Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W. TP solaire. Equipement réel : Générateur 1.6 KW

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1 TP solaire Mise à jour JRS - 28/juin/2004 Cycle de vie : Classe 1 ère -Durée 3h30 Centre d intérêt : COMMANDE DE LA PUISSANCE Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W Compétences : E43-Analyser le circuit de puissance du modulateur et Tester son bon fonctionnement. A40-Identifier les composants standard réalisant ces fonctions. A41-Définir les fonctions assurées par les différents constituants du circuit. Fonction : MODULER L ENERGIE ELECTRIQUE Problématique :Comment produire de l électricité sur un site trop Eloigné du réseau de distribution EDF. Thématique : Produire de l énergie à partir des ressources renouvelables. Equipement réel : Générateur 1.6 KW Support Technique (homothétique): Panneau solaire photovoltaïque 25W JRS 2006 Page n 1/7

2 T.P. Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W Documents à consulter : D001 DI Dossier Industriel Marcairie du Stillenbach. D003 DTP Dossier Technique, (Doc. Constructeur panneau) D004 DT Dossier Technique, (Catalogue TOTAL ENERGIE). Internet Doc. Cours Problématique : Comment produire de l électricité sur un site trop éloigné du réseau de distribution? Implantation : Site isolé, sans raccordement au réseau EDF. Procédure : Dans un premier temps, nous allons vérifier les caractéristiques du générateur pour connaître ses limites de fonctionnement. Puis dans un deuxième nous validerons les critères économiques page n 2/7

3 A 1 ère Partie Mesurage Générateur Photovoltaïque 25W 1. Etude de la cellule solaire Courbe U = f (I) du générateur Photovoltaïque Montage de mesure. A Lampe Halogène V 4 x Rhéostats en série -3000Ω -300Ω -50Ω -10Ω Générateur Photovoltaïque Mesurer la distance La charge doit permettre de faire varier le courant de 0 à Imax. Pour cela, on utilisera 4 rhéostats en monté en série. Exemple : 10Ω/10A pour «i(a)» variant de 1,2 à 1,5A + 50Ω/5A pour «i(a)» variant de 0.9 à 1,2A + 330Ω/2,2A pour «i (A)» variant de 0,7 à 0.9A Ω/0,7A pour «i(a)» variant de 0,07 à 0,7A. La tension max. sera mesurée à vide. Eclairer le panneau avec le projecteur halogène 500W. Les mesures se feront pour 2 éclairements: «phare halogène» à 1 mètre minimum puis à 2 mètres. Déterminer les valeurs maximum en courant et en tension: Icc et Vco page n 3/7

4 Tableau de mesures. (exemple ci-dessous) Attention L enseignant doit être présent pendant les relevés. Le changement de calibre de l ampèremètre est délicat. Attention «à ne pas faire de mesure sous 6V au générateur». (Au soleil la panneau peut fournir jusqu'à : 1,5A) U rhéostat I générateur 17 V 10 ma 13.5V 80 ma Mini «6 V» 150 ma Tracer la Courbes U=f(l) Reporter sur les caractéristiques maximales du panneau: U=f(i) avec des couleurs différentes pour chaque éclairement. Indiquer sur ces caractéristiques le point de fonctionnement optimal, c'est à dire celui pour lesquels les cellules délivrent la puissance maximale. Exemple de courbe à obtenir. U (v) 17V Point de fonctionnement 13.5V 6V I (A) 150 ma 1.2. Relever de la courbe U=f(E) à vide (E étant l éclairement). (Si l'on dispose d'un luxmètre ou la distance «lampe-générateur»). Que constatez- vous lorsque l'on occulte partiellement le panneau solaire? Que peut-on dire de l influence de l'éclairement sur la tension? 2006 page n 4/7

5 V Générateur Photovoltaïque Mesurer la distance Lampe Halogène 500W 1.3. Courbes P=f(U). A partir des relevés U=f(l), établir les caractéristiques P=f(U). Pour quelle valeur de la tension obtient-on la puissance maximale. Que peut-on dire de la puissance P par rapport à E? 1.4. Résistance interne équivalente. Déterminer la résistance interne du panneau solaire pour U=12V. Expliquez votre démarche. 2 Etude du régulateur. Remplacer la batterie par une alimentation continue variable dont on fera varier la tension de sortie de 10 à 16 volts pour simuler plusieurs cycle de charge et décharge. Relever les tensions qui permettent à l'interrupteur de sortie du régulateur de s ouvrir ou de se fermer. Tracer le cycle d'hystérésis (état de l'interrupteur fonction de Ubatt) page n 5/7

6 3 Performances de l équipement. Relever par une méthode de votre choix le temps d éclairement obtenue (de l ampoule associé). (batterie préalablement chargé). Comparer votre mesure à la durée théorique calculé en fonction de la charge théorique de la batterie. 4. Performance globale tu panneau solaire, Mesure de la Constante ( Puissance par mètre carré) du générateur solaire. Déterminer à l aide de «internet» ou de la documentation disponible, la Puissance maximale fournie par le rayonnement solaire et par mètre carré de surface pour notre latitude en période hiver et été. Par une méthode de votre choix déterminer le rapport puissance fournie par le générateur et par mètre carré de surface de générateur photovoltaïque. Donner le rendement global de cet équipement. Puissance utile du générateur sur puissance maximale disponible solaire. Comparer au rendement théorique proposé par le constructeur. 6 Effet de l inclinaison la source de lumière (soleil) par rapport au générateur. Régler un point de fonctionnement à 13.5V Déterminer par un méthode de votre choix l effet de l orientation du panneau solaire par rapport à la source de lumière (soleil). Exemple d inclinaison possible du générateur par rapport au sol : vertical donc à 90, 60, 45, 30. Valider la position correspondant à notre latitude page n 6/7

7 7 Conclusions. Utilisations Maintenance Mise en oeuvre etc... B 2 ième Partie: Etude Economique Vous comparez le générateur photovoltaïque à un autre système alimenté par un réseau EDF en 230V alternatif. (Veiller à la spécificité du lieux). 8 Aspect financier Chercher : - Le prix du panneau solaire. - Donner le prix de revente de l électricité à EDF. 9 Bilan énergétique Donner l énergie produit par le panneau solaire sur une année sachant que : Le panneau ne fonctionne : 6 heures par jour du mois de mars au mois d octobre en pleine puissance et 4 heures en ½ puissance. Les autres mois de l année le panneau fonctionne : 3 heures en pleine puissance et 2 heures en ½ puissance. 10 Amortissement de l équipement (On néglige la pose de la ligne EDF pour le calcul). Donner la rentabilité du panneau sur un an. Donnez la durée de vie du panneau solaire. En combien d année l installation devient rentable (pour un site non isolé). 11 Eco-gestion Démontrer l effet bénéfique sur l environnement de l usage de panneau solair Photovoltaïque. Quelle est la durée de vie d un équipement? Comment le recycler? Quel est l effet par rapport à l émmission de CO page n 7/7

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