Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 1/30 http://stielec.ac-aix- marseille.fr Auteurs : Irène ROUDIL - Patrick ABATI - Lycée Antonin Artaud - Marseille Le solaire photovoltaïque raccordé au réseau Le solaire photovoltaïque raccordé au réseau
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Cadarache les 31 janvier et 1 février 2006 Séminaire nouveau BTS ELECTROTECHNIQUE 1/30 Auteurs : Irène ROUDIL - Patrick.
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L’énergie solaire fait appel à la ressource la mieux partagée :
le rayonnement solaire…
En une heure, l’énergie solaire captée par la terre
pourrait suffire à couvrir les besoins énergétiques mondiaux…
pendant un an !
Les besoins énergétiques
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L’énergie solaire peut être récupéréepar deux procédés :
- photovoltaïque pour la production d’électricité
avec ou sans stockage
- thermiquepour la production de chaleur
L’énergie solaire
photovoltaïquedans l'UE en 2004
92%
8%
sansavec
photovoltaïquedans l'UE en 2004
92%
8%
sansavec
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La production annuelle à Lyon est 3,5 x 365 ≈ 1300 kWh/m²
Production journalière d’énergie
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L’énergie reçue annuellement dans la région de Lyon est
1300 kWh/m²
La consommation moyenne d’électricité d’un ménage (hors chauffage) est
3500 kWh/an
Une surface de capteurs photovoltaïques de30 m² avec un rendement de 10%
suffirait largement à couvrir ces besoins
Exemple
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Fonctionnementd’une cellule photovoltaïque
contact sur zone P
contact sur zone N
zone dopée P
zone dopée N
absorption des photons
génération des porteurs
semi-conducteur
collecte des porteurs
I
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La tension de sortie d’une cellule
est de l’ordre de 0,5 V
Association série - parallèle
Schéma équivalent d’une cellule
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en parallèle
Couplage des cellulesPour constituer un module, les cellules sont couplées
en série
Pouraugmenterla tension
Pouraugmenterle courant
Les modules sont couplés en série et parallèle
La tension est supérieure à une centaine de volts
La section des câbles vers l’onduleur est réduite
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Éclairement Température
Une adaptation de la charge améliore les performances de la cellule
R : résistance de charge
Pm : puissance maximale T : température de la cellule
Influences sur les performances
MPPT Poursuite du point de puissance maximale
Éclairement 11000 W/m²
Éclairement 2500 W/m²
T 125°C
T 260°C
La puissance photovoltaïque produite diminue - si l’éclairement diminue - si la température de la cellule augmente
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C’est l’unité de référence qui permet de comparer les performances des cellules ou des modules
C’est la puissance maximale délivrée dans les conditions suivantes :
- Ensoleillement = 1000 W/m²
- Température ambiante = 25°C
- Epaisseur de l’atmosphère = 1,5
Exemple : module de puissance 120 Wc et de surface 1 m²
Pour une puissance de rayonnement solaire incident de 1000 W/m²
Ce module fournit une puissance de 120 W
Son rendement est de 12%
Le Watt crête (Wc)
Exemple
module de 120 Wc surface 1 m²
rayonnement solaire1000 W/m²
puissance 120 Wrendement 12%
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Production mondiale de cellules
Europe25,8% Fabrication
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Puissance par habitant (Wc/hab) dans l’UE en 2004
Année Raccordé(MWc)
Isolé(MWc)
Total(MWc)
2001 220 64 284
2002 320 72 392
2003 480 82 562
2004 402 8 410
Puissance installée dans l’U.E.
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Il est aujourd’hui possible de produire de l’électricitéde façon décentralisée, modulable et non polluante
pour la revendre au réseau
Production de l’électricité
modulesphotovoltaïque
s
onduleur
utilisation
comptage de l’énergie
réseauproduite sur place
fournie par EDF
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Schéma de principe de l’onduleur
HACHEUR
ONDULEUR
Sécurité
Protection des personnes et des installations (DIN VDE 0126)
Surveillance du réseau et déconnexion si
• écart de fréquence supérieur à 0,2 Hz
• écart de tension (<80% de Un ou >115% de Un)
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Flash
MPPT = Maximum Power Point Tracking
Poursuite du point de puissance maximale
éclairement 1
éclairement 2
éclairement 1
éclairement 2
Mppt.swf
Algorithme
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Le producteur d’énergie photovoltaïque peut choisir de vendre
Cette deuxième option nécessitela mise en place d’une ligne supplémentaire
Raccordement au réseau public
uniquementses excédents
la totalitéde sa production
choix technico - économique
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Si la demande de rachat a été effectuée
• après 2002 : tarif2002 x 0,95n x K
Indexation annuelle au 1er novembre, par application du coefficient L
avecICHTTS1 : indice coût du travail année en coursICHTTS10 : indice coût du travail en 2002 = 115.1PsdA : indice produits et services divers année en coursPsdA0 : indice produits et services divers en 2002 = 109.9
avecn : nombre d’années après 2002K : coefficient
• en 2002 : 15,25 c€ (30,50 c€ Corse et DOM)
Tarif de rachat
PsdA0PsdA
0,5 ICHTTS10ICHTTS1
0,5 K
PsdA0PsdA
0,3 ICHTTS10ICHTTS1
0,3 0,5 L
PsdA0PsdA
0,5 ICHTTS10ICHTTS1
0,5 K PsdA0PsdA
0,3 ICHTTS10ICHTTS1
0,3 0,5 L
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