principes de base, technique de montage et injection dans le réseau Les cellules solaires photovoltaïques ou photopiles transforment directement la lumière en énergie électrique. Elles ont également beaucoup d'avantages: elles sont silencieuses, ne polluent pas, fonctionnent sans pièces mobiles et de manière automatique, et ne nécessitent que peu d'entretien. Leur durée de vie est également extrêmement longue. L'objectif de ce cours est de montrer les particularités de cette nouvelle technologie sous forme théorique et pratique. Les installateurs- électriciens seront alors en mesure de réaliser des installations standard simples, autonomes ou raccordées au réseau, dans les règles de l'art et sans avoir recours à des bureaux d'ingénieurs. ISBN 3-905232-08-1 1992, 156 pages N° de commande 724.242 f Générateurs photovoltaïques Principes de base, technique de montage et injection dans le réseau Générateurs photovoltaïques – Principes de base, technique de montage et injection dans le réseau Cours destiné aux installateurs-électriciens, cadres de la branche des installations électriques, maîtres de l’enseignement professionnel Programme d’action PACER – Energies renouvelables Office fédéral des questions conjoncturelles Adaptation de l’édition française Traduction Elisabeth Schleiss, Gland Rédaction finale Jean-Marc Cottier, ing. EPFZ, Genève Jean Graf, EPFL-DA-ITB-LESO, Lausanne Correcteur Jean-Claude Scheder, Bercher Mise en page et photocomposition Consortium DAC/City Comp SA Lausanne et Morges Direction du projet et coordination Jean Graf, EPFL-DA-ITB-LESO, Lausanne Associations de soutien OFEL Office d’électricité de la Suisse romande USIE Union suisse des installateurs- électriciens GARIE Groupement des associations romandes des installateurs- électriciens PROMES Association des professionnels romands de l’énergie solaire Générateurs photovoltaïques – Principes de base, technique de montage et injection dans le réseau Conception, rédaction et réalisation de l’édition originale allemande alpha real ag Energy Systems and Engineering, Zurich • H. Prinz, dipl. El. Ing. ETH • M.G. Real, dipl. El. Ing. ETH • S. Kessler, dipl. Masch. Ing. ETH Répertoire des auteurs Chapitre 1 M. Real alpha real ag, Zürich Chapitres 2-4 H. Prinz alpha real ag, Zürich Chapitres 5-6 G. Hefti IBG Hefti, Allschwil Chapitre 7 M. Real alpha real ag, Zürich Chapitre 8 H. Kunz Elektrizitätswerk des Kanton Zürich (EKZ) Chapitre 9 H. Prinz alpha real ag, Zürich Chapitre 10 M. Real alpha real ag, Zürich Chapitre 11 R. Brun Alternative Technik, Tamins M. Real alpha real ag, Zürich Annexes I-IV H. Prinz alpha real ag, Zürich M. Real alpha real ag, Zürich Annexe V H. Bersinger Aargauisches Elektrizitätswerk (AEW), Aarau Copyright © 1992 Office fédéral des questions conjonc- turelles, 3003 Berne, septembre 1992. Reproduction d’extraits autorisée avec indication de la source. Diffusion: Coordination romande du programme d'action «Construction et énergie» EPFL-LESO, Case postale 12, 1015 Lausanne (N° de commande 724.242 f). Form 724.242 f 5.93 1000 U13737 ISBN 3-905232-08-1 Générateurs photovoltaïques – Principes de base, technique de montage et injection dans le réseau D’une durée totale de 6 ans (1990-1995), le programme d’action «Construction et énergie» se compose des trois programmes d’impulsion suivants: PI-BAT – entretien et rénovation des constructions RAVEL – utilisation rationnelle de l’électricité PACER – énergies renouvelables Ces trois programmes d’impulsion sont réalisés en étroite collabo- ration avec l’économie privée, les écoles et la Confédération. Ils doi- vent favoriser une croissance économique qualitative et, par là, conduire à une plus faible utilisation des matières premières et de l’énergie, avec pour corollaire un plus large recours au savoir-faire et à la matière grise. Jusqu’ici, si l’on fait abstraction du potentiel hydroélectrique, la contribution des énergies renouvelables à notre bilan énergétique est négligeable. Aussi le programme PACER a-t-il été mis sur pied afin de remédier à cette situation. Dans ce but le programme cherche: – à favoriser les applications dont le rapport prix/performance est le plus intéressant; – à apporter les connaissances nécessaires aux ingénieurs, aux architectes et aux installateurs; – à proposer une approche économique nouvelle qui prenne en compte les coûts externes; – à informer les autorités, ainsi que les maîtres de l’ouvrage. Cours, manifestations, publications, vidéos, etc. Le programme PACER se consacre, en priorité, à la formation conti- nue et à l’information. Le transfert de connaissances est basé sur les besoins de la pratique. Il s’appuie essentiellement sur des publica- tions, des cours et d’autres manifestations. Les ingénieurs, archi- tectes, installateurs, ainsi que les représentants de certaines branches spécialisées, en constituent le public cible. La diffusion plus large d’informations plus générales est également un élément important du programme. Elle vise les maîtres de l’ouvrage, les archi- tectes, les ingénieurs et les autorités. Le bulletin «Construction et énergie», qui paraît trois fois par an fournit tous les détails sur ces activités. Ce bulletin peut être obtenu gratuitement sur simple demande. Chaque participant à un cours ou à une autre manifestation du programme reçoit une publication spé- cialement élaborée. Toutes ces publications peuvent également être obtenues en s’adressant directement à la Coordination romande du programme d'action «Construction et Energie», EPFL-LESO, Case postale 12, 1015 Lausanne. Avant-propos Compétences Afin de maîtriser cet ambitieux programme de formation, il a été fait appel à des spécialistes des divers domaines concernés; ceux-ci appartiennent au secteur privé, aux écoles ou aux associations pro- fessionnelles. Ces spécialistes sont épaulés par une commission qui comprend des représentants des associations, des écoles et des branches professionnelles intéressées. Ce sont également les associations professionnelles qui prennent en charge l’organisation des cours et des autres activités. Pour la pré- paration de ces activités une direction de programme a été mise en place; elle se compose du Dr Jean-Bernard GAY, du Dr Charles FILLEUX, de M. Jean GRAF, du Dr Arthur WELLINGER ainsi que de Mme Irène WUILLEMIN et de M. Eric MOSIMANN de l’OFQC. La pré- paration des différentes activités se fait au travers de groupes de tra- vail responsables du contenu des matières abordées, du maintien des délais et des budgets. Documentation Le cours comprend une partie consacrée à la théorie et une autre à la pratique. La présente publication sert de document didactique de base. Sa structuration correspond au déroulement de la partie théo- rique du cours. Chaque participant retrouvera dans ce manuel et dans le même ordre les figures projetées à l'écran. Après chaque figure, se trouvent les explications correspondantes. Les connaissances acquises pendant la partie théorique seront ensuite mises en pratique. A l'aide de modules photovoltaïques dis- ponibles sur le marché suisse, on réalisera un générateur photovol- taïque qui sera ensuite mesuré, testé et raccordé à un onduleur. A la fin de la partie pratique, l'énergie électrique ainsi produite sera injec- tée dans le réseau local. Ce document a fait l’objet d’une procédure de consultation, il a éga- lement été soumis à l’appréciation des participants au premier cours pilote, ce qui a permis aux auteurs d'effectuer les corrections qu'ils jugeaient nécessaires. Ils assurent aussi l’entière responsabilité de leurs textes. Des améliorations sont encore possibles et des sug- gestions éventuelles peuvent être adressées soit au directeur du cours, soit directement auprès de l’Office fédéral des questions conjoncturelles. Enfin, nous ne voudrions pas conclure cet avant-propos sans remer- cier toutes les personnes qui ont contribué à la réalisation de cette publication. Dr Heinz Kneubühler Directeur suppléant de l’Office fédéral des questions conjoncturelles Générateurs photovoltaïques – Principes de base, technique de montage et injection dans le réseau page 1. Introduction 9 1.1 Electricité solairephotovoltaïque: des possibilités illimitées 11 1.2 Structure du cours 12 1.3 Particularités des installations photovoltaïques 12 1.4 Potentiel photovoltaïque de la Suisse 13 1.5 Esthétique des installations photovoltaïques 13 1.6 Autorisation d'exploitation 14 1.7 Modules photovoltaïques 15 1.8 Installations photovoltaïques raccordées au réseau 16 1.9 Achat et injection – synergie avec le réseau 18 1.10 Installations raccordées au réseau: deux exemples 19 1.11 Aspect esthétique des capteurs solaires 20 2. Bases météorologiques 21 2.1 Rayonnement global = rayonnement direct + rayonnement diffus 23 2.2 Variations annuelles du rayonnement solaire 24 2.3 Angle d’inclinaison des modules photovoltaïques 25 2.4 Orientation et angle d’inclinaison 27 2.5 Ombrage des installations photovoltaïques 29 2.6 Distance entre les rangées sur toits plats 30 3. Dangers du courant continu 33 3.1 Courant continu: risque de formation d’un arc électrique 36 3.2 Risque d’incendie du courant continu 37 3.3 Corrosion électrochimique 38 4. Technologie des cellules photovoltaïques 39 4.1 Fonctionnement des cellules photovoltaïques 41 4.2 Structure des modules photovoltaïques 42 4.3 Caractéristiques électriques des modules 44 4.4 Rendement et température des cellules 45 4.5 Générateur photovoltaïque: pas de caractéristique de court-circuit! 46 4.6 Exemple de boîte de connexion avec diode antiparallèle 47 5. Champ photovoltaïque 49 5.1 Champ photovoltaïque: branchement des modules en série ou en parallèle 52 5.2 Exemple de calcul: branchement en série de plusieurs modules photovoltaïques 53 5.3 Exemple de calcul: branchement en parallèle de plusieurs chaînes 53 5.4 Conséquences d’un sur – ou sous-dimensionnement 54 5.5 Petite ombre, grande perte! 54 5.6 Ombre partielle: danger pour la cellule photovoltaïque! 55 5.7 Coffret de raccordement: câblage des modules photovoltaïques à l’onduleur 56 5.8 Exemple d’un coffret de raccordement 57 5.9 Bornes 57 5.10 Fusibles, diodes 58 Générateurs photovoltaïques – Principes de base, technique uploads/Ingenierie_Lourd/ guide-1techniciens-pdf.pdf