Le générateur solaire photovoltaïque
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Le générateur solaire photovoltaïque en pratique. |
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Le générateur photovoltaïque.
Un panneau solaire photovoltaïque produisant du courant continu (DC) que les batteries peuvent stocker et restituer sous cette forme, pour utiliser des appareils électriques destinataires fonctionnant avec du courant alternatif (AC) au sein d’un générateur photovoltaïque, il faut employer un convertisseur DC / AC (onduleur).
Les équipements destinataires sont eux les appareils électriques que l’on souhaite alimenter à toute heure du jour ou de la nuit avec le générateur photovoltaïque et qui, sauf impératif sérieux, doivent être soit adaptés à la technique photovoltaïque soit être très économes énergétiquement.
Le système photovoltaïque est lui l'ensemble du générateur photovoltaïque (panneau solaire, batterie, régulateur de charge décharge, câblage) et des équipements destinataires. Il est dimensionné de manière à assurer la continuité de la fourniture d’énergie avec des conditions météorologiques variables.
Les seules servitudes d’un générateur photovoltaïque sont de maintenir la demande énergétique au niveau de celle qui a servi à son dimensionnement et de ne pas lui connecter certains appareils énergétivores (lampes à incandescence, radiateur et cuisinière électrique…). La production de froid (réfrigérateur, congélateur) faisant appel à des appareils ultra économes en énergie et le chauffage, production d’eau chaude, cuisson étant assurés par d’autres moyens.
L'installation d'un générateur solaire photovoltaïque élémentaire est très simple à réaliser. Il suffit de fixer les panneaux solaires préalablement occultés sur leur châssis orienté au sud (si hémisphère nord), de relier le régulateur de charge et les équipements destinataires (éteints) à la batterie, de coupler les modules au régulateur et de les découvrir.
La fourniture d'énergie est alors immédiatement gérée par le régulateur et le système photovoltaïque est en ordre de fonctionnement.
12, 24 ou 48 Volts DC / 230 ou 380 Volts AC, autonomes et hybrides.
Les utilisations communes des générateurs photovoltaïques sont classiquement subdivisées en courant continu (12, 24 ou 48 Volts DC) et en courant alternatif produit par un convertisseur (230 Volts AC monophasé ou 380 Volts AC triphasé). Dans certains cas, on ajoute une autre source d’énergie d’appoint au système photovoltaïque, on parle alors de système hybride. La mise en route de cette source auxiliaire
peut être soit manuelle, soit déclenchée par le régulateur ou par le convertisseur munis d'un dispositif d'asservissement.
Loin du réseau électrique, la technique photovoltaïque satisfait couramment les besoins énergétiques à l’échelle d’une famille (générateurs individuels qu’ils s’adressent à un usage en électrification rurale ou en loisirs), d’une communauté (générateurs pour électrification villageoise, pompage d’eau) et d’une entreprise (générateurs pour infrastructures industrielles).
générateur hybride.
générateur autonome DC / AC.
générateur autonome DC.
Le convertisseur DC / AC.
Forme d’onde.
La recherche de destinataire et puissance minimale détectée.
Les onduleurs diffèrent par la forme d’onde du courant électrique qu’ils délivrent : carrée, sinus reconstitué, sinus… La forme sinusoïdale étant la norme habituelle de l’électricité fournie par le réseau électrique. Les onduleurs à onde « non sinus » génèrent des harmoniques qui peuvent endommager dans les cas extrêmes certains appareils électriques exigeants et occasionnent toujours une surconsommation énergètique.
Un convertisseur ne doit être couplé directement à la batterie que s'il est muni d'un dispositif anti-décharge profonde, à défaut il faut le relier au régulateur. Dans le premier cas, la puissance disponible est limitée par l'onduleur lui-même tant que la tension de la batterie est suffisante alors que dans le deuxième cas, elle est limitée par le courant maximal de décharge du régulateur.Un convertisseur DC / AC peut être couplé soit au régulateur soit directement à la batterie, il doit alors être muni d'un dispositif anti-décharge profonde.
Dans le premier cas, la puissance disponible est limitée par le courant maximal de décharge du régulateur alors que dans le deuxième cas, elle est limitée par l'onduleur lui-même tant que la tension de la batterie est suffisante.
La protection anti-décharge profonde de la batterie.
Un convertisseur allumé consomme de l’énergie même si aucun équipement ne lui est raccordé. l’idéal est que l’onduleur s’enclenche automatiquement dès qu’un appareil électrique lui est branché ; c’est cette fonction qui est assurée par la recherche de destinataire connecté.
Elle permet de maintenir au minimum la consommation électrique du convertisseur pendant le laps de temps où aucune puissance n’est appelée, et d’autoriser la continuité de fonctionnement, comme par exemple dans le cas d’un réfrigérateur.
Pour assurer cette fonction, l’onduleur applique périodiquement une impulsion d'essai à sa sortie et mesure la puissance extraite. Si aucune puissance n’est demandée, l’onduleur commute en mode stand-by et si un courant est appelé, il fournit immédiatement le courant voulu.
Le rendement maximal.
L'efficacité maximale des onduleurs est, en général, de 80 à 95 % et ceci au meilleur point de fonctionnement du convertisseur par rapport à sa charge.
courbe générale du rendement des convertisseurs DC à AC
branchement d'un convertisseur muni de la protection anti-décharge profonde.
La puissance maximale admissible : facteur de surpuissance.
Le dérating thermique
Pour la brève durée du démarrage, les appareils inductifs, écrans cathodiques, moteurs électriques... nécessitent une puissance multiple de leur puissance nominale. Il est nécessaire de choisir un convertisseur disposant d'une réserve de puissance suffisante.
L'efficacité maximale des onduleurs est en général spécfiée à une température de 25°c.
Le cos Ø.
Les appareils électriques inductifs exigent du convertisseur une puissance délivrée supérieure à celle effectivement absorbée. La quantité cos Ø (généralement indiquée sur les plaques signalétiques) représente la partie de la puissance totale délivrée par un convertisseur qui est utile au fonctionnement du destinataire.
courbe générale du rendement en fonction de la température
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