Instrumentation en Milieu Isolé - Alimentation - combinaison des deux énergies

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1 Instrumentation en Milieu Isolé - Alimentation - Energie solaire et pile à combustible, combinaison des deux énergies L. Darras, C. Aubert Institut des Sciences de la Terre Grenoble, France

2 Certains sites en milieu isolé, soit dans un milieu boisé, soit sur une face exposée Nord peuvent utiliser de l énergie solaire, mais insuffisante pour une totale autonomie, et l ajout de panneaux solaires n y changeront rien. Contexte: Energie solaire insuffisante. Energie éolienne inutilisable Besoin d autonomie totale. 2

3 Le choix est d utiliser une pile à combustible EFOY PRO Avantages : Possibilité de configuration des seuils de tension de mise en route et d arrêt de la pile. Mise en route automatique de protection hors-gel de la pile à 3 C. Possibilité de suivi de fonctionnement de la pile par RS232 Solution : Pile à combustible pour ne charger la batterie que si besoin. PRO600-2A, PRO A ou PRO A Bidon 5l, 10, ou 28l. 3

4 Le matériel à alimenter est connecté comme au régulateur solaire sur sa sortie Application. La batterie est connectée à la fois au régulateur, et à la pile à combustible. La pile à combustible est configurée pour se mettre en route lorsque la tension est infèrieure à 11.5V, et s arrêter à 13.5V. Possibilité de superviser le fonctionnement de cette alimentation via les ports RS232 de la pile et du régulateur. Combinaison des deux énergies: Connexion alimentation solaire standard. Pile à combustible reliée directement à la batterie. Régulateur IVT SCD 12V RS232 Applications 4

5 Le régulateur solaire IVT SCD est connecté à l enregistreur par un port RS232. La pile à combustible est connectée à l enregistreur par un port RS232. Les températures internes et externes sont enregistrées via une sonde de température PT100 reliée sur un port analogique de l enregistreur. Les tensions des panneaux solaires et des batteries sont enregistrées via leur connexion sur un port analogique de l enregistreur. Régulateur IVT SCD VSol VBat T Ext T Int Pile à combustible EFOY PRO RS232 Datalogger Controlord Gigalog S RS485 Utilisation d un enregistreur Gigalog S Enregistrement des données : USB Pile à combustible par liaison série. Régulateur solaire par liaison série. Tensions et températures par mesures analogiques. 5

6 A partir des fichiers journaliers récupérés par télétransmission toutes les nuits des données de la veille, et par des scripts écrits en python : Transformation des données brutes au format CSV. Présentation des données au format CSV. De la pile à combustible Du régulateur solaire. Des mesures analogiques. Format CSV pour la pile à combustible : date,battery_voltage(v),output_current(a),operation_time(h),operating_state,operating_mode,cumulative output energy,error_state,cartbridge_level T00:20:00+00:00,12.30,0.00,391.6,auto off,auto,4186.7,no error,cartridge level above sensor or no sensor T05:50:00+00:00,12.29,0.19,391.7,freeze protection,auto,4186.9,no error,cartridge level above sensor or no sensor Format CSV pour le régulateur solaire : Date,voltage(V),current(A),temperature(C),minvoltage(V),maxvoltage(V),mincurrent(A),maxcurrent(A) T12:00:00+00:00,11.86,1.6,32,11.73,11.93,0.1, T12:15:00+00:00,11.82,0.4,33,11.77,12.05,0.1,4.1 Format CSV pour mesures analogiques : Date,TempExt,TempAcq,TempAlim T00:00:00+00:00,8.8,10.2, T00:10:00+00:00,8.7,10.1, T00:20:00+00:00,8.6,10.0,11.8 6

7 Représentation de données de même unité sous une même courbe pour une visualisation facile des données. Visualisation des données.courbes Tensions Courbes Courants de charge. Courbes Températures Etat de fonctionnement de la pile. 7

8 Points forts : Mise en route automatique de la pile en cas de nécessité. Mémorisation de l historique de fonctionnement des sources d énergies pour post-traitement., et maîtrise des conditions de mise en route de la pile (Tension faible ou protection hors-gel) Possibilité de modifier à tout moment par télé-transmission les paramètres de réglage de tensions basse et haute. Visualisation rapide en cas de niveau de combustible faible. Points faibles : Durée de fonctionnement de la pile limitée, et l autonomie n est pas complètement totale puisqu il faudra changer de bidon de combustible. La pile doit être placée dans une caisse thermiquement isolée pour ne pas que la pile utilise du combustible majoritairement pour une protection hors-gel. Conclusion 8