TP Dim System PV

Nom :BAC PRO ELEEC

Date : Classe :

SYSTEME PHOTOVOLTAQUE

Dimensionnement dun systme photovoltaque

Note et observations :

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Fonctions et tches principales : F0 ETUDE T 01 RENSEIGNER LE DOSSIER DE REALISATION (INSTALLATION, EQUIPEMENTS)

Capacits et comptences dveloppes :C1 SINFORMER C2 EXECUTER C3 JUSTIFIER C1 3 DECODER LES DOCUMENTS RELATIFS A TOUT OU PARTIE DUN OUVRAGE C2 2 COMPLETER LES PLANS, SCHEMAS, PLANNING ET DEVIS C3 1 ARGUMENTER LES SOLUTIONS RETENUES

Domaines abords:S0 Electrotechnique Expriment. S01 Circuits parcourus par un courant continu S05 Conversion de signaux et modulation de lnergie

Objectif

On vous demande de choisir les composants dune installation photovoltaque, vous vous baserez sur le cahier des charges fourni par le client.

Pr requis

Prsentation de la structure et des particularits techniques dune installation photovoltaque Lois dlectrotechnique sur le courant continu (loi dohm, chute de tension, capacit Q)

On donne

Le cahier des charge de linstallation, les manuels de conception Les schmas de linstallation et les documents constructeur Un ordinateur quip du logiciel de conception RETSCREEN.

On demande de

1. Complter le bilan des puissances et estimer la demande nergtique du site 2. Calculer partir du cahier des charges le nombre de panneaux, le nombre de batteries ncessaires. 3. Choisir la section des cbles reliant les panneaux londuleur et ceux reliant londuleur la batterie. 4. Complter le schma de linstallation. 5. Estimer le cot matriel de linstallation. 6. Valider votre conception avec le logiciel RETSCREEN.

Le bilan des puissances est correct et argument Les calculs de conceptions sont corrects et arguments Critres de russite Choix des cbles, schma de linstallation. Estimation du cot des composants photovoltaques Validation des choix par logiciel Autonomie / Implication

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Temps prvu

4 + 3 heures

Temps pass

Nom :Sujet Elve TP Dim systm PV - Version RESELEC

Sous systme photovoltaque

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Structure dun systme dlectrification hybride:Vous devez participer la conception dun systme de gnration lectrique hybride destin une auberge daltitude. Dans cette installation les rcepteurs de faibles puissances sont aliments par le systme photovoltaque, lautre partie comprenant les lments de fortes puissances est alimente directement par groupe lectrogne (G.E.). Llment central de linstallation est un onduleur-chargeur qui gre pratiquement tout le transfert de lnergie lectrique : La charge des batteries partir des panneaux ou du 230 V gnr par le groupe lectrogne. La conversion de la tension continue de la batterie en 230 V AC destin aux rcepteurs. La surveillance de ltat de charge des batteries et ventuellement le dmarrage du groupe lectrogne.

Panneaux photovoltaques

La surveillance des surcharges ou bas niveaux des batteries (dmarrage automatique du GE)

Rcepteurs

24 V DC

230 V AC Onduleur-chargeur

Batteries

+

-

24 V DC

Groupe lectrogne

230 V AC

Courant continu Courant alternatif



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1. Prsentation du site Cahier des charges :Bilan des puissances Auberge du Charmant Som (Isre) Rcepteurs aliments par onduleurAppareils Tubes fluos Lampes fluo compactes Extrieur Lampes fluo compactes Salle resto. 2 Lampes fluo compactes - Etage 1 Lampes fluo compacte Annexe 1 lampes fluo compacte WC 1 lampes fluo compacte Douche 1 lampe fluo compacte Hall douche Conglateur 1 Conglateur 2 Conglateur 3 Spot fluo resto Nombre 2 2 2 3 1 1 1 1 1 1 1 1 Puissance unitaire 18 W 20 W 20 W 20 W 20 W 20 W 20 W 20 W 0.75 A / 110 W 110 W 90 W 30 W Frquence ou dure dutilisation quotidienne Fonctionnement permanent 12h En soire 2 h Fonctionnement 4h En soire 2 h Occasionnel 1h/jour Occasionnel 2h/jour Occasionnel 1h/jour Occasionnel 2h/jour Permanent 12h Permanent 12 h Permanent 12 h Occasionnel 1 h Puissance 36 W 40 W 40 W 40 W 20 W 20 W 20 W 20 W 110 W 110 W 90 W 30 W Energie 432 Wh 80 Wh 160 Wh 80 Wh 20 Wh 40 Wh 20 Wh 20 Wh 1320 W 1320 W 1080 W 30 Wh

TOTAL PTOT =

Ec =

Rcepteurs aliments par groupe lectrogne 6,5 kVAAppareils Surpresseur Pompe auxiliaire Malaxeur Nombre 1 1 1 Puissance unitaire 800 W 750 W 2500 W Frquence ou dure dutilisation quotidienne Fonctionnement occasionnel 1 h / j Fonctionnement occasionnel 1h / j Fonctionnement occasionnel 1h / j Total Puissance totale 800 W 750 W 2500 W 4050 W

Cahier des charges et donnes complmentaires : Site : proche de Grenoble 45 de latitude Nord / Al titude de lauberge 1700 m Pente de toit : 33 par rapport lhorizontale / lorientation des panneaux est plein sud (180 ) Lutilisateur prvoit dutiliser le groupe lectrogne 1 heure par jour Le site est prvu pour fonctionner de dbut mai fin septembre. Lautonomie doit tre de 5 jours en cas de mauvais temps. Les batteries seront du type accumulateurs au plomb, stationnaire. (chaque accumulateur gnre une tension de 2V) Londuleur sera de type onduleur-chargeur (type Studer Inno Compact); compte tenu de la puissance mise en jeu lensemble batteries, panneaux et onduleur fonctionnera en 24 V CC. Les panneaux seront du type BP Solar 3125.

Pour plus dinformations sur les composants reportez vous au dossier technique



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2. Bilan des puissances :Calculez le puissance totale et lnergie totale quotidienne ncessaire linstallation (donnez votre rponse sur le tableau de la page prcdente)

3. Calculs et choix des lments du systme :Pour vous aider rpondre aux questions suivantes vous vous servirez des fiches de calculs donnes en annexe a) Calculez lnergie produire Ep :

EP =b) Calculez la puissance crte Pc du gnrateur photovoltaque ncessaire :(On prendra une irradiation moyenne de 5 kWh/m /jour pour la priode estivale de fonctionnement)2

PC =A partir de la puissance crte des panneaux BP Solar 3125U dterminer le nombre de panneaux solaire ncessaires linstallation. Puissance crte dun panneau BP 3125U (cf p 14)

Nbre =c) Calculer la capacit des accumulateurs ncessaires ce systme ainsi que leur nombre :

Ec.N C= D.U

C : capacit de la batterie en ampre.heure (Ah) EC : nergie consomme par jour (Wh/j) N : nombre de jour dautonomie D : dcharge maximale admissible (0,8 pour les batteries au plomb) U : tension de la batterie (V)

C

Nbre =



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4. Choix des cbles :Cest sur la partie courant continu de linstallation que les intensits sont les plus importantes, cest donc dans cette partie que se pose le problme des pertes joules et des chutes de tensions dans les cbles. On vous demande donc de dterminer les sections des cbles entranant le moins de chute de tension possible entre les panneaux et londuleur-chargeur, mais aussi entre les batteries et londuleur-chargeur. Donnes complmentaires : Chute de tension maximale entre panneaux bote de raccordement ; bote de raccordement onduleur et batterie onduleur = U = 2% Puissance nominale de londuleur P NOM = 2300 W -8 Conducteurs en cuivre ( = 1,6 10 .m).

Panneaux photovoltaques Onduleur-chargeur Batteries Botier de raccordement des panneaux

Longueur de cble 10 m Longueur de cble 7 m

Longueur de cble 4 m

a) Calculez le courant de sortie dun panneau sa puissance nominale : b) Dterminez la section des conducteurs entre les panneaux et le botier de raccordement :

c) Calculez le courant circulant entre le botier de raccordement et londuleur :



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d) Dterminez la section des conducteurs entre le botier de raccordement et londuleur : e) Calculez le courant circulant entre les batteries et londuleur lorsque celui-ci dbite sa puissance nominale :

f)

Dterminez la section des conducteurs entre le parc batterie et londuleur :



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5. Schma lectrique :Compltez le schma lectrique de linstallation : Branchements des panneaux Couplage des batteries et raccordement londuleur

Panneaux photovoltaques Bornes de sortie

Onduleur Studer Inno

Compact 2324

+ + Solar INPUT Battery

+ -

+ -

Botier de raccordement

+

Parc batteries

+ -

+ +Barres de raccordement

+ +

+ +

+ +

+ +

+ +

+ -



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Devis estimatif :Complter ci dessous le devis estimatif des principaux composants de linstallation photovoltaque. (consulter les tarifs donns en annexe)DESIGNATION NOMBRE PRIX UNITAIRE HT SOUS TOTAL HT

PRIX TOTAL (Hors Taxes) PRIX TOTAL TTC (TVA 19,6%)



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6. Validation des choix grce au logiciel RETScreen :On vous demande de valider votre conception par lutilisation du logiciel RETscreen. Lancer le logiciel en cliquant sur licne RETScreen International

Compltez la page ressources solaire

Compltez les donnes concernant le site180

Compltez les donnes concernant la ressource solaire du site



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Compltez les donnes des rcepteurs branchs sur le gnrateur photovoltaque

Compltez la page modle nergtique

Considrez la capacit nominale de la batterie suggre par le logiciel

Considrez la puissance nominale et la surface de panneaux suggrs par le logiciel



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7. Interprtation des rsultats :Comparez la puissance et la surface de panneaux suggrs par le logiciel aux rsultats de vos calculs.Puissance nominale des panneaux Surface totale de panneaux ou nombre Capacit de la batterie

...

Bibliographie : Revues Systmes Solaires Site : http://www.retscreen.org pour tlcharger le logiciel RETSCREEN de conception de projets photovoltaques, de solaire thermique, doliens ou de cognration. Llectricit photovoltaque, de Luc Chancelier et Eric Laurent ,ditions Energie Solaire Photovoltaque, A Labouret et Michel Villoz, Editions Dunod



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ANNEXESPrix HT des composants pour installations photovoltaques

Panneaux photovoltaques Dsignation / caractristiques Module monocristallin 12 V/ 24 100 watts Module polycristallin BP 3125U 24 V / 120 watts

Prix unitaire HT 546,9 656,3

Accumulateurs au plomb 2V Dsignation / caractristiques Batterie 2V / 735 Ah Batterie 2V / 900 Ah Batterie 2V / 1000 Ah

Prix unitaire HT 268,39 264,18 264,18

Onduleur chargeur Dsignation / caractristiques Studer Inno Compact C 2324S Rgul

Prix unitaire HT 1596,80

Cbles / Matriel de raccordement Dsignation / caractristiques Cble 2G 2,5 mm2 Cble unipolaire 25 mm2 Cble unipolaire 50 mm2 Articles de connexions et de pontage des batteries Boite de raccordement des panneaux et cosses Presses toupes panneaux

Prix unitaire HT 0,74 / m 3/m 4/m 150 75 3 pice



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Mthode de calcul dune installation photovoltaque :(source Llectricit Photovoltaque )

A / Dimensionnement des panneaux photovoltaquesPour dimensionner la surface de panneaux ncessaires on procde en trois tapes : Etape 1 : Calcul de lnergie qui sera consomme par jour (voir bilan des puissances et nergies ) Etape 2 : Calcul de lnergie produire Pour que les besoins du client soit assurs il faut que lnergie consomme (Ec) gales lnergie produite (Ep) un coefficient prs

Ep= Ec kLe coefficient k tient compte des facteurs suivant : lincertitude mtorologique ; linclinaison non corrig des modules suivant la saison ; le point de fonctionnement des modules qui est rarement optimal et qui peut tre aggrav par : la baisse des caractristiques des modules, la perte de rendement des module dans le temps (vieillissement et poussires) ; le rendement des cycles de charge et de dcharge de la batterie (90%) ; le rendement du chargeur et de londuleur (de 90 95%) ; les pertes dans les cbles et connexions Pour les systmes avec parc batterie, le coefficient k est en gnral compris entre 0,55 et 0,75. La valeur approche que lon utilise pour les systme avec batterie sera souvent de 0,65.

Etape 3 : Calcul de la taille du gnrateur photovoltaque (ensemble des panneaux) installer. La puissance crte des panneaux installer dpend de lirradiation du lieu dinstallation. On la calcule en appliquant la formule suivante :

Ep Pc = k .IrCe qui revient crire

Pc : puissance crte en Watt crte (Wc) Ep : nergie produite par jour (Wh/j) Ir : irradiation quotidienne moyenne annuelle (kWh/m.jour)

Pc= Ec k.Ir

Pc : puissance crte en Watt crte (Wc) Ec : nergie consomme par jour (Wh/j) Ir : irradiation quotidienne moyenne annuelle (kWh/m.jour)

Concernant lirradiation moyenne en France et pour la priode estivale (ce qui correspond lutilisation de cette installation) Ir = 5 kWh/m.jour



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B / Dimensionnement du parc batteries : Pour raliser le dimensionnement de la batterie, on procde de la faon suivante : Etape 1 : On calcule lnergie consomme (Ec) par les diffrents rcepteurs Etape 2 : On dtermine le nombre de jour dautonomie ncessaire Etape 3 : On dtermine la profondeur de dcharge acceptable pour le type de batterie utilise Etape 4 : On calcule la capacit (C) de la batterie en appliquant la formule ci-dessous

C = Ec.N D.U

C : capacit de la batterie en ampre.heure (Ah) EC : nergie consomme par jour (Wh/j) N : nombre de jour dautonomie D : dcharge maximale admissible (0,8 pour les batteries au plomb) U : tension de la batterie (V)



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Caractristiques des panneaux photovoltaques choisis pour cette installation



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