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Energie Solaire - Conception Et Dimensionnement D'Un Système Photovoltaïque!

Energie solaire - Conception et dimensionnement d'un système photovoltaïque!

Enquête sur la consommation d'électricité - Wh / jour

Enquête système

  • Item

Appareil /

Ampoule

Confortable

La tension

(V

Pouvoir

(W)

Utiliser

(h / jour)

La consommation

(Wh / jour)

01

02

03

04

05

06

07

08

09

10

Charges CC

AC Charges

Pertes en

inverseur

Total

Instructions pour effectuer l'exercice

Le but de cet exercice est de concevoir un petit système photovoltaïque isolé pour une résidence ou une école.

Vous pouvez choisir les charges et les appareils qui seront alimentés par le système photovoltaïque (au moins 5 appareils / lampes).

Lors du choix des charges, il est nécessaire de prendre en compte les limites des systèmes photovoltaïques pour répondre aux charges à forte consommation telles que les douches, les fers à repasser, les fours, les moteurs mais également les réfrigérateurs à faible rendement.

Instructions pour remplir le tableau

Le tableau a pour objectif de déterminer les données de base des charges à alimenter:

- Appareil / Lampe - Indiquez les appareils électriques qui seront alimentés par le système (téléviseur, lampe, radio, magnétoscope, antenne parabolique, pompe à eau, réfrigérateur, etc.).

- Pièce - Notez la pièce ou l'emplacement où l'appareil sera installé (cuisine, chambre à coucher, salle de bain, espace extérieur, etc.).

- Tension - Définissez la tension électrique de l'appareil (12 V CC ou 120 V CA).

- Watts - Spécifiez la puissance nominale de l'appareil. Vous devez utiliser des lampes fluorescentes (9W compactes, 16 ou 32W tubulaires, etc.), des téléviseurs à faible puissance (idéalement inférieurs à 50W), etc.

- Utilisation (h / jour) - Déterminez le nombre moyen d’heures quotidiennes pour une utilisation efficace de l’appareil.

- Consommation (Wh / jour) - Calculez la consommation d'énergie moyenne quotidienne de l'appareil. Il suffit de multiplier la puissance de l'appareil par le nombre d'heures d'allumage par jour.

Charges CC et CA: Calculez les totaux séparés de toutes les charges en CA et en CC.
- Tension (V): Notez les tensions respectives en courant continu et alternatif.
- Alimentation (W): Ajoutez séparément l'alimentation CC et CA de chaque unité.

Perte de l'onduleur: dépend des caractéristiques de l'onduleur et du mode de fonctionnement.
- Consommation (Wh / jour) - Considérez 20% de la consommation totale des charges AC.

Total:
- Consommation (Wh / jour): Ajoutez les charges des charges en DC, AC et les pertes dans l'onduleur.

Exemple: Il a été défini que la résidence aura:
- 1 lampe fluorescente de 20 W, 12 V dans la cuisine fonctionnant 3 h par jour.
- 1 télévision de 50 W, 120 V dans la chambre, branchée 3 h par jour.

Dans l'exemple, le tableau serait rempli comme suit:

Enquête système

  • Item

Appareil / lampe

Confortable

Tension (V

Puissance (W)

Utilisation (h / jour)

Consommation (Wh / jour)

01

Ampoule

Installations de cuisine

12 cc

20

3

60

02

Télévision

Chambre

120 ca

50

3

150

Charges CC

12 cc

20

60

AC Charges

120 ca

50

150

Pertes sur l'investisseur

30

Total

240

2. Dimensionnement de l'équipement du système
2.1. Banque de batteries - Ampère. heure
2.2. Générateur Photovoltaïque - Watt Peak
2.3. Contrôleur de charge - Ampère
2.4. Onduleur - Watt

3. Schéma de principe du système photovoltaïque
Sur la base des calculs effectués, tracez un schéma électrique du système montrant tous les composants dimensionnés.
L'entrée CC de l'onduleur doit être connectée directement à la batterie.

Energie solaire - Conception et dimensionnement d'un système photovoltaïque!: dimensionnement

Instructions de dimensionnement de l'équipement du système

Il faudrait envisager de rendre la production d’énergie compatible (en fonction de l’emplacement et de la zone des modules) et des besoins en énergie de la charge dans certains niveaux de fiabilité et de coût.

2.1. Banque de batteries - Ampère.hora - Calcule la capacité du groupe de batteries en tenant compte de la consommation et de la fiabilité requises par le système.

Cette capacité en Ah est calculée à l'aide de l'une des deux expressions ci-dessous (considérons celle qui donne la plus grande capacité):

Energie solaire - Conception et dimensionnement d'un système photovoltaïque!: conception

Consommation totale (Wh / jour): Supprimer du tableau Enquête sur la consommation d'électricité.

Autonomie (jours) Prévoir une période sans ensoleillement de 3 à 5 jours en fonction du climat local et de la fiabilité souhaitée.
Normalement, dans les résidences, il fonctionne avec 3 jours, dans les systèmes de télécommunication avec 5 jours.

Tension de la batterie: 12 V (dans les très grands systèmes, il est recommandé d'utiliser 24 V).

Profondeur de décharge à la fin de l'autonomie (pu) - 0,6 (des décharges plus profondes signifient une durée de vie de la batterie plus courte et un investissement initial plus faible).
Lorsque vous utilisez des batteries automobiles au lieu de piles fixes (recommandé), prenez en compte 0,5.

Energie solaire - Conception et dimensionnement d'un système photovoltaïque!: conception

Consommation totale (Wh / jour): Supprimer du tableau Enquête sur la consommation d'électricité.

Tension de la batterie: 12 V (dans les très grands systèmes, il est recommandé d'utiliser 24 V).

Profondeur de décharge à la fin de chaque nuit (pu / jour) - Maximum 0,20. Des valeurs plus faibles augmentent la durée de vie de la batterie: 0,15 (durée de vie de 5 ans) à 0,20 (durée de vie de 4 ans).
Avec les batteries automobiles, utilisez des valeurs plus petites.

2.2. - Pour la conception du générateur photovoltaïque, l'expression suivante doit être utilisée:

Energie solaire - Conception et dimensionnement d'un système photovoltaïque!: conception

Puissance minimale du générateur (Wp): Puissance minimale totale de l'ensemble du module requise pour produire l'énergie demandée par la charge.

Consommation totale (Wh / jour): Supprimer du tableau Enquête sur la consommation d'électricité.

Heures équivalentes de plein soleil (heures / jours):

Cela dépend de la latitude et du niveau de nébulosité de l'endroit.

Considérez le niveau moyen du mois le plus critique dans le plan choisi pour installer les modules.
Le module devrait avoir une pente qui favorise le pire mois.

Pensez entre 3,5 et 5 heures / jour de plein soleil pour le mois le plus défavorable, en fonction du lieu choisi.
Ces données peuvent être recherchées sur le site Web cresesb.cepel.br.

Pour le sud du Brésil, il est considéré entre 3,5 et 4.
Au nord-est entre 4 et 5.

Facteur de perte Fpp-Power: 12 V / Vmp = 0,69; Cela est dû au fait que la tension de la batterie (12 V) est inférieure à la tension maximale du module à utiliser (Vmp = +/- 17,4 V pour les modules Kyocera 87 Wp dans les systèmes 12 V).
Ces pertes peuvent être réduites grâce à l'utilisation d'un contrôleur de charge doté d'un suivi d'énergie maximal.

Fps-perte et facteur de sécurité: Prendre en compte la réduction de la génération de modules due à la tolérance dans la fabrication, la température de travail, la poussière, la dégradation, les ombres, les désalignements ainsi que les pertes électriques dans la batterie, dans le contrôleur, dans l'installation ainsi que des incertitudes sur les données utilisées et la consommation prévu.
Valeur typique: 0.8.

2.3. - Pour le dimensionnement du contrôleur de charge, vérifiez quels sont les courants maximaux qu'il doit supporter à la fois du côté des modules et du côté des charges.

Adoptez la valeur la plus élevée trouvée (un facteur de 1,1 est inclus dans les formules en tant qu'espace de sécurité).

Le calcul du courant du régulateur de charge côté charge peut être obtenu à l'aide de la formule suivante:

Energie solaire - Conception et dimensionnement d'un système photovoltaïque!: conception

Pour calculer le courant du contrôleur de charge côté modules, utilisez la formule ci-dessous en prenant en compte le courant de court-circuit total de la matrice de modules utilisée.

Le courant de court-circuit d'un module de 87 Wp-12V est de 5,34 A.

Energie solaire - Conception et dimensionnement d'un système photovoltaïque!: dimensionnement

Pour les systèmes 12 V, on peut estimer le courant de court-circuit d’un photovol. est de 0,06 A / Wp (la moitié dans les systèmes 24V)

Energie solaire - Conception et dimensionnement d'un système photovoltaïque!: energie

2.4. - Pour dimensionner l'onduleur, vérifiez la puissance totale des charges CA (Supprimer du tableau d'enquête sur la consommation d'électricité) et sélectionnez un onduleur d'une capacité minimale de 10% supérieure.

La tension d'entrée doit être égale à la tension des batteries et la sortie à la tension des charges CA.