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Etude et dimensionnement d’un chargeur solaire EXPOSE DE PROJET DE FIN D’ETUDE

Etude et dimensionnement d’un chargeur solaire EXPOSE DE PROJET DE FIN D’ETUDE Année Universitaire 2018-2019 Ministère de l’enseignement supérieur et de la Recherche Scientifique Département IEEE Présentée par : Mouna Maalaoui Encadreur universitaire: M. Adel Chbeb Plan de l’exposé Introduction Les différentes types des cellules photovoltaïques Description et caractéristiques de la cellule photovoltaïque Etude et dimensionnement d’un chargeur solaire Conclusion 2 Introduction Résoudre les problèmes qui peuvent nous rencontrer dans la vie quotidienne et professionnelle Appliquer les méthodes du dimensionnement étudiées  Objectif du projet Notre projet consiste à faire l’étude et le dimensionnement d’un chargeur solaire 3 4 Types de cellules photovoltaïques Rendements Avantages Inconvénients Silicium Monocristallin : - Commercial : 12 à 20%. - Record en laboratoire : environ 25%. Très bon rendement (environ 150 Wc/m²). Durée de vie importante (+/- 30 ans). Coût élevé. Rendement faible sous un faible éclairement. Silicium Poly-cristallin : - Commercial : 11 à 15%. - Record en laboratoire : environ 20%. Bon rendement (environ 100 Wc/m²). Durée de vie importante (+/- 30 ans). Meilleur marché que le monocristallin. Rendement faible sous un faible éclairement. Silicium Amorphe en couche mince : - Commercial : 5 à 9%. - Record en laboratoire : environ 13,4%. Fonctionnent avec un éclairement faible. Bon marché par rapport aux autres types de cellules. Rendement faible en plein soleil (environ 60 Wc/m²), les cellules en couche mince nécessite une surface plus importante pour atteindre les mêmes rendements que les cellules épaisses. Les différentes types des cellules photovoltaïques 5 Cellule Multi jonction : Record en laboratoire d’environ 40%. Rendement inégalé. Pas d’application commerciale. Développé pour les applications spatiales, ce type de cellule n’est pas encore commercialisable. Sans silicium en couche mince CIS : - Commercial : 9 à 11%. - Record en laboratoire : environ 19,3%. Permet d’obtenir les meilleurs rendements par rapport aux autres cellules photovoltaïques en couche mince. La cellule peut être construite sur un substrat flexible. Les cellules en couche mince nécessitent une surface plus importante pour atteindre les mêmes rendements que les cellules épaisses. 6 Description et caractéristiques de la cellule photovoltaïque Schéma descriptif d’une cellule photovoltaïque 7 Caractéristiques courant-tension Ipv(Vpv) et puissance-tension Ppv(Vpv) 8 Paramètres externes d’une cellule photovoltaïque 9 La puissance caractéristique d’une cellule PV 10 Influence du flux lumineux sur les courbes caractéristiques d’un module photovoltaïque 11 Influence de la température sur les courbes caractéristiques d’un module photovoltaïque 12 L’influence de la température et du rayonnement sur le fonctionnement d’une cellule PV 13 composition d’un module photovoltaïque 14 Caractéristiques d’un module solaire PV - Puissance de crête, Pc : Exprimée en watt-crête (Wc), c’est la puissance électrique maximum que peut fournir le module dans les conditions standards (25°C et un éclairement de 1000 W/m²). - La caractéristique I/V : Courbe représentant le courant (I) débité par le module en fonction de la tension (V) aux bornes de celui-ci. - Tension à vide, Vco : Tension aux bornes du module en l’absence de tout courant, pour un éclairement " plein soleil ". - Courant de court-circuit, Icc : Courant débité par un module en court-circuit pour un éclairement " plein soleil ". - Point de fonctionnement optimum, (Vm, Im) : Lorsque la puissance de crête est maximum en plein soleil, Pm = Vm .Im - Rendement : Rapport de la puissance électrique optimale à la puissance de radiation incidente . 15 Association des cellules PV en série 16 Association des cellules PV en parallèle 17 Champ photovoltaïque 18 Technologie Rendement typique d’un module Rendement maximale en laboratoire d’une cellule Rendement théorique maximum Silicium mono cristallin (mono c-Si) 14-17 % 24.7 % 27 % Silicium multi cristallin (multi c-Si) 12-15 % 19.8 % 27 % Silicium amorphe (a-Si) 6-8 % 12.7 % 25 % Silicium sur ruban (EFG) 12-14 % 27 % 27 % Silicium micro cristallin (μ-Si) 9-11 % 16.4 % 27 % Tellurure de cadmium (CdTe) 6-9 % 16 % 28.5 % Di séléniure de cuivre et indium (CIS ou CIGS) 10-12 % 18.2 % 27.5 % Arséniure de gallium (AsGa) 18-20 % 25.7 % 29 % Matériaux organiques (TiO2) 10 % 12. Rendements des modules PV 19 Etude et dimensionnement d’un chargeur solaire Installation site isole installation raccorde au réseau 20 Dimensionnement d'un module photovoltaïque Les modules vont produire de l'électricité qui sera stockée dans les batteries pendant toute la durée de la charge. Mais ils vont également en produire durant la décharge. Le temps dont vous disposez pour produire toute l'électricité est donc égal à la somme des deux (en reprenant notre exemple de la première étape : charge/décharge en 7 jours. 21 Le dimensionnement de batterie Cette étape est la troisième car il faut d’abord connaître sa consommation d’électricité, et avoir calculé la production des modules. Pour dimensionner ses batteries, il ne reste plus qu’à se poser trois questions : •Quelle est la quantité d'énergie que nous doit stocker au minimum pour couvrir nos besoins ? •Quelle est la durée d'autonomie que nous nous choisissons en cas de problème avec notre installation ? •Quel point nous doit solliciter les batteries (choisir la profondeur de décharge) ? En fonction de tous ces critères, il sera alors possible de calculer la capacité des batteries. 22 • La tension d'entrée: Nous utilisons de la tension de panneau. • La tension sortie: C'est la même que la tension des batteries ou du régulateur • La puissance nominale : Pour la calculer, il suffit de faire la somme de la puissance des appareils électriques • La forme du signal : dépend beaucoup de l'âge des appareils et de leur qualité (les nouvelles générations et les produits moyen/haut de gamme sont plus tolérants). • Utilité du convertisseur : Il n'est pas nécessaire d'avoir un convertisseur de courant dans son installation photovoltaïque. Dimensionnement d'un convertisseur de courant 23 Dimensionnement d'un câble électrique solaire • Résistance du câble de module =17.10-9 L=1m S=5 mm2 En utilisant l'équation S L R   On obtient 6 9 10 * 5 1 * 10 * 17    R   0034 , 0 R 24 En appliquant la formule suivant : 2 *I R P  2 3) 10 * 890 ( 0034 , 0   P W P 3 10 * 69 , 2   • Perte d’un chargeur électrique 25 Avec: S L R   =17.10-9 L=0,5m S=5 mm2 En utilisant l'équation S L R   Exemple de dimensionnement de câble solaire • Resistance du câble On obtient 6 9 10 * 5 5 , 0 * 10 * 17    R   0017 , 0 R 26 I U P *  3 10 * 1300 * 5 , 5   P W P 15 , 7  • Perte d’un chargeur électrique solaire Exemple: câble de 0.5 m en cuivre d'une section de 5 mm². 6 9 10 * 5 5 , 0 * 10 * 17    R   0017 , 0 R Ou   m R 17 27 Les pertes dans un câble électrique 2 * I R P  2 3) 10 * 1300 ( * 0017 , 0   P W P 3 10 * 87 , 2   Comment réduire les pertes dans un câble électrique Dans une installation photovoltaïque, plusieurs solutions permettent d'améliorer l'efficacité des câbles : La première solution est de prendre une section de câble plus grosse, mais cela peut avoir un coût. La deuxième solution, c'est de faire en sorte que l'intensité du courant ne soit pas trop élevée dans le câble. Pour une même puissance, réduire l'intensité consiste à augmenter la tension. Autrement dit, il faut mettre les modules en série au lieu de les mettre en parallèle. La troisième est de réduire les distances le plus possible, que l'électricité soit Produite, stockée, transformée et consommée au même endroit. 28 • A travers ce projet, nous avons faits l’étude et le dimensionnement d’un chargeur solaire photovoltaïque • Le but de ce projet réside au niveau de la mise en œuvre d’une solution technique permettant de transformer un panneau photovoltaïque mobile en un chargeur solaire afin d’améliorer son rendement pour qu’il fonctionne parfaitement. Conclusion 29 Merci pour votre attention uploads/Science et Technologie/ etude-et-dimensionnement-d-x27-un-chargeur-solaire-ministere-de-l-x27-enseignement-superieur-et-de-la-recherche-scientifique.pdf