Le SPS et ses applications

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1 Le SPS et ses applications

2 Les TP réalisables (Energies renouvelables, électronique/électrotechnique, mécanique, informatique) TP liés au fonctionnement TP liés à la conception Le masque solaire. (Qu est-ce que la course du soleil, faire un relevé de site). Simulation de production. (simulation de production en fonction du lieu, de la météo, des ombrages, de l orientation et de l inclinaison de la centrale). Technologie de capteurs. (simulations avec différentes technologies de capteurs: amorphe, silicium monocristallin ). Travail sur la cellule. (mesure des courants/tensions, Voc, Icc, recherche de MPP, recherche de chute de puissance en fonction de l angle d irradiation). Les systèmes suiveurs. (capteur mobile mono-axe : azimut, capteur mobile mono-axe: hauteur, capteur mobile bi-axe). Bilan énergétique. (Analyse sur systèmes raccordés réseau, systèmes autonomes, dimensionnement, rendements, extrapolation sur capteurs thermiques). Mécanique. (Calcul du Bras azimut). Informatique. (travail sur les tourelles, programmation d un système suiveur mono-axe, bi-axe en détection de chute de courant, ou sur tripode en comparatif).

3 Le principe du SPS Le simulateur est un principe de simulation basé sur la mesure physique du rayonnement solaire reproduit en laboratoire. Entièrement piloté cet appareil permet de recréer sur un cycle court et de façon répétitives des conditions d ensoleillement sous quelques latitudes que ce soit en intégrant les conditions météorologiques. Simple, ludique, et d une utilisation intuitive il est l outil idéal pour apprendre, simuler et sensibiliser.

4 Le principe du SPS Moteur azimut Bras azimut Lampe Cellule solaire Obstacle Bras hauteur Ombrage Porte échantillon Moteur hauteur Tourelle interchangeable Interface de test

5 L encombrement du SPS Composition du kit: Un simulateur. Un plateau porte échantillon. Un arbre (obstacle échelle HO). Une tourelle équipée. Une cellule amorphe calibrée. Une cellule Monocristalline calibrée. Une lampe calibrée. Un câble d alimentation. Un câble USB. Une licence d exploitation.

6 Maison échelle HO (1/87) Les options (Plug & Play) Elle permet essentiellement de faire de la sensibilisation, aux phénomènes d orientation et d ombrage pour des centrales solaires intégrées sur des habitations. Elle est plus destinée à expliquer le phénomène qu à le mesurer, et sert surtout aux architectes, et centre info énergie. La tourelle équipée La tourelle équipée est l équipement de base fournie avec le SPS pour l éducation nationale. Elle équipe les systèmes destinés aux bureaux d études et centre info énergie. Elle est motorisée et est contrôlée par la carte intégrée au SPS, et permet, de faire des mesures avec une position de capteur fixe, ou suiveur (mono ou biaxe). La tourelle autonome Plus technique, La tourelle autonome est identique à la tourelle équipée, à la différence que celle-ci possède son propre microcontrôleur! Spécifiquement développée pour l éducation nationale cette version de tourelle offre plusieurs avantages. Les moteurs de cette tourelle sont programmables par les professeurs et étudiants. Entièrement ouverte, vous pourrez ainsi développer vos propres suiveurs.

7 Intensité lumineuse l Sélection de ville l Technologie de capteur l Pondération météo l Surface de centrale l Puissance du générateur l L interface logiciel I réglage azimut capteur I réglage hauteur capteur I Graphique U et I Lancer les simulations l Mode: jour Mode: mois Mode: année Mode: avancé

8 I] Le masque solaire. A) Qu est-ce que la course du soleil.

9 I] Le masque solaire. B) Faire un relevé de site. Hauteur ( ) Hauteur ( ) Azimut ( ) Azimut ( )

10 II] Simulation de production. A) simulation de production en fonction du lieu et de la météo. Faire des simulations en conditions identiques sur différentes villes. Retracer, ou vérifier la carte de gisement solaire en France. Source:

11 II] Simulation de production. B) simulation de production en fonction de l orientation et l inclinaison de la centrale. Faire des simulations sur une même ville en faisant varier l orientation et l inclinaison des capteurs. Retracer, et déterminer l orientation optimale Retracer, et déterminer l inclinaison optimale

12 II] Simulation de production. C) simulation de production en mode perturbé (avec des ombrages) Mettre des ombrages sur le plateau. Faire plusieurs simulations Avec des ombrages à différentes positions, et vérifier en mode jour et annuel Leurs influences. Faire la corrélation avec le masque solaire vu précédemment.

13 III] Technologie de capteur. A) Simulation avec différents technologie de capteurs. Grâce à son porte échantillon magnétique, vous pouvez tester tout type de cellule à votre convenance. Cellule amorphe calibrée Cellule monocristalline calibrée Reprendre les protocoles précédents pour chaque cellule.

14 IV] Travail sur la cellule. A) Mesure des courants/tensions Icc et Voc, recherche de MPP. Montez sur la tourelle la cellule de votre choix (fournie ou non par Freevolt) Max de Puissance Oter la résistance de charge, et la remplacer par une boite à décade. Faire varier R(Ω) pour trouver le MPP. UMPP Lecture directe de U et I, ou passer par l interface graphique. IMPP Déterminer le maximum de puissance pour une cellule solaire (MPP)

15 IV] Travail sur la cellule. B) Recherche de chute de puissance en fonction de l angle d irradiation. Montez sur la tourelle la cellule de votre choix (fournie ou non par Freevolt) Relever U et I en fonction de l angle d irradiation Aller dans le mode avancé: Faire varier l angle de la lampe par rapport à la cellule. Faire quelques recherches de MPP sous différents angles. Conclure sur le mode de fonctionnement d un onduleur. Tracer P en fonction de l angle

16 V] Systèmes suiveurs. B) capteur mobile mono-axe : azimut. Faite des simulations en capteur fixe et suiveur. Montez la tourelle autonome sur le SPS Comparez Charger le programme Suiveur azimut

17 V] Systèmes suiveurs. B) capteur mobile mono-axe : hauteur. Faite des simulations en capteur fixe et suiveur. Montez la tourelle autonome sur le SPS Comparez Charger le programme Suiveur Hauteur

18 V] Systèmes suiveurs. C) capteur mobile bi-axe : azimut + hauteur. Faite des simulations en capteur fixe et suiveur. Montez la tourelle autonome sur le SPS Comparez Charger le programme Suiveur azimut + hauteur

19 VI] Bilan énergétique. A) Analyse sur système raccordé réseau. Kwh Comparatif entre besoin énergétique annuel et production solaire. Courbe de consommation Comparatif Pic de consommation journalier et production solaire. Déficit Surproduction Déficit Courbe de production Compensation Puisage réseau

20 VI] Bilan énergétique. B) Analyse sur systèmes autonomes. Kwh Besoin énergétique Surproduction Courbe de production Compensation par stockage batterie lors de périodes de surproduction Déficit Déficit

21 VI] Bilan énergétique. C) Extrapolation sur capteur Thermique. Besoin énergétique Thermique Kwh Courbe de production Capteur incliné à 40 Courbe de production Capteur incliné à 90 Déficit Surproduction Déficit

22 Les TP praticables (Energies renouvelables, électronique/électrotechnique, mécanique, informatique) TP liés à la conception Mécanique. (Calcul du Bras azimut). Informatique. (travail sur les tourelles, programmation d un système suiveur mono-axe, bi-axe en détection de chute de courant, ou sur tripode en comparatif).

23 I] Mécanique. Les TP liés à la conception A) Calcul sur bras azimut. éclaté Entrainement Bras

24 I] Mécanique. Les TP liés à la conception A) Calcul sur bras azimut. Centre de gravité Réducteur 1:5 Masse = 474 grammes Axe de rotation Calculer le contrepoids nécessaire pour entrainer le bras avec le moteur spécifié. Calculer la force minimale du moteur pour entrainer le bras sans contrepoids

25 II] Informatique. Les TP liés à la conception A) Programmation d un système suiveur mono-axe, bi-axe. Servomoteur Azimut (entrainement indirect) (réducteur :2, avec inversion de sens de rotation) Servomoteur Azimut (entrainement direct) Tension de seuil Courbe de la variation de U en fonction d angle d incidence du spot lumineux (vu en TP travail sur la cellule) Programmer la Tourelle en mode suiveur: Mono-axe en azimut. Mono-axe en hauteur. Bi-axe. Programmation sur ATMEGA 328. Autoalimenté par le port USB.

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