Chapitre 5: Capteurs solaires photovoltaïques

5 . Systèmes photovoltaïques

5.1 . Composants d’un système photovoltaïque

Un système photovoltaïque est généralement constitué d’un champ de panneaux photovoltaïques, d’un régulateur, d’un ou plusieurs batteries de stockage, d’un convertisseur, de câbles et de récepteurs électriques.

Chapitre: Système photovoltaïque

5.1.1. Le régulateur

• Le régulateur contrôle la production d’électricité du panneau et l’électricité allant vers les appareils
• Il laisse passer le courant dans un sens ou dans l’autre selon que la tension des composants atteint une certaine valeur
• Il contrôle la charge et la décharge de la batterie et protège cette dernière contre les surcharges et les décharges profondes pouvant l’endommager. Il mesure la tension de la batterie, et la coupe si la tension est au dessus (ex: 14,5V) ou en dessous (ex: entre 10,5 et 11,9V) d’un certain niveau
• Le régulateur permet d’optimiser la production d’énergie du panneau solaire
• Il permet de donner des informations à l’utilisateur sur l’état actuel du système solaire.

5.1.2. Les batteries

• Une batterie est un composant qui sert à stocker chimiquement de l’énergie électrique (seulement du courant continu DC) pour un usage ultérieur
• La batterie est donc utilisée pour conserver l’électricité produite au cours de la journée par le panneau solaire
• Il existe 3 types de batteries:

–        Les batteries plomb-acide ouvertes (= batteries de voitures) qui ont une durée de vie courte et nécessitent beaucoup d’entretien

–        Les batteries plomb-acide étanches (= batteries sèches) qui ont une durée de vie plus longue et qui nécessitent moins d’entretien

–        Les batteries à gel qui ont une durée de vie beaucoup plus longue et qui ne nécessitent presque pas d’entretien

Caractéristiques des batteries

• Capacité de stockage = Ampère-heure (Ah)

La capacité de stockage va diminuer si:

-Le courant de décharge augmente

-La batterie reste sans être chargée pendant plusieurs semaines

-La batterie fonctionne de manière prolongée avec un état de charge faible

-Si l’utilisation et la maintenance n’est pas correctement faite (par exemple pas suffisamment d’électrolyte)

• Tension (Volt)
• Degré de décharge quotidien (DDQ)
• Durée de vie = nombre de cycles de charge/décharge qu’une batterie est capable de supporter sans dommage

Dans un système solaire la batterie est successivement chargée et déchargée quotidiennement. La durée de vie d’une batterie dépendra du degré de décharge quotidien (DDQ). La durée de vie de la batterie augmente si le DDQ est faible. Exemple pour une batterie de voiture:

-DDQ de 50% è durée de vie = 6 mois

-DDQ de 30% è durée de vie = 2 ans

Partie pratique:

Mesurer l’état de charge d’une batterie:

• Tension de circuit ouvert = 12,8 V → charge = 100%
• Tension de circuit ouvert = 12,5 V → charge = 70%
• Tension de circuit ouvert = 11,9 V → charge = 20%

5.1.3. Les convertisseurs

Les convertisseurs sont des appareils servant à transformer la tension continue fournie par les panneaux ou les batteries par l’adapter à des récepteurs fonctionnant soit à une tension continue différents, soit à une tension alternative.

-Les convertisseurs DC/DC

Ce type de composant est utilisé pour transformer la tension des batteries en une tension DC différente pour alimenter un appareil spécial : chargeur téléphone pôrtable, radio, ordinateur portable…

-Les onduleurs DC/AC

Dés que le nombre d’appareils est important, il est plus avantageux d’utiliser un bon onduleur.

Les onduleurs sont des appareils capables de transformer le courant continu (CC) en courant alternatif (CA). Ils consomment de l’électricité (en fonction de leur rendement)

Caractéristiques:

• Puissance nominale (= somme de la puissance des appareils qui peuvent être branchés/supportés par l’onduleur)
• Plage de tension de sortie (= tension à la sortie)
• Plage de tension d’entrée (= tension qui entre dans l’onduleur)
• Rendement = Puissance de sortie / Puissance d’entrée (par exemple, un TV de 50W CA alimentée par un onduleur dont le rendement est de 75% nécessite une puissance d’entrée de 50W/0,75 = 66,6W en CC)

La puissance nominale doit être environ 2 à 3 fois supérieure à la puissance des appareils à alimenter (permet d’absorber les pics de courant de démarrage de certains appareils électriques).

5.1.4. Les câbles

Les câbles vont servir à transporter l’électricité; les câbles doivent donc être dimensionnés afin de limiter les chutes de tension.

5.1.5.  Les récepteurs

Ce sont les éléments qui utilisent l’électricité produite par le panneau solaire (lampes, radio, télévision, chargeur de téléphone,…). Il est conseillé d’utiliser des récepteurs fonctionnant en courant continu et de faible consommation afin de minimiser le coût de l’installation (exemple: utiliser des lampes économiques au lieu de lampes incandescentes). Pour les appareils fonctionnant en courant alternatif, il faudra utiliser un onduleur.