Installation photovoltaïque et éolienne autonome (charge de batterie rétrocession réseau)

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1 Installation photovoltaïque et éolienne autonome (charge de batterie rétrocession réseau) (de gauche à droite) Rétrocession sur Réseau: LEROY Nicolas Stockage sur Batteries: MARCHAL Rémy DELPLACE Guillaume

2 Notre TP consiste à poursuivre les travaux visant à faire débiter une éolienne en parallèle avec des panneaux solaires dans des batteries 12V. Puis par le biais d'un onduleur convertir le 12v en 230V AC. Voici comment se sont décomposés nos travaux au cours de ce module: Séance 1 _Lecture du rapport des élèves de 2nde année _Analyse du fonctionnement des maquettes Séance 2 _Mise en place des diodes d anti-retour pour empêcher les panneaux solaires d alimenter l éolienne et vice versa _Repérage des câbles des panneaux solaires + éolienne Séance 3 _Branchement des câbles éolienne + panneaux solaires (passages tuyaux) _Mise à la terre de toutes les masses Séance 4 _Pose des étiquettes _Vérification du serrage de tous les écrous Séance 5

3 _Changement du régulateur de base par un régulateur avec afficheur numérique _Test de la tension débitée par l'éolienne et les panneaux solaires _Test de la tension débitée par les batteries _Réparation de l'afficheur du courant en provenance des batteries (établissement du contact) _Test de la tension AC en sortie du convertisseur + visualisation à l'oscilloscope _Pose des schémas électriques des maquettes *************** Au cours de ce module d' Apprendre Autrement notre but est de poursuivre les travaux des 2nde années visant à stocker convertir et faire débiter une éolienne en parallèle avec une série de panneaux solaires. Nous avons donc tout d'abord pris connaissance du rapport des 2nde années afin de comprendre et d'étudier au mieux le fonctionnement du système. Le premier problème constaté dans le fonctionnement de la maquette stockage sur batterie était la possibilité pour les batteries d'alimenter l'ensemble éolienne & panneaux solaires. Ceux ci pouvaient également s'alimenter l'un l'autre, si absence de vent ou de luminosité suffisante. Pour résoudre ce problème la mise en place des diodes anti-retour s'imposait entre les sources d'énergie et le régulateur de charge. Par la suite afin d'affecter la série 1 de panneaux solaires à la maquette de stockage sur batteries et les séries 2 & 3 à celle de rétrocession réseau, il nous à fallu repérer parmi les câbles qui descendaient dans l atelier, l affectation des panneaux auxquels ils correspondaient. Pour cela nous sommes allés sur le toit court-circuiter un à un les panneaux ce qui nous à permis grâce à trois voltmètres en sortie (dans l'atelier) de repérer l'affectation de chaque câble au niveau

4 de nos deux maquettes. Le quatrième câble était donc par élimination celui de l'éolienne. Après avoir repéré la correspondance des câbles, il nous a fallu les brancher ; ainsi sur la photo ci dessus les deux câbles branchés sont ceux de l'éolienne et de la série 1 de panneaux solaires. Quant aux deux câbles qui remontent le long de la carcasse, il s'agit de ceux qui se dirigent vers le montage de rétrocession réseau via un tube que nous avons installé. Nous avons donc connecté ces câbles d'apports énergétiques et relié les masses à la carcasse des maquettes et mises en commun. Ensuite nous avons collé les étiquettes pour une meilleure compréhension de l'usager à l'aide de ruban adhésif double face. Stockage sur batteries : Rétrocession réseau : Ci dessus les batteries en question Ancien Régulateur Ci-contre le montage de rétrocession (à gauche) et celui de stockage sur batteries (sur la

5 Rapport de AA2 droite) Nous avons changé le régulateur par celui situé sur le montage de stockage sur batterie (régulateur numérique en noir). Ensuite nous avons vérifié le serrage de tous les écrous ainsi que toute la connectique avant de procéder aux essais. Nous avons donc testé la tension débitée par l'éolienne et les panneaux solaires ; d'abord indépendamment puis réunis. Nous avons également testé la tension débitée par les batteries et c'est alors que nous nous sommes rendu compte de l'absence de fonctionnement de l'ampèremètre des batteries. Fort heureusement ceci n'était dû qu'à un mauvais contact que nous nous sommes empressés de rétablir en changeant les rondelles aux bornes de l'afficheur (les anciennes, plates, ne faisaient pas contact). Tension AC en sortie du convertisseur Nous avons ensuite testé et visualisé la tension AC en sortie du convertisseur à l'aide d'un isolateur de tension et de l'oscilloscope. Il ne s'agit pas là d'une tension parfaitement sinusoïdale, en effet cela se produit car l'onduleur est indépendant du réseau. Pour finir nous avons posés les schémas électriques sur les maquettes, ceux ci étant visibles sur les photos page précédente. Pour la maquette de rétrocession réseau son fonctionnement est simple : les séries 2 & 3 de panneaux solaires sont reliés en parallèle et alimentent l'onduleur de rétrocession réseau. Celui ci se base sur le réseau pour lui fournir une tension convertie similaire. En sortie la maquette dispose d'un compteur d'énergie pour calculer l'énergie renvoyée sur le réseau.

6 En conclusion ce TP nous aura permis d'apprendre le principe de fonctionnement (à modèle réduit certes) de deux énergies renouvelables en pleine extension ce dont nous sommes très heureux. Cela nous aura permis de connaître les différents éléments du capteur d'énergie jusqu'à sa rétrocession sur réseau. Les supports d instrumentation L onduleur de rétrocession Cette maquette doit renvoyer l énergie produite par les panneaux solaires sur le réseau. Pour ce faire, un onduleur de rétrocession associé à différents éléments de protection permet d assurer la sécurité des personnes et des constituants. L'installation photovoltaïque est capable de rétrocéder une puissance de 250 watts. Pour ce faire nous disposons : - d un onduleur de rétrocession de 250 watts de la marque Gridfit.

7 -de panneaux solaires du type FEE : -puissance crête : 12 watts -courant en charge : 0.75 ampères -courant de court-circuit : 0.90 ampères -tension de circuit ouvert : 22 volts On a donc : 250W demandé 12W fourni = 20,833 panneaux solaires On obtient ainsi 21 panneaux, avec une marge de sécurité comte tenu des salissures, prendre 24 panneaux pour l installation de rétrocession réseau. Les constituants du système sont les suivant : -un onduleur synchrone 24Volts DC- 230Volts AC 50Hz -un compteur d énergie monophasé de la marque ULYS -un disjoncteur magnétoélectrique 16 Ampères

8 -un ampèremètre indiquant le courant des panneaux solaires - fiches bananes femelles (points de mesures) Points de mesures Description de l installation : Arrivée des panneaux solaires et points de mesures Disjoncteur magnétoélectriqu e calibre 16 A Ampèremètre 20 A Onduleur synchrone : 24Volts DC/230 Il mesure le courant total provenant des panneaux solaires. Compteur d énergie Mesure la puissance retransmise Retour réseau et points de mesures

9 Explication du système : Il y a 6 panneaux solaires branché en parallèle. Pour ce système il y a 4 groupes de 6 panneaux, ce qui donne au total les 24 panneaux solaires nécessaires à l onduleur. Cet onduleur à besoin d une alimentation de 24 volts. Il y a donc en parallèle 2 groupes de panneaux. Ces 2 groupes de panneaux sont mis en série avec les 2 autres groupes de panneaux : on obtient donc bien une tension de 24 volts. La mise en série des panneaux se fait sur la maquette. Le disjoncteur de départ protège les groupes panneaux, un ampèremètre est placé en amont des systèmes d utilisation afin de visualiser le courant fourni par les panneaux solaires. Pour obtenir cet ampèremètre il faut utiliser un shunt 20A/100mV. shunt 20A/100mV Le système de renvoi au réseau est équipé d un compteur d énergie, celui-ci permettra de d indiquer la quantité d énergie renvoyée sur le réseau de l IUT. Pour le relier, il suffit de brancher des câbles sur les bornes de la maquette signalées par l étiquette réseau et sur les bornes d alimentation des tables du laboratoire d électrotechnique. La section maximale des conducteurs de l installation est de 2,5 mm² car il y a 24 panneaux solaires soit un courant égal à 12x0,75=10,8A. En se prenant une densité de courant de 4 à 5 A/mm², on obtient une section de 2,16 mm² soit 2,5mm² en valeur normalisé. La section des conducteurs est la même sur toute la maquette.

10 Schéma électrique du système :