Module UMSIE309 "Composants et systèmes de gestion de l énergie pour la conversion photovoltaïque et éolienne" EXAMEN sur la partie "SYSTÈME" :

Dimension: px

Commencer à balayer dès la page:

Download "Module UMSIE309 "Composants et systèmes de gestion de l énergie pour la conversion photovoltaïque et éolienne" EXAMEN sur la partie "SYSTÈME" :"

Violette Meloche
il y a 7 ans
Total affichages :

1 Master STPI spécialité ENCS de Montpellier Module UMSIE309 "Composants et systèmes de gestion de l énergie pour la conversion photovoltaïque et éolienne" Année 2006/2007 NOM/Prénom : M2 R M2 P EXAMEN sur la partie "SYSTÈME" : RECHERCHE DU POINT DE PUISSANCE MAXIMALE DU PANNEAU PHOTOVOLTAÏQUE D UN KIT SOLAIRE ÉLÉMENTAIRE Tous documents autorisés Durée conseillée : 1 heure Toutes vos réponses devront être justifiées par des commentaires (données du cours exploitées, raisons de vos choix, ). Les réponses aux questions seront données sur cette feuille. Les résultats donnés seront justifiés. Remarque : beaucoup de questions sont indépendantes entre elles. L'objectif de ce problème est de déterminer comment on peut soutirer la puissance maximale d un générateur photovoltaïque Un kit solaire élémentaire est constitué d'un panneau photovoltaïque, d'une batterie de stockage pour alimenter de jour comme de nuit des charges utilisatrices d'énergie électrique. Le schéma de l'installation est dessiné ci-après : L'objet de l'étude est la constitution de la "boîte noire" qui couple, de manière plus ou moins complexe, le panneau photovoltaïque, la batterie et les utilisateurs. Le panneau est un MSX 83 de BP-SOLAR. Ses caractéristiques sont données en Annexes. Fichier Examen EnR 2006_2007 (annales).doc du 3 octobre 2007 à 10:10 Page 1/7

2 Détermination de la puissance maximale théorique L'ensoleillement vaut 1 kw/m², la température du panneau est 75 C. 1. Calculer le rendement pratique d'un panneau MSX 83 dans les conditions ci-dessus au point de puissance maximale (caractéristiques données en annexe). Puissance fournie par le panneau à 1 kw/m² et 75 C La batterie est supposée parfaite (pas de résistance interne), l'ensoleillement vaut 1 kw/m², la température du panneau est 75 C. La caractéristique courant-tension du panneau pour la température de 75 C est dessinée ci-dessous (les valeurs des points de la courbe sont donnés en annexe 2) : I (A) V (V) En milieu de charge, la batterie présente une tension à ses bornes de 13,2 V. 2. Dessiner la caractéristique électrique de la batterie sur la figure ci-dessus. 3. Quels sont la puissance et le courant fournis par le panneau à l'ensemble batterie-utilisateurs? 4. Que peut-on dire de cette puissance par rapport à la puissance maximale que peut fournir le panneau pour un ensoleillement de 1 kw/m² et une température du panneau de 75 C? Fichier Examen EnR 2006_2007 (annales).doc du 3 octobre 2007 à 10:10 Page 2/7

3 5. Que doit contenir au minimum la "boîte noire" qui couple le panneau photovoltaïque à la batterie et aux utilisateurs Puissance fournie par le panneau à 0,2 kw/m² et 25 C À mesure que la journée avance, l'ensoleillement ainsi que la température du panneau diminuent. Ils valent maintenant 0,2 kw/m² et 25 C. La caractéristique courant-tension pour la température de 25 C et une ensoleillement de 1 kw/m² est dessinée ci-dessous (les valeurs des points de la courbe sont donnés en annexe 2) : I (A) V (V) 6. En déduire la caractéristique à 0,2 kw/m² (pour cela, on donnera une explication ci-après et on redessinera les axes I et V et/ou leur graduation sur la figure ci-dessus). 7. Quelle est la puissance maximale que peut fournir le panneau pour ces nouvelles données? Fichier Examen EnR 2006_2007 (annales).doc du 3 octobre 2007 à 10:10 Page 3/7

4 La batterie présente toujours une tension à ses bornes de 13,2 V. 8. Dessiner la caractéristique électrique de la batterie sur la figure ci-dessus. 9. Quel est le courant fourni par le panneau? 10. Quelle est la nouvelle puissance fournie par le panneau à l'ensemble batterie-utilisateurs? 11. Que peut-on dire de cette puissance par rapport à la puissance maximale que peut fournir le panneau pour un ensoleillement de 0,2 kw/m² et une température de 25 C? 12. Que peut-on utiliser dans la "boîte noire" pour améliorer le transfert de puissance entre panneau et l'ensemble batterie-utilisateurs? 13. Quelle puissance peut-on alors théoriquement transiter du panneau vers l'ensemble batterieutilisateurs? 14. Quel est le gain de puissance (en valeur relative, c'est-à-dire en pourcentage)? Fichier Examen EnR 2006_2007 (annales).doc du 3 octobre 2007 à 10:10 Page 4/7

5 15. Qu'est-ce qui fait que la puissance transmise est en réalité (légèrement) inférieure à la puissance théorique? 16. Si on utilise un hacheur, quel doit être son rapport de transformation pour maximiser le transfert d'énergie? Fichier Examen EnR 2006_2007 (annales).doc du 3 octobre 2007 à 10:10 Page 5/7

6 ANNEXE 1 : Fichier Examen EnR 2006_2007 (annales).doc du 3 octobre 2007 à 10:10 Page 6/7

7 ANNEXE 2 : Caractéristiques I(V) des panneaux MSX 83 BP-SOLAR Illumination : 1 kw/m² (1 soleil). Distribution spectrale = air mass 1,5 (AM 1,5). Température = 25 o C Courant (A) Tension (V) Puissance (W) 0,00 21,21 0,00 0,14 21,13 3,04 0,28 21,09 5,84 0,42 21,02 8,85 0,55 20,98 11,62 0,70 20,91 14,60 0,83 20,84 17,32 0,97 20,80 20,28 1,11 20,73 22,97 1,25 20,66 25,86 1,38 20,58 28,50 1,53 20,51 31,36 1,66 20,44 33,97 1,81 20,37 36,78 1,94 20,33 39,41 2,08 20,22 42,11 2,22 20,15 44,64 2,36 20,08 47,38 2,49 20,01 49,87 2,64 19,90 52,46 2,77 19,83 54,91 2,91 19,72 57,45 3,05 19,65 59,85 3,19 19,54 62,33 3,32 19,43 64,56 3,47 19,29 66,87 3,53 19,25 67,95 3,60 19,18 69,03 3,67 19,14 70,21 3,74 19,03 71,27 3,81 18,99 72,33 3,88 18,92 73,37 3,95 18,85 74,40 4,02 18,74 75,37 4,08 18,67 76,27 4,15 18,59 77,23 4,22 18,49 78,10 4,30 18,38 79,00 4,36 18,31 79,87 4,43 18,20 80,64 4,50 18,05 81,23 4,57 17,91 81,93 4,64 17,80 82,56 4,71 17,62 82,94 4,78 17,44 83,30 4,85 17,23 83,58 4,92 16,96 83,39 4,98 16,71 83,31 5,05 16,32 82,49 5,13 15,70 80,51 5,19 14,76 76,66 5,26 11,08 58,27 5,26 10,05 52,88 5,26 9,05 47,60 5,26 8,04 42,33 5,27 7,04 37,05 5,27 6,03 31,76 5,27 5,03 26,47 5,27 4,02 21,19 5,27 3,02 15,89 5,27 0,00 0,00 Température = 75 C Courant (A) Tension (V) Puissance (W) 0,00 17,15 0,00 0,09 17,08 1,54 0,21 17,03 3,54 0,35 16,95 5,96 0,48 16,92 8,20 0,63 16,85 10,59 0,76 16,81 12,80 0,91 16,74 15,16 1,04 16,67 17,31 1,18 16,63 19,67 1,32 16,56 21,79 1,46 16,49 24,07 1,59 16,41 26,13 1,74 16,34 28,37 1,87 16,27 30,42 2,01 16,20 32,62 2,15 16,16 34,68 2,29 16,05 36,76 2,42 15,98 38,72 2,57 15,91 40,84 2,70 15,84 42,77 2,84 15,73 44,73 2,98 15,66 46,61 3,12 15,55 48,52 3,25 15,48 50,36 3,40 15,37 52,21 3,53 15,26 53,87 3,67 15,12 55,55 3,74 15,08 56,36 3,81 15,00 57,13 3,88 14,96 58,02 3,95 14,86 58,74 4,02 14,82 59,52 4,08 14,75 60,26 4,15 14,68 60,99 4,23 14,57 61,62 4,29 14,50 62,25 4,36 14,42 62,90 4,43 14,32 63,46 4,51 14,21 64,03 4,57 14,14 64,61 4,64 14,03 65,08 4,71 13,88 65,34 4,78 13,74 65,71 4,85 13,63 66,04 4,92 13,45 66,10 4,98 13,27 66,13 5,06 13,05 66,05 5,12 12,79 65,54 5,19 12,54 65,13 5,26 12,15 63,93 5,34 11,53 61,52 5,40 10,59 57,20 5,47 6,90 37,76 5,47 5,88 32,16 5,47 4,87 26,67 5,47 3,87 21,17 5,47 2,86 15,68 5,47 1,86 10,18 5,48 0,85 4,68 5,48 0,00 0,00 Fichier Examen EnR 2006_2007 (annales).doc du 3 octobre 2007 à 10:10 Page 7/7

Documents pareils

Notions de base sur l énergie solaire photovoltaïque

I- Présentation Notions de base sur l énergie solaire photovoltaïque L énergie solaire photovoltaïque est une forme d énergie renouvelable. Elle permet de produire de l électricité par transformation d