Centrale Photovoltaique Guide

8/6/2019 Centrale Photovoltaique Guide

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Guide des Bonnes Pratiques

AVEC LES PROFESSIONNELS DU SECTEUR LECTRIQUE


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TABLE DES MATIRES

Sommaire p. 3

1. Contexte gnral de votre projet photovoltaque p. 51.1 Le march et ses enjeux p. 51.2 Description dune centrale photovoltaque p. 61.3 Dmarches administratives p. 81.4 Les phases dun projet de centrale photovoltaque p. 10

2. Lengagement des pro essionnels du Gimlec p. 132.1 Au service de votre russite p. 132.2 Qui sommes-nous ? p. 142.3 Notre champ daction p. 15

2.4 Des pro essionnels qui sengagent p. 163. Qualit de votre installation photovoltaque p. 173.1 Objecti rentablit p. 183.2 La qualit dune installation PV p. 18

Bonnes pratiques pour chaque tape du cycle de vie p. 19

4. Comptences - lexpertise votre service p. 254.1 Mettre en uvre les indicateurs de per ormance dune centrale p. 264.2 Un raccordement russi, un avenir matris p. 30

Glossaire p. 35


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Investir dans une centrale photovoltaque, cest chercher - avecraison - exploiter cet immense gisement dnergie que reprsentele rayonnement solaire (prs de 3000 ois la consommation annuellemondiale dnergie !). Cinquime gisement solaire europen, laFrance reprsente un territoire avorable aux investissements. Cetteattractivit sest encore vue ren orce ces dernires annes par lesincitations gouvernementales. Les objecti s pris lors des rencontresinternationales (en particulier le triple 20 *), le Grenelle ainsique les changements de mentalit sont lorigine dune volutiondes besoins et des attentes en termes dnergie. Lenjeu est clair :le photovoltaque est un atout essentiel dans le dveloppementdurable de notre socit, de nos collectivits et de nos entreprises.

Cet investissement peut prendre la orme soit dune installation surtoit (pour une entreprise ou une collectivit) soit dune installationau sol (encore appele erme photovoltaque). partir dunepuissance de 250 kWc (kiloWatts-crte), toute installation estconsidre comme une centrale , objet de ce guide.

Le photovoltaque, linstar des autres nergies renouvelables,a gnr de nouveaux mtiers complexes ; car une installationphotovoltaque comporte un ensemble de points sensibles quil estimprati de par aitement matriser. En outre, la multiplicit desacteurs impliqus ncessite de d nir un langage commun pour

aciliter le dialogue et une dmarche gnrique pour permettre lacoordination. De l est ne lide du guide que vous tenez entre lesmains.

Sont concerns par ce document tous les acteurs impliqus dans unprojet de centrale photovoltaque : les investisseurs - et parmi euxles agriculteurs apporteurs de oncier -, les collectivits locales, lesbanquiers ainsi que les assureurs. Dans ce guide, ils trouveront dela part des pro essionnels du Gimlec des rponses prcises et desengagements clairs en aveur dinstallations de qualit , cest--dire sres, rentables, prennes et sinscrivant dans une dmarchede dveloppement durable.

Sommaire


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Intervenant avec comptence et responsabilit sur lensemble dela chane de valeur dune installation photovoltaque, les acteurs duGimlec (concepteurs, constructeurs, ensembliers et spcialistesde lexploitation et de la maintenance dquipements lectriques)vous eront bnfcier dune totale matrise des risques. Lesindicateurs de per ormance quils vous proposent vous permettrontdvaluer clairement chaque tape du projet.

Dcouvrez les bonnes pratiques qui aboutissent une installationde qualit, donnez-vous les moyens de connatre avec prcision laper ormance globale de votre outil de production dlectricit, etentrez dans le monde des rseaux lectriques intelligents (appelsSmart Grids ), vritable mutation du systme de ourniture dnergie

qui se profle lhorizon des trente prochaines annes !

* Par rapport au niveau de 1990, les vingt-sept pays europens se sont engags pour 2020 20% dconomies dnergie, 20% de rduction des missions de gaz effet de serre et 20%dnergie renouvelable dans la consommation totale dnergie.


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5RUSSIR VOTRE CENTRALE PHOTOVOLTAQUE AVEC LES PROFESSIONNELS DU SECTEUR LECTRIQUE

Contexte gnral

Le solaire photovoltaque est la seule tech-nologie permettant la conversion de lnergiesolaire en lectricit. Cette technologie pr-sente un potentiel immense :une seule heurede rayonnement solaire su rait assurerune anne de la consommation mondialednergie (voir g. 1). lhorizon 2050, il estprobable que prs de 20% de lnergie utilisedans le monde sera produite par des installa-tions photovoltaques (voir g. 2).

Aujourdhui, les enjeux du dveloppement du-rable et les incitations gouvernementales don-nent un nouvel lan lindustrie photovoltaque

ranaise. Ce dynamisme est galement poussvers le haut par le march europen - qui re-prsente deux tiers du march photovoltaquemondial.

Le march ranais du solaire photovoltaqueconnat depuis 2003 une croissance impor-tante, croissance qui sest encore acclre partir de 2007 avec la mise en place par ltatde mesures scales incitatives.

1.1 Le march et ses enjeux

Taux dnergie primaire [EJ/an]

21002050204020302020201020000

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

Solaire (photovoltaqueet thermo-lectrique)et solaire thermique

Autres nergies renouvelablesdont olien et gothermieBiomasse

Nuclaire

Energies fossiles

Les sources dnergies renouvelablesoffrent lquivalent de 3000 foisla consommation actuellemondiale dnergie

Rayonnementsolaire direct

2850 fois

Vent200 fois Biomasse20 fois

Gothermie20 fois

Ocans2 fois

Hydro-lectrique1 fois

de votre projet photovoltaque

Fig. 1 : UVS e.V. / Source DLR, Dr Nitsch - Fig. 2 : DENA/ Source WBGU


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6 RUSSIR VOTRE CENTRALE PH OTOVOLTAQUE AVEC LES PROFESSIONNELS DU SECTEUR LECTRIQUE

Selon les prvisions de lassociation europennedes industries photovoltaques, le parc photo-voltaque install pourrait atteindre environ1 800 000 MW en 2030 (voir gure 3), ce qui re-prsenterait environ 14% de la consommationdlectricit mondiale. Ce parc install permet-trait ainsi plus de 4,5 milliards de personnes dont 3,2 dans les pays en dveloppement dtre alimentes en lectricit.

Capacit photovoltaque globale cumule (x10 6 MW)

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,21,4

1,6

1,8

2,0

2030202620222018201420102006

Hypothse haute

Hypoth se mod r e

1.2 Description dunecentrale photovoltaque

Une centrale photovoltaque est constitue dedivers quipements lectriques pour la plupart jouant un rle direct ou indirect dans la conversionde lnergie solaire en nergie lectrique.

Cette complexit implique des comptences mul-tiples en termes de mtiers, seules garantes dela qualit de la ralisation fnale :

Fig. 3 : Source EPIA

Contrle disolement

Protection des chanes PVPara oudres

Interrupteur DCBotes de jonction

Connectique DC

quipementsde monitoring

6

3

Structure porteuse / de xationFonction matriel Etre stable Supporter le poids des panneaux Rsister aux contraintes environnementalesMtiers Couverture (dans le cadre des grandes toitures) Gnie Civil (dans le cadre des centrales au sol)

1

PanneauxFonction matriel Convertir le rayonnement solaire en courant continu Assurer une onction de couverture (projet en toiture)Mtiers Fabricants de panneaux photovoltaques Couverture (dans le cadre des grandes toitures) Installation lectrique (dans le cadre des centrales au sol)

2

Distribution courant continu (DC)ou alternati (AC)Fonction matriel Raccorder les chanes de panneaux entre elles Protger les chanes de panneaux et les intervenants

des risques lectriques et atmosphriques Assurer lacheminement du courant produit

vers les postes de conversionMtiers Fabricants de connectiques Fabricants de protections Fabricants de cbles Fabricants de co rets Fabricants dappareillage Installateurs lectriciens

3

Interrupteurs DC

Distribution

Vidosurveillance7

Supervision


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Contexte gnral de votre projet

Onduleurs PV

Relais di rentiels

Compteurs

Production21

4

Contrle daccs et vidosurveillanceFonction matriel Scuriser le site de production Authenti er, autoriser et tracer les accs au site Prvenir les intrusions et les actes de vandalismeMtiers Fabricants de systmes de contrle daccs

(camra vido, capteurs, etc.) Editeurs de logiciels Installateurs lectriciens Exploitants Maintenanciers spcialiss

7

Systme de supervisionFonction matriel Suivre le onctionnement et la per ormance

de linstallation Permettre doptimiser la production

(dtection danomalie)Mtiers Fabricants de systme de monitoring Fabricants de capteurs Editeurs de logiciels Installateurs lectriciens Exploitants Maintenanciers spcialiss

6

Poste de livraisonFonction matriel Trans ormer la moyenne tension en haute tension Protger les circuits de distribution AC et les intervenants

des risques lectriques et atmosphriques Raccorder linstallation au rseau de distribution ou de

transport (ERDF, RTE)Mtiers Fabricants de trans ormateurs Fabricants de protections Installateurs lectriciens Fabricants dappareillage

5Poste de conversionFonction matriel Convertir le courant continu en courant alternati Protger les circuits de distribution DC et les intervenants

des risques lectriques et atmosphriques Gnrer un courant alternati de qualit Trans ormer la basse tension en moyenne tensionMtiers Fabricants donduleurs Fabricants dappareillage et de protections Fabricants de postes pr- abriqus Installateurs lectriciens

4

5

Poste deconversion

Poste delivraison

Trans ormateur

Cellule HTA


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1.3 Dmarches administrativesLa ralisation dune installation photovoltaquepasse par lobtention de diverses autorisationsdont le dtail est donn ci-aprs. Les procduresadministratives sont prises au titre : du droit de llectricit

(Rglementation Electrique), du code de lenvironnement, du code de lurbanisme.

Au titre du droit de llectricitLes demandes au titre du droit de llectricitconcernent : lautorisation ou la dclaration

dexploiter le site, la demande de raccordement, le certi cat ouvrant droit lobligation

de rachat.

Autorisation ou dclaration dexploiter le siteSuivant sa puissance, une installation photovol-taque est soumise autorisation dexploiter ou dclaration pralable au titre lectrique (voirtableau ci-contre).

Le site Internet Ampre (http://ampere.industrie.gouv. r) permet de ectuer la dclaration en ligneet dimprimer le rcpiss pour les installationsin rieures 4500 kWc.

Demande de raccordement et obligation dachatA n de bn cier de lobligation dachat, tout pro-ducteur dlectricit photovoltaque doit e ectuerdeux dmarches : une demande de raccordementau gestionnaire du rseau public (qui di re selonle niveau de tension, voir tableau ci-contre) et unedemande de contrat dachat auprs du ournisseurdlectricit EDF Obligation dAchat (EDF OA).

Depuis lautomne 2009, un guichet unique a tmis en place a n quil ny ait plus quune seule d-marche e ectuer : les exploitants dune centralephotovoltaque nadressent plus dsormais quela demande de raccordement au gestionnaire derseau. Une ois traite, celle-ci est automatique-ment transmise EDF OA qui dlivre lexploitantun contrat dachat signer.

Certi cat ouvrant droit lobligation de rachatPour les centrales photovoltaques a chant unepuissance suprieure 250 kWc, le producteur doite ectuer une demande de certi cat ouvrant droit lobligation de rachat (voir tableau ci-contre).

Texte de r rence Organisme Puissance (kWc)

Dcret n2000-877du 7/09/2000 MEEDDM *

250 - 4500 4500 - 12000Dclaration Autorisation

(*) MEEDDM : Ministre de lcologie, de lnergie, du Dveloppement durable et de la M

Niveau de tension Organisme

< 63 kVA Electricit Rseau Distribution France (ERDF)ou distributeurs non nationaliss 63 kVA Rseau de Transport dElectricit (RTE)

Texte de r rence Organisme Puissance (kWc)

Dcret n2001-410du 10/05/2001 &Dcret n2009-1414du 19/11/2009

DREAL*< 250 > 250

- Demandencessaire

(*) Direction rgionale de lenvironnement, de lamnagement et du logement


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Au titre du droit de lurbanismeLimplantation dun dispositi photovoltaque se doit

dtre compatible avec le rglement durbanismeen vigueur (POS, PLU, rglement durbanisme na-tional). En cas dincompatibilit, il convient de airemodi er ces documents.

Permis de construire ou dclaration de travaux Suivant sa puissance et son type, une installationphotovoltaque peut tre soumise dclarationpralable ou permis de construire. Pour touteinstallation dune puissance suprieure 250 kWc,il est ncessaire de dposer une demande de per-mis de construire.

Si llectricit produite nest pas destine uneutilisation directe par le demandeur, le permis deconstruire ou la dclaration pralable relvent dela comptence du pr et.

Texte de r rence Organisme Puissance(kWc)

Dcret n2009-1414du 19/11/2009 &circulaire du18 /12/2009

Mairie ouPr et

> 250Permis deconstruire

Tableau de synthse pour lesinstallations de plus de 250 kWc

Au titre de lenvironnementSuivant sa taille et sa localisation, une installationphotovoltaque est soumise plusieurs dmar-ches au titre de lenvironnement :

Etude dimpact environnemental

Les installations au sol dune puissance sup-rieure 250 kWc sont soumises tude dimpactenvironnemental.

Enqute publiqueLes installations au sol dune puissance suprieure 250 kWc sont soumises enqute publique dansle cadre de la procdure du permis de construire.Dautres considrations environnementales peu-vent sappliquer ces mmes installations au sol,au cas par cas.

Le MEEDDM est en train de prparer un Guidemthodologique de ltude dimpact des installa-tions solaires photovoltaques au sol qui devraittre publi avant la n du mois de juin 2010. Il estconseill de se reporter ce document.

Procdure Type dinstallation

Puissance (kWc)

250 - 4500 4500 - 12000Certi cat ouvrant droit obligation dachat

Parc au solet toiture Dlibr par linstance dpartementale (DREAL)

Droit de llectricit Parc au solet toiture Dclaration Autorisation

Code de lurbanismeParc au sol Permis de construire & enqute publique

Toiture Dclaration pralable ou permis de construire si lebtiment est un btiment neuCode delenvironnement Parc au sol Etude dimpact


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1.4 Les phases dun projet de centrale photovoltaqueLe cycle de vie dune centrale photovoltaque comporte six phases essentielles :

Objet Etudier la aisabilit du projet D nir et concevoir linstallation (plan

dexcution, schma lectrique, planning, etc.) E ectuer les dmarches administratives

au titre du droit de llectricit, du code delenvironnement et du code de lurbanisme

Acteurs Socit dingnierie Bureau dtudes Installateur

Intgrateur Banque, investisseur

ObjetChoisir les matriels constituti s du projetselon les critres suivants : Composants rpondant aux

spci cations techniques du projet Dmarche qualit des constructeurs Garanties o ertes et prennit des

constructeurs Intgration de la chane de valeur

des composants

Acteurs

Bureau dtudes Installateur Intgrateur Constructeurs de matriel Banque, investisseur

Faisabilit -Etude et conception

Fourniturede matriel


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FaisabilitEtudes et

conception


InstallationMise en

service

Exploitation Maintenance Recyclage

Objet Se con ormer ltude de conception Atteindre, grce une installation ralise

dans les rgles de lart, le ratio de per ormancethorique escompt

Faire raccorder linstallation au rseaupar le gestionnaire du rseau (RTE, ERDF)

Tester les onctionnalits de linstallation Contrler la con ormit de linstallation

(respect des spci cations techniques,Per ormance Ratio atteint, )

Acteurs Constructeurs de matriel Installateur Bureau de contrle

Objet Raliser des actions permettant linstallation

dassurer pleinement sa onction Grer et optimiser la per ormance

de linstallation

Acteurs Exploitant Maintenancier spcialis Constructeurs de matriel


Installation etmise en service Exploitation


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Objet Raliser des actions permettant doptimiser

le onctionnement, au niveau escompt Anticiper les d aillances matrielles

(systme din ormation, politique demaintenance, indicateurs, )

Grer date xe le gros entretienet le renouvellement (GER)

Mettre en place des procdures etdes mthodes pour la ralisationde la maintenance

Raliser les interventions(prventives, correctives)

Grer les pices de rechanges

Acteurs Exploitant Maintenancier spcialis Constructeurs de matriel

Objet Dmanteler les installations Traiter et recycler les quipements en n de vie

de linstallation Reconditionner les sites

Acteurs Entreprises de recyclage Constructeurs de matriel

FaisabilitEtudes etconception


InstallationMise enservice


Maintenance Recyclage


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Lengagement

La qualit dune installation photovoltaquerepose sur quatre piliers ondamentaux :

La RENTABILITLa centrale permet de gnrer des bn icessatis aisants.

La PRENNITLa centrale est exploitable un niveau optimalpendant les 20 annes de la dure du contratdachat de llectricit produite.

La SCURITLinstallation garantit la scurit des person-nes intervenant sur le site ; les biens et le voi-sinage sont protgs.

L ENVIRONNEMENTLinstallation permet de produire une nergieverte et de sinscrire dans une dmarche dve-loppement durable.

2.1 Au servicede votre russite

des pro essionnels du Gimlec

Les acteurs du Gimlecdclinent leur savoir- aireau cur des centrales photovoltaquespour ournir un ensemble complet desolutions et de services responsables.

Les acteurs du Gimlec sengagent concevoirune centrale photovoltaque tout en matrisant lesrisques techniques et les acteurs de per ormanceet de disponibilit.

Ils sengagent par ailleurs utiliser des composantscompatibles, interoprables et con ormes aux normesen vigueur.

En in, les acteurs du Gimlec ont la capacitdoptimiser le raccordement au rseau lectriquede la centrale photovoltaque ainsi que son exploitationau travers des Smart Grids .


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Le Gimlec rassemble 230 entreprises qui ournissent dessolutions lectriques et dautomatismes sur les marchs delnergie, du btiment, de lindustrie et des in rastructures.

Les entreprises membres du Gimlec gnrent un chi reda aires de 11,4 milliards deuros partir de la France et de41,2 milliards deuros dans le monde. Leurs produits, quipe-ments, systmes et services assurent des onctions essentielles :

2.2 Qui sommes-nous ?

Scurit et intelligence

des rseaux lectriques

Productivit et scuritdes procds

Gestion active des btiments

Continuit et qualitde lalimentation lectrique


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Lengagement du Gimlec


Face aux objecti s ambitieux de lEurope et de la France enmatire dconomies dnergie et de rduction des missionsde CO2, les entreprises membres du Gimlec sinscrivent dansune dynamique de dveloppement durable en proposant desproduits, quipements, systmes et solutions pour :

une gestion active des btiments neu s et existants, des rseaux scuriss et intelligents (smart grid) acilitant

la matrise de la production et de la demande dnergieainsi que la di usion de nouveaux usages

le dploiement du vhicule lectrique le raccordement au rseau lectrique et la gestion

des nouvelles sources dnergie dcarbone un pilotage scuris et nergtiquement e cace

des procds de abrication industriels

2.3 Notre champ daction remp


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chaque tape du projet, les entreprises du Gimlec vous

ont bn cier des comptences et savoir- aire ncessaires latteinte de vos objecti s de per ormance et de disponibilit.

Leur matrise des quatre piliers ondamentaux vous assuredune installation de qualit.

2.4 Des pro essionnelsqui sengagent

FaisabilitEtudes et

conception


InstallationMise en

service


Choix et positionnement des panneaux Dimensionnement panneaux/onduleurs Optimisation du schma lectrique Aide la conduite / exploitation

Matrise dela rentabilit

Respect des normes etspci cations techniques

Dimensionnement des quipementset des protections

Mise en scurit des personnes et des biens

Matrise de la scurit

Etude de limpact visuel Evaluation des moyens daccs au site Prconisation de technologies durables Matrise des processus de n de vie

de linstallation

Matrise de lenvironnement

Slection de constructeurs et dquipementsde qualit, ables et durables

Conception de locaux techniquesadapts au matriel

Mise en place dun contrat de maintenance

Matrise de la prennit


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Qualit de votre installation photovoltaque

Que linstallation tienne ses promesses dansla dure, voil la principale exigence des inves-tisseurs. Deux conditions permettent dattein-dre ce rsultat :

Dune part, ils doivent savoir ce quils sonten droit dattendre de linstallationet pouvoirconstater les invitables drives cest le rledes indicateurs de per ormance.

Dautre part, ils doivent mettre toutes les

chances de leur ct en adoptant les Bonnespratiques propres chacune des phases ducycle de vie de linstallation.

Un exemple : ds la conception, lintgration etla compatibilit des composants doivent trepar aitement matrises. Car les parties lec-triques et lectroniques constituent avec lemonitoring le vritable cur de linstallation ;la matrise des interactions entre tous ceslments est donc un savoir- aire cl, dansune optique de qualit globale du projet.

Si les toitures industrielles atteignent ou dpassent 250 kWc,les centrales au sol ou ermes solaires sont conues pourproduire plusieurs MWc.


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Les investisseurs, les banques et les compa-gnies dassurances ont besoin dindicateurs dequalit pour pouvoir sengager nancer unecentrale photovoltaque, puis la rceptionneret en n mesurer son niveau de per ormancetout au long de son exploitation.

Deux indicateurs sont gnralement utiliss : le Per ormance Ratio (PR), la Disponibilit (AL).

Le Per ormance Ratio (PR)mesure la capa-cit de la centrale produire. Il ne quanti epas une production annuelle mais un rende-ment qui refte le cacit de la conversion delnergie lumineuse en nergie lectrique. LePR est utilis la rception de la centrale etpendant lexploitation.

3.1 Objecti rentabilit

Dans cette mme logique, elles vous propo-sent dans les pages suivantes un ensemblede bonnes pratiques acquises au cours desnombreux projets mens bien ces derniresannes.

3.2 La qualitdune installation

La Disponibilit (AL)mesure la capacit de lacentrale onctionner sans d aut. Cet indicateurest utilis uniquement pendant lexploitation.

Les entreprises membres du Gimlec ont la ma-trise des aspects techniques et contractuels de cesindicateurs. Elles sont mme de vous conseilleret de vous aider les mettre en uvre.

Rception de la centrale

Contratde construction

Contrat dexploitationet maintenance

Construction Test Centrale en onctionnement

PR PR

AL


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Qualit de votre installation






Faisabilit - Etude et conception

La future performancede votre installation se

joue ds sa conception

Bonnes pratiques

EXEMPLES

Un d aut de prise en compte du relie peut gnrer des travaux de gnie civil supplmentaires cause de la prsence dun grand nombre dirrgularits du relie . Impact sur le cot de construction Travaux daplanissement du terrain

Un choix inadapt de locaux techniques peut engendrer des problmes de condensation etacclrer le vieillissement du matriel install lintrieur. Impact sur le cot dexploitation Augmentation des actions curatives sur le matriel

Gnie Civil Etudes de sol pour sassurer de la aisabilit

dimplantation des structures Conception de travaux de terrassementpermettant un accs et une circulation aisssur le site

Dimensionnement du systme dvacuation deseaux pluviales

Structure et montage Calcul de la charge admissible en toiture Adquation des panneaux aux ancrages, aux

types de toiture, dtanchit ou de sol Optimisation du choix

inclinaison / espacement / ombre

Installation lectrique Optimisation du dimensionnement, de la

compatibilit des matriels et des locauxtechniques Etude des pertes et de la problmatique de la

qualit de lnergie harmoniques, stabilit detension

Raccordement au rseau Estimation de la aisabilit du raccordement :

distance (pertes dnergie, cot), capacit duposte source

Sassurer de la quali cation des matrielspar rapport aux exigences en vigueur desoprateurs contractuels dnergie (RTE, ERDF)


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Fourniture de matriel





La cl de votedu projet : le choix dematriels performantset compatibles

Bonnes pratiques

EXEMPLES

Une commande passe trop tard ou une livraison dcale ont un impact direct sur le planning deralisation et donc sur les premires semaines de production. Impact sur le cot dinstallation Pnalits de retard

Le rendement nal et la disponibilit de la centrale sont des critres prioritaires. Lorsquun desquipements a un onctionnement dgrad ou un rendement moindre, cest toute la production quiest impacte Impact sur le cot dexploitation Pertes dexploitation

Structure et montage Vri cation du conditionnement et du

mode de livraison des matriels a n degarantir laccessibilit au site et de aciliterla mise en uvre

Installation lectrique Respect des spci cations techniques lies aux

particularits de la centrale (chaque centraleest unique !) Prise en compte des dlais de abrication

(pouvant tre variables pour certainsquipements)

Raccordement au rseau Choix de matriels rpondant aux

spci cations du gestionnaire de rseau etanticipant les volutions attendues en termede raccordement (qualit de lnergie produite,capacit doprer distance, )


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Installation et mise en service

Ltape essentielle pour garantir vingt annes

dexploitation

Bonnes pratiques

EXEMPLES

La connexion de panneaux en parallle au lieu dune mise en srie peut entraner la destructiondes onduleurs. Impact sur le cot de construction Renouvellement du parc donduleurs

Un d aut de conception du systme dvacuation des eaux pluviales peut entraner une dtriorationdes cbles au cours du temps, du ait dune remonte la sur ace Impact sur le cot dexploitation Action curative sur len ouissement des cbles et le systmedvacuation des eaux pluviales

Gnie Civil Respect des prescriptions des tudes de sols

Ralisation de systmes de drainage,dvacuation des eaux pluviales respectantla loi sur leau

Respect des procdures douverture dechantier (in ormation aux riverains)

Structure et montage Matrise de la manipulation et des modes

de pose des systmes de xation Respect des tudes de conceptionconcernant lalignement, linclinaison etlorientation des structures

Installation lectrique Matrise du raccordement des quipements

selon les recommandations du constructeur Matrise du cblage, des normes entourant les

travaux sous tension et les travaux en hauteur Matrise de la pose et du mode den ouissement

des cbles

Raccordement au rseau Respect des prescriptions techniques

du gestionnaire du rseau Matrise du dimensionnement et

de la pose des quipements deprotection lectrique de linstallation


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Exploitation





Piloter la production pour obtenir le meilleur

de votre centrale

Bonnes pratiques

EXEMPLES

Un d aut de connectique peut empcher la dtection dune anomalie de londuleur. Impact sur le cot dexploitation Renouvellement du parc donduleurs

Un d aut de dimensionnement du systme din ormation peut entraner une remontedin ormations trop tardive ne permettant pas une gestion optimise de linstallation. Impact sur le cot dinstallation Remise niveau du systme din ormations

Gnie Civil Plan de suivi de ltat de la partie gnie civil de

linstallation pour sassurer de la stabilit desondations

Structure et montage Plan de suivi de ltat de la partie structure

de linstallation pour contrler la stabilit ducouple inclinaison orientation des structures Nettoyage des panneaux

Installation lectrique Matrise de la conception, du dimensionnement

et du choix des outils de supervision adapt linstallation et son environnement

Choix dindicateurs pertinents pour le suivi deltat de onctionnement de linstallation

Optimisation nergtique des programmes deproduction du site

Simulation en ligne des capacits de fexibilitdu site

Raccordement au rseau Suivi de ltat du rseau Optimisation des outils de pilotage de

linstallation permettant la circulationdin ormations ncessaires la gestiondu rseau


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Maintenance

Maintenir votreinstallation en conditions

oprationnelles

Bonnes pratiques

EXEMPLES

Des zones de circulation adaptes non prvues pendant la phase de conception/ralisation peuvententraner une impossibilit daccs sur le site a n dy e ectuer correctement la maintenance. Impact sur le cot de construction Modi cation des implantations

Un d aut de gestion des stocks et une rquence non adapte du Gros Entretien et Renouvel-lement peut entraner une longue indisponibilit due au dlai dapprovisionnement dun nouvelappareil compatible, en cas de remplacement dquipements stratgiques tombs en panne. Impact sur le cot dexploitation Pertes dexploitation dues lindisponibilitet cot ventuellement plus lev du matriel de remplacement

Gnie Civil Conception de zones de circulation a n de

aciliter les accs au site pour la maintenance Entretien de la vgtation environnante pouvantgnrer des ombrages

Dtection et analyse de tout signe deragilisation ou vieillissement anormal des

composants constituant les ondations

Structure et montage Dtection et analyse de tout signe de

d ormation ou vieillissement anormaldes composants pouvant compromettre laprennit et entraner une dgradation desper ormances

Nettoyage et entretien des panneaux

Installation lectrique Collecte et traitement des in ormations

reprsentatives du onctionnement delinstallation

Contrle de la abilit du systme de mesure etde supervision

D nition et suivi dindicateurs de disponibilitet de per ormance pour contrler le

onctionnement de linstallation et dtecter lescauses dventuelles anomalies


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Recyclage

Pour une dmarchedveloppement durable

responsable

Bonnes pratiques

EXEMPLES

Lors du dmantlement dune centrale solaire, ne pas ouvrir les tranches pour retirer les cblespeut entraner une contamination du sol due la orte quantit de cuivre contenu dans ces cbles. Impacts sur le cot de dmantlement Traitement des sols

Gnie Civil Matrise des mthodes de construction et

de dmantlement des ondations ou desbtiments Matrise des moyens de traitement des dchets

et de recyclage Utilisation de composants dont les in ormations

environnementales sont connues

Structure et montage Matrise des mthodes de construction et de

dmantlement des structures Matrise des moyens de traitement des dchetset de recyclage

Utilisation de composants dont les in ormationsenvironnementales sont connues

Installation lectrique Matrise des mthodes de dmantlement de

linstallation lectrique Utilisation de composants dont les in ormations

environnementales sont connues :

impact environnemental pendant le cycle de vie taux de recyclabilit


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Comptences

Devenir producteur dlectricit nest pas ano-din. Car le march de llectricit comporte demultiples acteurs qui interagissent entre euxpour tisser une toile complexe aite de contratsde ourniture/achat dlectricit, de fux physi-ques et de fux din ormation.

Les entreprises du Gimlec tiennent depuisde nombreuses annes un rle crucial dansle raccordement des installations au rseau.Elles sont agres pour la ralisation des rac-

cordements et quali es du ait de leur par aiteconnaissance de tous les acteurs. En con antleur ouvrage aux entreprises du Gimlec, lesinvestisseurs et les exploitants bn cientautomatiquement de cette exprience.

Dans les pages suivantes, vous dcouvrirezcomment mettre en uvre les indices de per-

ormance ncessaires une bonne gestion devotre centrale. Et pour clore ce guide, nousvous donnerons un aperu des pro ondes mu-tations que va connatre le rseau lectriquedans les prochaines annes.

Lexpertise votre service


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4.1 Mettre en uvre les indicateurs de per ormancedune centrale photovoltaque

Le Per ormance Ratio (PR), rendement qui re-fte le cacit de la conversion de lnergielumineuse en nergie lectrique, est utilis la rception de la centrale et pendant lexploi-tation (voir schma ci-contre).

La Disponibilit (AL) mesure quant elle la ca-pacit de la centrale onctionner sans d auttout au long de la phase dexploitation.

La mise en uvre de ces deux indicateurs n-cessite dune part de bien savoir de quoi onparle, dautre part dtre certain de mesurer

e cacement.

Le Per ormance Ratio sobtient en e ectuantle rapport entre la production relle et la pro-duction thorique, pendant une priode der rence. La di rence entre les productionsthorique et relle provient des pertes en-gendres par les di rents quipements delinstallation.

PR = production relle (kWh)production thorique (kWh)

Les pertes constates sont causes par :

Les e ets optiques (angle et amplitude) Les ombrages Les salissures Le et de la temprature sur le

rendement des modules photovoltaques Le et du mismatch (dispersion

des caractristiques de modules) La qualit des modules (cart entre la

puissance nominale et la puissance relle) Les pertes ohmiques dans les cbles Le rendement des onduleurs Le rendement des trans ormateurs La consommation des auxiliaires

(y compris le contrle des trackers)

Rception de la centrale

Contratde construction

Contrat dexploitationet maintenance

Construction Test Centrale en onctionnement

PR PR

AL

Le Performance Ratio (PR)

Onduleur

Transformateur

Rseau public

La mesure dirradiationpermet de calculer uneproduction thorique

La production relle est

mesure la sortie delinstallation


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Comptences


Comment mesurer et utiliser le PR ?

D nir la priode de r rence

Corriger le et de limprcisiondes capteursLe PR mesur est a ect par limprcision descapteurs. Il est recommand de calculer laplage dincertitude de la mesure.

Tenir compte de lindisponibilit

Lorsque la centrale est indisponible, par-tiellement ou en totalit (indisponibilit durseau public, maintenance des quipements,vnements climatiques), les mesures aitesdurant ces plages sont exclues ou la puis-sance crte est ajuste la part pleinementdisponible de la centrale.Une autre mthode consiste corriger le PRmesur en le divisant par la disponibilit me-sure.

Utiliser un ou plusieurs capteurs dirradiationEn gnral, on en utilise 3 a n de vri er etvalider les mesures.

Choisir une rquence de mesure su santepour tenir compte de la variabilit delinsolationIl est recommand de aire les mesures toutesles 15 secondes au moins (i).

Utiliser la ormule de calcul de productionthorique suivante :

Ii = irradiation mesure (W/m2)dt = intervalle de mesure en heuresWp = puissance crte de la centraleIo = irradiation de r rence

(pour le test des modules : 1000 W/m2)

Pth =Ii x dt x Wp

Ioi

Le PR varie au cours du cycle de viede la centraleUn PR thorique est calcul lors de laconception de la centrale.Il peut servir de base la d nition duniveau de PR contractuel la livraisonSil est ncessaire de d nir des niveaux PRgarantis pendant lexploitation, ils serontdcroissants en onction du temps pour tenircompte notamment du vieillissement despanneaux.

N.B. : impact du choix du capteurLe choix du capteur dirradiation infue sur lavaleur des PR mesurs.Les PR mesurs laide dun pyranomtretiennent compte de toutes les pertes.Les PR mesurs par une cellule de r rencene tiennent pas compte de certaines pertescomme les e ets optiques et le et de la tem-prature.


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La Disponibilit (AL) est le ratio entre la pro-duction relle et la production attendue. Laproduction attendue est la production relleaugmente de la production perdue. Ces pro-ductions sont mesures laide du compteurde la centrale.

AL = production relle (kWh)production attendue (kWh)

La production perdue est la somme des pro-ductions perdues chaque interruption. Unepanne a une date de dbut (TDk), une date de

n (TFk) et une puissance crte perdue (Wk).

La production perdue durant un intervalle kpour cause de panne est calcule avec la or-mule suivante :

AL = production relle (kWh)prod. relle + prod. perdue (kWh)

production perdue = production relleWpWk

-1

Wp = puissance crte de la centraleWk = puissance crte perdue

Exemple : larrt dun onduleur de 1 MW (Wk)sur une installation de 4 MWc (Wp) gnre uneperte de production sur lintervalle k de :

production perdue = production relle3

Productionrelle

Productionattendue

temps

Panne 1 Panne 2 Panne 3

TD1 TF1 TD2 TF2 TD3 TF3

La Disponibilit (AL)


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Comptences


On peut en n calculer la production perdue enutilisant un PR r rence de la aon suivante :

Ii = irradiation mesure (W/m2)dt = intervalle de mesure en heuresWp = puissance crte de la centraleIo = irradiation de r rence

(pour le test des modules : 1000 W/m2)PRr = PR mesur durant la semaine

doccurence de la panne

Autres mthodes de calcul de la DisponibilitLa Disponibilit peut aussi tre calcule laidedu rapport entre la production thorique perdueet la production thorique.Ces productions sont obtenues partir desmesures dirradiation.

La production thorique perdue est la sommedes productions thoriques perdues chaquepanne. Une panne a une date de dbut (TDk), unedate de n (TFk) et une puissance crte perdue(Wk). La production perdue suite une interrup-tion est calcule avec la ormule suivante :

Ii = irradiation mesure (W/m2)dt = intervalle de mesure en heuresWk = puissance crte perdueIo = irradiation de r rence

(pour le test des modules : 1000 W/m2)

Comment mesurer et utiliser la Disponibilit ?

D nir la priode de r rence

Corriger le et de limprcisiondes capteursLAL mesur est a ect par limprcision descapteurs. Il est recommand de calculer laplage dincertitude de la mesure.

Lorsquil est ncessaire de garantir un niveaude disponibilit certaines causes de panne oudarrt de la centrale sont exclues, telles que : Force majeure (accident, vandalisme,

tempte, ) Restriction du transport empchant

le processus de maintenance Indisponibilit des communications

empchant lutilisation du systmede monitoring

Production thorique perdue =

li x dt x Wklo

AL = 1 -production thorique perdue (kWh)production thorique (kWh)

TDk

TFk

Production thorique perdue =

li x dt x Wplo

x PRrTDk

TFk


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4.2 Un raccordement russi, un avenir matris

Les acteurs et leurs interactions

Lobjet de cette partie est de donner un aperu durseau lectrique auquel une centrale photovol-taque vient se raccorder. Outre une descriptiondes acteurs et de larchitecture dun rseau mo-derne de transport et de distribution de lnergie,le lecteur dcouvrira les uturs acteurs majeurs

du rseau lectrique intelligent (Smart Grid) : lesCentrales Virtuelles Techniques et les CentralesVirtuelles Commerciales. Matrisant par aitementce rseau et son volution long terme, les entre-prises du Gimlec eront en sorte que votre int-gration soit totalement russie.

RSEAU DE TRANSPORT

RSEA

Production d'nergie renouvelable

Postetransformateur

HT / MT

Rgulateur

BiomassePhotovoltaque

TradersPlace de march

Production centralise

Dchets Nuclaire Charbon Gaz naturel

1

4

5

Les producteurs dnergie renouvelableCentrales SolairesTraites dans ce document travers les centrales photovol-taques et thermiques raccordes sur le rseau HTA et HTB(solaire rsidentiel exclu)Fermes oliennesNon traites dans ce document

1

Les ournisseurs dlectricitEntits qui vendent llectricit au client nal.

2

Les agrgateursEntits qui rcoltent et dispatchent les sources dnergiedistribues. En charge de plani er, prvoir, justi er, acturer Cherchent rassembler clients et producteurs a n quils

puissent acheter ou vendre de lnergie en gros en sermunrant sur les transactions

3


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Comptences


DE DISTRIBUTION

Postesde livraison

Mesureintelligente

AgrgateurFournisseursd'lectricit

Tertiaire

n ustr e

Transport

Utilisateur nal

Production rpartie

Energiesrenouve a es

Stockagesur s te

Energiee secours

2

4

3

Les gestionnaires de rseau de transport

Entretiennent le rseau, ren orcent sa robustesse et ledveloppent en onction de la demande Assurent tout instant lquilibre des fux dlectricit sur

le rseau, ainsi que la scurit, la sret et le cacit dece rseau

de distribution Responsables de la gestion, du dveloppement et de lex-

ploitation du rseau public de distribution de llectriciten toute scurit

En charge du raccordement de laccs rseau Garants de la qualit de la ourniture

4

La Commission de Rgulation de lEnergie

Cest le rgulateur du march ranais de lnergie. Cre en 2000, la CRE concourt au bn ce des consom-mateurs naux et au bon onctionnement des marchs dellectricit et du gaz naturel

Elle est garante du droit daccs aux rseaux publicsdlectricit et aux rseaux dinstallation de gaz naturel

Elle veille au bon onctionnement et au dveloppementdes rseaux et in rastructures dlectricit et de gaz natu-rel liqu

Elle est garante de lindpendance des gestionnaires derseau

5


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Un rseau en pleine volution

Con ront au dveloppement de nouvelles aonsde produire de lnergie, le rseau lectrique vitactuellement le dbut dune pro onde mutation.

Dans les trente prochaines annes, le nombre decentrales de production de grande dimension vadiminuer pour aire place un vritable maillagede centrales de plus petite taille dissmines surle territoire.

La production solaire sinscrit naturellement danscette production dcentralise de demain, ce quiva encore contribuer augmenter la part dner-gie solaire dans le mix nergtique.

Larchitecture physique et les modes de gestion durseau lectrique vont devoir prendre en comptecette multiplication de nouvelles sources dcen-tralises telles que les centrales photovoltaques.Le schma ci-contre illustre par aitement cettetendance.

Paralllement larchitecture physique de trans-mission, un rseau de communication assuredores et dj la circulation des in ormationsncessaires la gestion du rseau. Cependant,

ce rseau de communication doit tre consid-rablement ren orc pour permettre lintgrationde la production dcentralise.

Rsidentiel Ferme photovoltaqueTertiaire

Centrale Virtuelle Commerciale(CVPP)

Oprateursde Rseau

Centrale VirtuelleTechnique

(TVPP)

Pilotage etComptageintelligent

Ethernet Webservice CIM 61968 / 970

Internet

Serveur

Ethernet MMS IEC 61850

Schma 1 : Larchitecture de contrle

Le concept deSmart Grid (Source NIST)


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Comptences


Deux nouveaux types dacteurs vont prendreune place prpondrante dans larchitecture decontrle :

Les Centrales Virtuelles Commerciales (CVPP),qui assurent laccs au march dune agrga-tion de centrales de production dcentralise ;

Les Centrales Virtuelles Techniques (TVPP),qui assurent la stabilit du rseau en prenant encompte le comportement technique de lensem-ble des ressources de la centrale virtuelle et lesin ormations ournies par les Centrales Virtuel-les Commerciales (planning de production).

En capitalisant sur le dploiement et la pntra-

tion des rseaux IP aux plus bas niveaux des pro-cds et des in rastructures, la communication vastablir comme illustr sur le schma 1.

Elle sappuiera sur les standards de lIEC :

IEC61850 pour lchange din ormations techni-ques en temps rel,

CIMxml Service Web pour lchange din or-mations techniques pour la gestion de servicesauxiliaires.

Cette communication permettra le pilotage desdi rentes sources de production, ainsi que desmoyens de transmission. Di rents outils de ges-tion, de supervision ou encore de contrle vontalors apparatre sur le rseau.

Le schma 2 pr gure les di rents outils de su-

pervision pour loprateur de rseau. Dautresoutils, rpondant aux besoins des centrales virtuel-les commerciales, sont prsents sur le schma 3.

Con ormment aux recommandations technologi-ques des gestionnaires dnergie, ces systmes depilotage doivent tre bass sur des plates- ormeslogicielles ouvertes, pouvant sinter acer tant avecdes applications dautomatisme et de contrlequavec des applications transactionnelles lies

aux contrats. Ces architectures doivent permet-tre une intgration moindre cot dapplicationsissues dacteurs complmentaires au ur et me-sure que de nouvelles onctionnalits et servicesapparatront dans le cadre du dveloppement desrseaux intelligents.

Schma 2 : Les outils des oprateurs de rseau

Oprateursde rseau

TVPP

Les outils de supervision desmoyens de production (Transport)

100% dobservabilit de cesmoyens de production (SCADA)

Les outils de gestion active desmoyens de production (Transport)

Intgration des prvisions de production dnergierenouvelable Systmes dalarme

Les outils de pilotage detension (Distribution)

Optimisation du plan detension sur les rseaux

Asservissement des pro lsde tension

Les outils de contrleautomatique des moyens de

production (Transport)Mieux connatre les

conditions dexploitation Amliorer les prvisions

de production

Les outils dobservabilit et danalyse decontingence distribution (Distribution)

Disposer din ormations ablesen temps rel et en prvisionnel

Dtecter les risques potentiels de surcharge etlimiter les risques de dommage sur les rseaux

Les outils destimation dtat et danalyse decontingence transport (Transport)

Disposer din ormations ables sur les injectionsau niveau des points de raccordement au rseau

de transport (en temps rel + utur proche Gagner en prcision sur les calculs


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Schma 3 : Les outils des centrales virtuelles

Centrales Virtuelles CommercialesCVPP

opres par des producteurs dnergie renouvelable jouant le rle de responsable dquilibre

dans le march et permettant une optimisation des services o erts

Pour les ressourcesintermittentes

Prvision (J-1) des moyens deproduction dnergie distribue

Dans le cas o les ressourcesintermittentes sont intgres dautres procds, prvision (J-1)des consommations auxiliairesassocies ces sites

Pour les ressourcesfexibles

Loptimisation nergtiquedes programmes deproduction (dissocispar pro ls de servicessystme primaire,secondaire ou tertiaire)des ressources o rantdes marges de fexibilitsur la base de la prvisiondes besoins et de pro lsde prix temps rel delnergie distribue surles di rents sites

La simulation en lignedes capacits de fexibilitde ces ressources di rents horizonstemporels (rgimestransitoires et tablis)

Pour lensemble des ressources

Le suivi temps rel de la production et de la consommationvis--vis des prvisions et programmes de production cibles

Le suivi du vieillissement et de lusure des composants techniques deces ressources, en comparant les grandeurs tlmesures avec desgrandeurs mesures issues de modles simuls de ces ressources

La gestion des donnes de comptage et de acturation

Domainesonctionnelscouverts

-oOo-


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Couverture : SPIEP. 3 : WeidmullerP. 4 : Digital Vision, Fotolia, Phovoir, AREVAP. 5 : PhovoirP. 7 : SPIE, Schneider ElectricP. 8 : Digital Vision, Elektra VisionP. 10 : Fotolia, PhotowattP. 10 : SPIE, FotoliaP. 12 : SPIE photo X. Boymond, PhotowattP. 13 : PhovoirP. 14 : Phovoir, FotoliaP. 17 : SPIE, SMA, Schneider Electric

P. 18 : Solaire direct, AREVA, SPIE, PhovoirP. 19 : FotoliaP. 20 : PhotowattP. 21 : SPIEP. 22 : FotoliaP. 23 : SPIE photo X. BoymondP. 24 : PhotowattP. 25 : Fotolia, AREVAP. 27 : SPIEP. 28 : Landis+GyrP. 29 : SPIEP. 31 : Solaire direct

AC :Courant alternati

AL :Disponibilit, indicateur permettant demesurer la capacit de la centrale onctionnersans d aut

CENTRALE PV :Installation photovoltaque partir de 250 kWc

CRE :Commission de Rgulation de lEnergie

CVPP :Commercial Virtual Power Plant Centrale virtuelle commerciale

DC :Courant continu

DREAL :Direction Rgionale delEnvironnement, de lAmnagement et duLogement

DSO :Distribution System Operator Oprateur de rseau de distribution

DTU :Document Technique Uni

GER :Gros Entretien et Renouvellement

GRD :gestionnaire de rseau de distribution

GRT :gestionnaire de rseau de transport

HTB :Haute tension au dessus de 50 kV(rseau 400 kV, 225 kV, 90 kV, 63 kV)

HTA :Haute tension entre 1 kV et 50 kV(rseau 20 kV)

IEC / CEI :International ElectrotechnicalCommission - Commission InternationaleElectrotechnique

MTBF :Mean Time Between Failure, cest letemps moyen entre deux pannes et qui inclut letemps pass rparerMEEDDM :Ministre de lcologie, de lnergie,du dveloppement durable et de la mer

POS :plan doccupation des sols

PLU :plan local durbanisme

PPR :Plan de prvention des risques

PR :Per ormance Ratio, Ratio de Per ormance,cest le rapport entre la production relle et laproduction thorique

PV :Photovoltaque

SMART GRID :Rseau lectrique intelligent

TSO :Transmission System Operator- Oprateur de rseau de transport

TVPP :Technical Virtual Power Plant Centrale virtuelle technique

UTE :Union Technique de lElectricit

Wc :Watt crte, cest la puissance nominale dundispositi photovoltaque dans les conditionsstandards de onctionnement, appeles STCpour Standard Test Condition (irradiance de1000 W/m2 et temprature de 25)

GLOSSAIRE

CREDITS PHOTOS


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G

i m l e c P r o m

o t i o n -

T o u

s d r o i t s r s e r v

s -

E d i t i o n

j u i n 2 0 1 0

C r d i t s p

h o t o s : v o

i r p

a g e p r

c d e n t eLes acteurs du Gimlec dclinent leur savoir-faire

au cur des centrales photovoltaques pour fournir un ensemblecomplet de solutions et de services responsables.

Leurs engagements : Scurit, Prennit,Environnement, Rentabilit.

Ce document a t labor par le Gimlec,avec le concours de la Plateforme Energies Renouvelables du Gimlecet la collaboration du SER, Syndicat des Energies Renouvelables.

Ont contribu sa ralisation :ABB

ALSTOM POWERAREVA T&D

FERRAZ SHAWMUTGROUPE CAHORS

I.C.E.INEO S.A.

MOTEURS LEROY-SOMERSCHNEIDER ELECTRIC

SEIFELSIEMENSSOCOMEC

SPIEVINCI ENERGIES

WEIDMLLER FRANCE

Ce document est disponible galement sur www.gimelec.fr

Centrale Photovoltaique Guide

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