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Formation : COMMENT DIMENSIONNER VOS PROJETS PHOTOVOLTAIQUESPerfectionnement - FCPV02

Logiciel METEONORM 6Logiciel METEONORM 6

LogicielLogiciel METEONORM 6

Francis Domain ÉIngénieur en Énergie Solaire Photovoltaïque INES Education

INES-Education -Institut National de l'Energie Solaire - Parc Technologique de Savoie Technolac BP258 -73375 LE BOURGET DU LAC CEDEX - Fax : 04 79 25 36 90 - Site : www.ines-solaire.com

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Logiciel METEONORM 6

Dimensionnement PV connecté au réseau électrique


Surface S (en m²) de modules PV de rendement de conversion η (à 1kW/m² -AM1 5 25°C)AM1,5 - 25°C)

Puissance crête Pc (en kW / 1kW/m²) = S (en m²) . η (en kW/m² / 1kW/m²)

Dans le plan de modules PV , l’irradiation solaire annuelle IGP et le rendement électrique k (0,7 à 0,8) permettent d’estimer l’énergie électrique produite q ( , , ) p g q pannuellement Ea

Énergie produite Ea (en kWh) = IGP (en kWh/m² an) . Pc (en kW / 1kW/m²) . kÉnergie produite Ea (en kWh) IGP (en kWh/m .an) . Pc (en kW / 1kW/m ) . k

Maximisation de IGP sur l’année avec un plan incliné à 30° vers le sud (France)

2INES-Education -Institut National de l'Energie Solaire - Parc Technologique de Savoie Technolac BP258 -73375 LE BOURGET DU LAC CEDEX - Fax : 04 79 25 36 90 - Site : www.ines-solaire.com



Dimensionnement PV en site isolé


Besoin en énergie électrique par jour Ej (en kWh/j)Irradiation dans le plan par jour pour le mois le plus défavorable Igpj (kWh/m²./j)Irradiation dans le plan par jour pour le mois le plus défavorable Igpj (kWh/m ./j)Rendement électrique k (0,8) et rendement stockage par batterie kb (0,8)

P i êt Pc = Ej / [ k kb Igpj ]Puissance crête Pc (en kW / 1kW/m²) = Ej (en kWh/j) / [ k . kb . Igpj (en kWh/m².j) ]

Capacité batteries Qbat (en kWh) = Ej (en kWh/j) . Kb . NbjCapacité batteries Qbat (en kWh) Ej (en kWh/j) . Kb . Nbj

- Mois le plus défavorable (décembre en France) avec un plan incliné à 60°- sud- Durée de vie batterie 20% maxi de la capacité par jour et pas de décharge > 80%Durée de vie batterie, 20% maxi de la capacité par jour et pas de décharge > 80%- Beaucoup d’énergie PV non utilisé, stockage annuel pour les systèmes de quelques

watts ou systèmes hybrides avec éolien ou diesel.




Dimensionnement pompage PV (au fil du soleil)


Élever d’un volume d’eau V (en m3) d’une hauteur H (en m)

Besoin en énergie par jour Ej ( kWh/j) = 0 002725 V ( 3) H ( )Besoin en énergie par jour Ej (en kWh/j) = 0,002725 . V (en m3) . H (en m)

Irradiation globale dans le plan par jour pour le mois le plus défavorable IgpjRendement de la pompe (électrique + mécanique) kp (typiquement 0 5)Rendement de la pompe (électrique + mécanique) kp (typiquement 0,5)

Puissance crête Pc (en kW / 1kW/m²) = Ej (en kWh/j) / [ kp . Igpj (en kWh/m².j) ]

Débit de la pompe Q (en m3/s) = Pc (en kW / 1kW/m²) . Kp / [0.002725 . H (en m) ]

Le débit de la pompe (calculer pour une irradiation de 1 kW/m²) permet avec la longueur, la section et la nature de la canalisation de déterminer la Hauteur Nanométrique Total (HMT) suivant des abaques et d’affiner les calculs

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(HMT) suivant des abaques et d affiner les calculs. INES-Education -Institut National de l'Energie Solaire - Parc Technologique de Savoie Technolac BP258 -

73375 LE BOURGET DU LAC CEDEX - Fax : 04 79 25 36 90 - Site : www.ines-solaire.com



Outil pour les applications d'énergie solaire et météorologie.


Logiciel de la société METEOTESTà Bern en Suisse(20 ans d’expérience)

Météonorm est un outil pourMétéonorm est un outil pourles applications utilisant l’énergie solaire comme :

le photovoltaïque- le photovoltaïque- le solaire thermique- le rafraîchissement solaire

l ti d bâti t- la conception de bâtiments bioclimatiques

- …




- Base de données contenant 7 700 sites météorologiquesP èt t l b l t é t h idité é i it ti j


- Paramètres : rayonnement global, température, humidité, précipitation, jours avec précipitation, vitesse et direction du vent, durée d'ensoleillement

- Période 1961-1990 , 1996-2000 ou données satellites pour régions à faible densité- Couvre l'ensemble du globe y compris les régions polairesCouvre l ensemble du globe, y compris les régions polaires- Possibilité d’importer des données météorologiques

- Algorithmes d'interpolation pour n'importe quel endroit sur terre g p p p q- Calcul de rayonnement pour surfaces inclinées - Tient compte du phénomène des 'horizons hauts' (montagnes) dans le calcul- Calcul du lever et coucher du soleil pour chaque jour p q j

- Affichage des résultats par tableaux et graphiques- 28 formats de sortie prédéfinis ; possibilité de formats utilisateur pour fichiers export- L'interface utilisateur supporte 5 langues : Français, Anglais, Allemand, Italien, Espagnol- Manuel, aide en ligne avec cartes et illustrations sont disponibles en Anglais




INTRO

Déroulement

Ch i lChoix langue

Explication surExplication sur le logiciel MétéoNormLes calculs solairescartes irradiation solaire

Passer d’un mode au suivant en cliquant sur continuer7

Passer d’un mode au suivant en cliquant sur continuerINES-Education -Institut National de l'Energie Solaire - Parc Technologique de Savoie Technolac BP258 -




Choix du site


Dans les menus ou sur la carte

Faire une recherche ou sélectionnerparmi : Villes , Stations, Site quelconque PersonnelSite quelconque , Personnel …

Partie du monde : Europe , Suisse ,A é i d N dAmérique du Nord , …

60 villes et 15 stations pour la France




Entrer ou modifier un site quelconque


cliquer sur « saisir/modifier données » ou sélectionner un site quelconque et cliquer sur « saisir/modifier données » pour le modifier

Enter ou modifier les données pour le site,Enter ou modifier les données pour le site, Altitude, longitude, latitude, fuseau horaire …puis faire enregistrer

Pour trouver les coordonnées longitude, latitude, altitude, voir les sites : http://earth.google.fr/download-earth.html , http://www.geoportail.fr/




Traitement des données


Choix du modèle de calcul pour : L’irradiation horizontal (dont ciel clair)La températurele rayonnement sur un plan incliné

La période de mesure des donnéesModification du TL (trouble de Link)

Importation de valeurs (voir ci après)




T it t d d é


Traitement des données

Importation des ces propres donnéesp p pClimatique (irradiation, température …)

M ll h iMensuelles ou horaires

Manuellement ou à partir de fichier

Pour la suisse, possibilité d’importer des fichiers météorologiques en temps réel de Météotest mois par mois avec 2 semaines de retarden temps réel de Météotest , mois par mois, avec 2 semaines de retard




Format :

- choix du format de sortieStandart Défi i l i i lDéfini pour logiciels (PVsyst, polysun, Transys ..)défini par l’utilisateur (voir ci après)défini par l utilisateur (voir ci après)

- choix inclinaison et azimut- choix albédo

- Entrer un masque (voir ci après)




Format défini par l’utilisateur


Format défini par l utilisateur

Sélectionner des variables é é l imétéorologiques ou sur

l’irradiation (IGH, IGP ….)Avec les unités voulues et leAvec les unités voulues et le séparateur choisi

Utile pour générer des fichiers informatiques de données non prédéfinis




Format :

Entrer un masque lointain

Créer, ouvrir, modifier, , , ,Enregistrer ou effacer

P i t i tPoint par pointavec la sourisCalculer pour le sitep(fond de masque image ?)

Détermine les levers et couchers de soleil14

Détermine les levers et couchers de soleilINES-Education -Institut National de l'Energie Solaire - Parc Technologique de Savoie Technolac BP258 -




Calculs :

Calcul et présentation des résultats sous forme d bl d hde tableau et de graphes dans la page




Calculs :

Rapports sous forme de tableaux

d hou de graphes pour impression




Calculs :

Exportation d’un fichier pour logiciel de simulation (PV PVSOL )(PVsyst, PVSOL …) sous forme horaire ou mensuel




Comment déterminer un masque :

A d’é j è l


Avec carte d’état major, règle et rapporteur

Clinomètre et boussole (Suunto)

Le Horicatcher de METEOTEST( www.meteotest.ch/de/horicatcher?w=ber )

Logiciel Carnaval, gratuit sur www.incub.netqui donne le masque du relief + bâtiments

Logiciel JRC PVGIS : http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php#

Logiciels payants : www.sun-time.org et www.solar-indice.com

Pour info, le Sonnenbahn indikator( www.solnexus.de/oscommerce-2.2ms2/catalog/datasheets/sbi.pdf )




Note sur les résultats obtenus sur les simulations en généralLogiciel METEONORM 6

- Précisions sur la mesures des données solaires- Période et durée de ‘’moyenneage’’ des données

- Calculs empiriques suivant les modèlesde l’irradiation à partir de l’ensoleillementpde l’irradiation directe et diffuse horizontalede l’irradiation directe, diffuse, réfléchie et globale dans le plan

- Interpolation pour les sites situés entre les stations météorologiques

- Variabilité de la météorologie comparée au données moyennes

Validité des résultats obtenus !!!19

Validité des résultats obtenus !!! INES-Education -Institut National de l'Energie Solaire - Parc Technologique de Savoie Technolac BP258 -




Note sur la précisions des mesures de l’ensoleillement


Pour les stations Météo France (source MF)Mesure de l’irradiation IGH avec un pyranomètre : 3 5 % espéré- Mesure de l irradiation IGH avec un pyranomètre : 3,5 % espéré

- Mesure de l’insolation (heure) avec un héliographe : 5 % espéré- Calcul de l’irradiation à partir de l’insolation : de 0 à 8% pla précision passe à 20 % à 50 km d’une station par interpolation (données jour-)

Pour les données par satellite (Météosat pour la BDD HélioClin3)(source Ecole des Mines de Paris)

- Données horaires : 30 %- Données horaires : 30 %- Données journalière 15 à 20% (mais 350 % à faible IGH !)la précision est uniforme sur un territoire




Note sur la variabilité des données météorologiques


Statistiques sur l’irradiation IGH calculée à partir duq pnombre d’heure d’ensoleillement mensuel mesuré pour 86 stations Météo France entre 1996 et 2006.

Par rapport aux moyennes 1996-2006, les mesures sont :

écart type en % écart min ou max en %Sur l’année 4 % (6,7 % maxi) 8% (14 % maxi)Sur le mois 11 % (21 % maxi) 22% (43 % maxi)Sur le mois 11 % (21 % maxi) 22% (43 % maxi)Sur la journée extrêmement variable suivant les conditions météorologiques




Exercices pour le site du bâtiment Lynx au Technopole de Savoie Technolac :Trouver les coordonnées longitude latitude altitude sur GoogleEarth


- Trouver les coordonnées longitude, latitude, altitude sur GoogleEarth(longitude = 5°52’29’’, latitude = 45°38’33’’, altitude = 232 m)

- Trouver le masque lointain avec le logiciel ‘’Carnaval’’ de INCUB

Az (°) -180 -160 -134 -120 -97 -65 -48 -19 -10 6 12Az ( ) 180 160 134 120 97 65 48 19 10 6 12

H (°) 2.1 0.7 3.2 8.1 10 8.7 3 2.5 4.4 4.1 2.3

A (°) 19 38 56 74 117 131 161 172 179 180Az (°) 19 38 56 74 117 131 161 172 179 180

Hn (°) 4.4 7.5 12.6 15 15 14.1 4.6 0.1 2.1 2.1

- Sélectionner un quinzaine de points sur le masque puis exporter le fichier texte du masque sur le bureau du PC



Logiciel METEONORM 6Exercices avec Météonorm 6 , pour le bâtiment Lynx sur le site de Savoie TerchnoLac

Créer la station STL (nom/232m/5 87418°/45 6425°/fuseau 1/dégagée/site quelconque/ 30)


Créer la station STL (nom/232m/5,87418°/45,6425°/fuseau 1/dégagée/site quelconque/-30)Créer le masque STL avec les données obtenues suivant Carnaval

Déterminer l’irradiation globale horizontale IGH = 1 249 kWh/m² anDéterminer l irradiation globale horizontale , IGH = 1 249 kWh/m .anDéterminez IGH avec le masque suivant Canaval , IGH masq = 1 232 kWh/m².anIrradiation dans un plan incliné à 30°orienté 20°est, IGP30°20°E masq = 1 392 kWh/m².an(Inclinaison optimum : 33 à 34° sud avec IGP = 1 405 kWh/m² an)(Inclinaison optimum : 33 à 34 sud avec IGP 1 405 kWh/m .an)

Facultatif : Vérifier que l’on obtient bien qles mêmes résultats IGH = 1 248 kWh/m².an avec la station Chambéry/.Aix IGH masq = 1 230 kWh/m².an et le masque calculé avec Météonorm6 IGP30°20°E masq = 1 387 kWh/m².an



Logiciel METEONORM 6Exercices avec Météonorm 6: (montage shed)


Calcul du masque d’un shed de hauteur h situé àune distance d du shed suivant, d’inclinaison i et d’orientation Oret d orientation Or.

H = arctg [ (h/d) * cos (az - Or) ]Avec h = 0,5m / d=1,5m / i = 30° et Or = -20°

Az(°) -180 -110 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 70 179

H (°) 0 0 3,3 9,4 14,3 17,4 18,4 17.4 14.3 9.4 3,3 0 0

Irradiation solaire pour le bâtiment Lynx(sans le masque lointain)Sans shed : IGP30°20°E +masq = 1 412 kWh/m².anAvec shed : IGP30°20°E +m+shed = 1 372 kWh/m².an

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Avec shed : IGP30 20 E m shed 1 372 kWh/m .an



Logiciel METEONORM 6Exercices avec Météonorm 6 (montage en brise soleil sur un mur)


Toujours pour le bâtiment Lynx avec le masque défini avec Carnaval

Modifier le masque pour tenir compte d’un capteur fixé sur le coté sud d’un mur vertical orienté 110° est / 70° ouest (brise soleil)( )

Irradiation sur un plan incliné à 30°orienté 20°est, IGP 30°20°E + masque + mur = 1 243 kWh/m² anIGP 30 20 E + masque + mur 1 243 kWh/m .an

Facultatif :- Trouver l’inclinaison optimum : 35 à 39° avec IGP= 1 261 kWh/an-Exporter les fichiers horaires PVSyst et PVSOL sur le bureau du PC, les ouvrir

avec « Notes » pour voir leur composition



Logiciel METEONORM 6Exercices avec Météonorm 6: (casquette du brise soleil INES)


Calcul du masque d’une casquette de hauteur h située à une distance d d’un capteur d’inclinaison i et d’orientation Or.

H = arctg [ (h/d) * cos (az Or) ]H = arctg [ (h/d) * cos (az - Or) ]avec h = 2,6m / d=0,8m / i = 30° et Or = -20°

A (°) 180 110 100 80 60 40 20 0 20 40 60 70 179

Irradiation solaire pour le bâtiment Lynx

Az(°) -180 -110 -100 -80 -60 -40 -20 0 20 40 60 70 179

H (°) 0 0 29,4 58,4 68,4 71,8 72,9 71,8 68,1 58,4 29,4 0 0

Irradiation solaire pour le bâtiment Lynxavec masque relief IGP = 1 392 kWh/m².anavec masque + mur IGP = 1 243 kWh/m².anavec masque +mur+casquette IGP = 161 kWh/m².an >

26Irradiation brise soleil du bas IGP = 1 243 – 161 = 1 082 kWh/m².anINES-Education -Institut National de l'Energie Solaire - Parc Technologique de Savoie Technolac BP258 -




Exercices avec Météonorm 6:Q ll l’i fl d l h d’ d h H 360°


Quelle est l’influence de la hauteur d’un masque de hauteur H sur 360°sur l’irradiation solaire reçu sur un plan incliné à 30° sud à Lyon :

Hauteur H (°) IGP en kWh/m².an % / (H = 0°)0° 1 377 100 %5° 1 369 99 %5 1 369 99 %10° 1 349 98 %15° 1 311 95 %20° 1 242 90 %25° 1 142 83 %

Tout masque inférieur à 15° entraînera moins de 5% de pertes sur l’irradiation

30° 1 040 75 %



Logiciel METEONORM 6Ressources en gisement solaire :

Livres : - Atlas Solaire Français édition Pyc (épuisé)


Livres : - Atlas Solaire Français , édition Pyc (épuisé)- Le gisement solaire : évaluation de la ressource énergétique (épuisé)- Héliothermique - Le Gisement Solaire, Méthodes Et Calculs, édition Grc- The European Solar Radiation Atlas, Presses de l'Ecole des Mines de Paris

Sites Internet : - JRC PVGIS : http://re.jrc.ec.europa.eu/pvgis/apps3/pvest.php#- Satel-Light : www.satel-light.com- NREL : http://rredc.nrel.gov/solar/- RetScreen - NASA : http://www.retscreen.net/fr/d data w.phpRetScreen NASA : http://www.retscreen.net/fr/d_data_w.php- SODA : http://www.soda-is.com/eng/index.html- SWITCH : http://fernande.cma.fr/switch/simulation_1.php

SOLEMI h // l i /h h l- SOLEMI : http://www.solemi.com/home.html- HELIOCLIM : http://www.helioclim.org/- Météo France : http://climatheque.meteo.fr/okapi/accueil/okapiWeb/index.jsp

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p q p p j p




Weebographie :Logiciel METEONORM 6

Site de METEOTEST : http://www.meteotest.ch/Téléchargement: http://www.meteonorm.com/pages/en/downloads.php

Distributeurs en France : CSTB : http://software.cstb.fr et Solaire Connexion : www.solaire-connexion.comp

Description du logiciel : http://www.meteonorm.com/media/pdf/mn6_prodinfo.pdfhttp://www.meteotest.ch/pdf/am/theory_1.pdfhttp://www.meteotest.ch/pdf/am/theory_2.pdf

Téléchargement de google Eath : http://earth.google.fr/download-earth.html

Téléchargement de Carnaval : http://incub energie free fr/carnaval telecharger htm

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Téléchargement de Carnaval : http://incub.energie.free.fr/carnaval_telecharger.htm


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