Journées EEA , Mars 2007 ENS de cachan, Antenne de Bretagne

1. Journées EEA , Mars 2007 ENS de cachan, Antenne de Bretagne PV Regulateur DC Récepteurs DC Récepteurs CA =  Batteries Bj Onduleurs autonomes Architecture site isolé =  PV Récepteurs CA Réseau Onduleurs réseau Architecture raccordé réseau Panneau Solaire 1 Panneau Solaire 2 Platine onduleur ONDULEUR Réseau RESEAU ONDULEUR Autonome Platine1 COUPLAGEMESURE électrique des panneaux Mesure Up, Ip, Ud Platine2 REGULATEUR Simulation câble de liaison Platine Plan de Charge Platine PLAN DECHARGE AC Mesure Uc, Ic Platine PLAN DECHARGE DC Mesure Uc, Ic Résistance de charge Essai au fil du soleil Platine BATTERIES Mesure Ub, Ib, Ic, Io CONCEPTION, REALISATION ET EXPLOITATION PEDAGOGIQUE D’UNE MAQUETTE PHOTOVOLTAIQUE V.LEGER*, J.ESCASSUT*, Y.VINCENT*, K.PELLION*, J.PICHON** *Lycée Maupertuis, BTS Electrotechnique, ** Lycée La Fontaine Les eaux, Dinan 1 rue Pierre de Coubertin, 35400 Saint Malo Valerie.leger@ac-rennes.fr CHAINE DE CONVERSION PHOTOVOLTAIQUE Platine 1 : étude des modules, mesures des caractéristiques Nous avons deux chaînes de conversion correspondant aux systèmes raccordés réseau (figure 1a) et systèmes dits isolés (figure 1.b). Le dimensionnement d’une installation photovoltaïque nécessite la compréhension du principe de fonctionnement et de mise en oeuvre des différents éléments d’un système photovoltaïque. Ces systèmes dépendent de l’inclinaison et l’orientation des modules photovoltaïques L’étape préalable est une connaissance des pratiques énergétiques et de notions de MDE Les modules photovoltaïques sont des Kyocera 5O Wc – 12 V, de 0,5 m² de surface en technologie multicristalline. On peut les connecter en série comme en parallèle, à une charge ou aux autres platines. La platine 1 permet de relever les caractéristiques des modules photovoltaïques en fonction de l’orientation, l’inclinaison, et l’orientation. Implantation de la platine 1 Platine 2 : régulateur et batteries - Platine 3 : onduleurs Les batteries sont des ACD 1000, 12 V ; 55 Ah catégorie C20 à câbler en série pour avoir une tension de 24 V avec la possibilité de rajouter 10m de câble entre batterie et régulateur PWM – 120W (12 – 24 V) L’onduleur autonome (CS-AJ275) a une puissance nominale de 200 W pour une tension d’entrée de 24 V. L’onduleur réseau est un Soladin 120 W (120 W en puissance nominale, pour une tension d’entrée comprise entre 24 et 36 V. Il assure la fonction MPPT.  Il est un surdimensionné. Cette platine permet d’étudier le rendement et le fonctionnement d’un onduleur autonome en fonction de la puissance débitée. Elle peut, comme toutes les autres être indépendante. Objectif de la maquette – Cahier des charges La maquette doit pouvoir fonctionner dans les deux configurations présentées. On doit pouvoir régler l’inclinaison et l’orientation des modules photovoltaïques. Les différentes fonctions doivent être isolées les unes des autres. On rajoutera un module d’étude d’éclairage. On va associer à cette maquette un fichier de dimensionnement des systèmes photovoltaïques. La maquette a été conçue par des élèves de BTS Electrotechnique dans le cadre de leur projet de 2ème année et la partie carter et système d’inclinaison est en cours de réalisation. Elle est déjà utilisée en essais de systèmes en BTS et dans le cadre d’une formation continue sur le solaire photovoltaïque Les schémas de câblage des platines sont visibles sur la dernière figure Présentation de la maquette - Synoptique Etude de différents éclairages • La maquette est constituée de 4 platines dédiées aux différentes fonctions : • Platine 1 : Etude des modules photovoltaïques • Platine 2 : Régulateur DC et batteries • Platine 3 : Onduleur autonome et onduleur réseau • Platine éclairage • Les connections sont à réaliser de façon à appréhender le matériel existant. • Le plan de charge 24VV DC comprend • -2 réglette fluo de type fluorescent de puissance 10 W chacune • -2 lampes Esl solsum de type fluocompacte et de puissance 11 W • -2 lampes ULED de type led de puissance 1,8 W • Toutes les lampes sont dissociées les unes des autres. • L’ensemble est placé à l’intérieur d’une enceinte. • Lors des mesures, on utilise un luxmètre positionné au dessus. • On étudie alors le rapport lumens/m² vs puissance pour chacune afin de pouvoir les comparer. Le plan de charge 230 V AC regroupe : - 1 lampe à incandescence de type halogène - 1 lampe à induction - 1 lampe à incandescence classique Implantation du plan de charge Synoptique du système Exploitation pédagogique – Rendement, sens du transfert La maquette est un support d’étude pour notre enseignement sur les systèmes solaires photovoltaïques. Exemple de travaux pratiques : la maquette est câblée dans la configuration suivante (équivalent raccordée réseau et autoconsommation). A partir de l’ensoleillement, mesuré au solarimètre ou au luxmètre, nous pouvons évaluer le rendement de la chaîne de production. La charge (résistance variable) permet de comprendre le sens de transfert de l’énergie. L’énergie est dissipée entre la résistance et le réseau si l’ensoleillement est suffisant. S’il n’est pas suffisant, c’est le réseau qui apporte le complément. Inclinaison et orientation des modules photovoltaïques Le système d’inclinaison est indexable sur des positions caractéristiques 30°, 45°, 60° et 90° (la verticale). L’ensemble est sur un système mobile ce qui permet de régler l’orientation par rapport au sud. Appareils de mesures (Pinces wattmétriques coté CA et voltmètre – ampéremètre coté DC et solarimètre) Réseau Système d’indexage des modules Solidworks – Jacques PICHON Schéma de câblage en connexion raccordé réseau