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1 PROTOCOLE DE TRAVAUX PRATIQUES CARACTERISATION DES MODULES PV L'énergie solai

1 PROTOCOLE DE TRAVAUX PRATIQUES CARACTERISATION DES MODULES PV L'énergie solaire photovoltaïque est une énergie électrique produite à partir du rayonnement solaire. L'énergie solaire étant une énergie renouvelable, l'énergie solaire photovoltaïque l'est aussi. La cellule photovoltaïque est composée de semi-conducteurs. Elle fonctionne sur le principe de l'effet photoélectrique. Plusieurs cellules sont reliées entre-elles sur un module photovoltaïque, plusieurs modules sont regroupés pour former un champ de modules photovoltaïques. Au cours de cette séance de travaux pratiques, les apprenants effectueront des mesures sur un module photovoltaïque, afin de comprendre comment varie la tension et le courant délivrés en fonction de plusieurs paramètres. Analyse théorique Les calculs relatifs aux systèmes photovoltaïques utilisent les formules ci-dessous : 1- Puissance solaire reçue à la surface par les modules photovoltaïques Psol Psol = E x S avec E (W/m²) : éclairement solaire à la surface des modules S (m²) : surface totale des cellules photovoltaïques 2- Puissance électrique en courant continu P = U x I avec U(V) la tension et I(A) le courant 3- Rendement Rendement du système photovoltaïque : ηpv = Pél / Psol où Pél et Psol sont respectivement les puissance électrique délivrée par les modules et puissance de l’ensoleillement sur la surface des modules. Compétences à acquérir par l’apprenant 1. Savoir déterminer les caractéristiques techniques d’un module photovoltaïque ; 2. Savoir associer des modules photovoltaïques en série et en parallèle ; 3. Savoir utiliser les appareils de mesure appropriés pour l’installation de modules photovoltaïques ; 4. Comprendre comment évoluent la tension et le courant délivrés par un module photovoltaïque en fonction de différents paramètres. 2 Liste des équipements DESIGNATION NOMBRE Module photovoltaïque 2 Multimètre 2 Clinomètre 1 Rhéostat 2 Solarimètre 1 Câbles de connexion 5 Tournevis 2 Pince coupante 1 A. Identification des équipements En vous basant sur le tableau ci-dessus, identifiez les équipements mis à votre disposition pour cette séance de TP. B. Lecture d’informations Après avoir examiné la plaque signalétique d’un module, remplissez le paragraphe « Données de la plaque signalétique du module ». C. Mesures de la tension en circuit-ouvert Vco 1. Orientez les modules plein sud inclinés à 14°C. Justifiez ce choix. 2. Sélectionnez sur le multimètre le calibre « TENSION CONTINUE 200V ». 3. Branchez un cordon à pointe noir sur la borne « COM » du multimètre et un cordon à pointe rouge sur la borne « VΩmA ». 4. Placez les pointes des fiches du multimètre sur les bornes extrêmes de la plaque à bornes du module, en respectant les polarités : la borne « COM » du multimètre sur la borne « - » du module. La valeur affichée doit être positive. 5. Si la valeur affichée est inférieure à 20V, sélectionnez sur le multimètre le calibre « TENSION CONTINUE 20V » pour faire une lecture plus précise. 6. Notez la valeur lue sur la fiche de résultats. ! NB : LES MULTIMETRES ET AUTRES AFFICHEURS NUMERIQUES NE DOIVENT JAMAIS ETRE EXPOSES LONGTEMPS AU SOLEIL. 3 D. Mesures du courant de court-circuit Icc 1. Orientez le module plein sud, incliné à 14°. 2. Sélectionnez sur le multimètre le calibre « INTENSITE CONTINUE 10A ». 3. Branchez un cordon à pointe noir sur la borne « COM » du multimètre et un cordon à pointe rouge sur la borne « 10ADC ». 4. Placez les pointes des fiches du multimètre sur les bornes extrêmes de la plaque à bornes du module, en respectant les polarités et sans dépasser 5s : la borne « COM » du multimètre sur la borne « - » du module. La valeur affichée doit être positive. 5. Notez la valeur lue sur la fiche de résultats. E. Câblage de 2 modules en série 1. Reliez la borne « + » d’un module à la borne « - » d’un autre module. Vous avez réalisé une association en série de 2 générateurs : les branchements et les mesures se feront sur les 2 bornes libres. 2. FAITES CONTROLER LE CABLAGE PAR LE MONITEUR. 3. Reprendre les mesures C. et D. sur l’association en série. F. Câblage de 2 modules en parallèle 1. Reliez entre elles les bornes «+» de 2 modules ; reliez ensuite entre elles les bornes «-». Vous avez réalisé une association en parallèle de 2 générateurs : les branchements et les mesures se feront sur l’une quelconque des bornes « + » et l’une quelconque des bornes «-». 2. FAITES CONTROLER LE CABLAGE PAR LE MONITEUR. 3. Reprendre les mesures C. et D. sur l’association en parallèle. NB : Il ne faut jamais mettre en parallèle 2 modules de tensions nominales différentes ; il faut également éviter d’associer des modules de caractéristiques et de marque différentes. G. Câblage pour caractérisation d’un module Réalisez le montage ci-dessous avec un seul module. NB : 1- Avant de connecter le module, appelez le moniteur pour contrôle. 2- Les calibres à utiliser doivent être respectivement de 10A et 20V pour l’ampèremètre et le voltmètre. ! NB : CETTE MESURE NE DOIT JAMAIS DEPASSER 5 SECONDES ; LA MISE EN COURT- CIRCUIT PROLONGÉ ENDOMMAGE LE GENERATEUR. 4 H. Mesures 1. Orientez le module plein sud, incliné de 14°. 2. Réglez le rhéostat de manière à avoir la tension maximale possible au voltmètre. 3. Faites varier la charge afin d’avoir toutes les valeurs entières de tension (18V, 17V, 16V, etc.) jusqu’à 9V tout en remplissant le tableau n°1 ; les puissances seront calculées après avoir terminé les mesures. 4. Orientez le module plein sud, incliné de 30°. Reprendre les points 1, 2 et 3 en remplissant le tableau n°2. 5. Orientez le module plein est, incliné de 14°. Reprendre les points 1, 2 et 3 en remplissant le tableau n°3. I. Exploitation des résultats - Tracer sur le même graphique les courbes I = f(U) pour les différentes orientations. - Pour chaque courbe, il existe un point de puissance maximum : calculer le rendement du module pour chaque point de puissance maximum puis relier les points de puissance maximum. - Analyser les différents résultats obtenus. Que concluez-vous ? Module A V R R 5 FICHE DE RELEVES CARACTERISATION DES MODULES PV Données de la plaque signalétique du module Marque ; Type ; P (Wc) ; Icc (A) ; IN (A) ; Voc (V) ; V (V) ; Mesures initiales Date ; Heure de début ; Lieu : 1. Tension en circuit ouvert Vco (V) ; ensoleillement (W/m²) 2. Courant de court-circuit Orientation et inclinaison Ensoleillement (W/m²) Courant (A) Conclusion : Mesures de l’association en série 1. Tension en circuit ouvert Vco (V) ; ensoleillement (W/m²) 2. Courant de court-circuit A ; W/m² Mesures de l’association en parallèle 1. Tension en circuit ouvert Vco (V) ; ensoleillement (W/m²) 2. Courant de court-circuit A ; W/m² 6 Mesures Tableau n°1 : plein sud, incliné de 14° I(A) U(V) P(W) E (W/m²) Tableau n°2 : plein sud, incliné de 30° I(A) U(V) P(W) E (W/m²) Tableau n°3 : plein est, incliné de 14° I(A) U(V) P(W) E (W/m²) 7 0 10 20 30 40 50 60 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 P (W) I (A) Tension (V) I = f(U) / P=f(U) 8 0 10 20 30 40 50 60 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 P (W) I (A) Tension (V) I = f(U) / P=f(U) uploads/Management/ tp-a-photovolta-que.pdf