Le solaire photovolta

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Le solaire photovoltaïque raccordé au réseau
Le solaire photovoltaïqueraccordé au réseau
Auteurs Irène ROUDIL - Patrick ABATI -
Lycée Antonin Artaud - Marseille
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Les besoins énergétiques

• Lénergie solaire fait appel
• à la ressource la mieux partagée
• le rayonnement solaire
• En une heure,
• lénergie solaire captée par la terre
• pourrait suffire à couvrir les
• besoins énergétiques mondiaux
• pendant un an !

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Lénergie solaire

• Lénergie solaire peut être récupérée
• par deux procédés
• photovoltaïque
• pour la production délectricité
• avec ou sans stockage
• thermique
• pour la production de chaleur

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Production journalière dénergie
La production annuelle à Lyon est 3,5 x 365
1300 kWh/m²
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Exemple
Lénergie reçue annuellement dans la région de
Lyon est1300 kWh/m² La consommation moyenne
délectricité dun ménage (hors chauffage)
est3500 kWh/an Une surface de capteurs
photovoltaïques de30 m² avec un rendement de
10suffirait largement à couvrir ces besoins
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Fonctionnementdune cellule photovoltaïque
semi-conducteur
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Schéma équivalent dune cellule
La tension de sortie dune celluleest de lordre
de 0,5 V
Association série - parallèle
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Couplage des cellules
Pour constituer un module, les cellules sont
couplées
en parallèle
en série
Pouraugmenterla tension
Pouraugmenterle courant
Les modules sont couplés en série et
parallèleLa tension est supérieure à une
centaine de voltsLa section des câbles vers
londuleur est réduite
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Influences sur les performances
Éclairement
Température
T 260C
Éclairement 11000 W/m²
Éclairement 2500 W/m²
T 125C
La puissance photovoltaïque produite diminue -
si léclairement diminue - si la température de
la cellule augmente
R résistance de charge Pm puissance maximale
T température de la cellule
Une adaptation de la charge améliore les
performances de la cellule
MPPT Poursuite du point de puissance maximale
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Le Watt crête (Wc)
Exemple module de 120 Wc surface 1
m² rayonnement solaire1000 W/m² puissance 120
W rendement 12

• Cest lunité de référence qui permet de comparer
  les performances des cellules ou des modules
• Cest la puissance maximale délivrée dans les
  conditions suivantes
• Ensoleillement 1000 W/m²
• Température ambiante 25C
• Epaisseur de latmosphère 1,5
• Exemple module de puissance 120 Wc et de
  surface 1 m²
• Pour une puissance de rayonnement solaire
  incident de 1000 W/m²
• Ce module fournit une puissance de 120 W
• Son rendement est de 12

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Production mondiale de cellules
Europe25,8
Fabrication
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Puissance installée dans lU.E.
Année Raccordé(MWc) Isolé(MWc) Total(MWc)
2001 220 64 284
2002 320 72 392
2003 480 82 562
2004 402 8 410
Puissance par habitant (Wc/hab) dans lUE en 2004
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Production de lélectricité

• Il est aujourdhui possible de produire de
  lélectricité
• de façon décentralisée, modulable et non
  polluante
• pour la revendre au réseau

onduleur
utilisation
modulesphotovoltaïques
comptage de lénergie
produite sur place
réseau
fournie par EDF
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Schéma de principe de londuleur
Sécurité
HACHEUR
ONDULEUR

• Protection des personnes et des installations
  (DIN VDE 0126)Surveillance du réseau et
  déconnexion si
• écart de fréquence supérieur à 0,2 Hz
• écart de tension (lt80 de Un ou gt115 de Un)

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Poursuite du point de puissance maximale
MPPT Maximum Power Point Tracking
Flash
éclairement 1
éclairement 2
éclairement 1
éclairement 2
Algorithme
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Raccordement au réseau public
Le producteur dénergie photovoltaïque peut
choisir de vendre
uniquementses excédents
la totalitéde sa production
Cette deuxième option nécessitela mise en place
dune ligne supplémentaire
choix technico - économique
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Tarif de rachat
Si la demande de rachat a été effectuée

• en 2002 15,25 c (30,50 c Corse et DOM)

• après 2002 tarif2002 x 0,95n x K

avecn nombre dannées après 2002K
coefficient
avecICHTTS1 indice coût du travail année en
coursICHTTS10 indice coût du travail en 2002
115.1PsdA indice produits et services divers
année en coursPsdA0 indice produits et
services divers en 2002 109.9
Indexation annuelle au 1er novembre, par
application du coefficient L
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Tarifs de rachat en 2004

• Allemagne

• Italie 68 c / kWh (façades) 48 c / kWh
  (autres)

• Luxembourg 45 c / kWh

• Espagne 41 c / kWh

• France 14,56 c / kWh (29,11 c DOM et Corse)

• Pays-bas 9,7 c / kWh

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Production annuelle par kWc installé
900 kWh/kWc
1000 kWh/kWc
1100 kWh/kWc
1200 kWh/kWc
1300 kWh/kWc
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Approche économique
Prix du matériel (environ 4/5)4 x 7000 / 5 5
600 Crédit dimpôt (40 du coût du
matériel)40 x 5600 / 100 2 240 Reste à
charge7000 2240 4 760
Installation de 2 kWc sur une maison
individuelle à MarseilleCoût total TTC (7 /
Wc) 7 x 2000 14 000
Installation de 2 kWcsur une maison
individuelleà MarseilleCoût total TTC (7 /
Wc)7 x 2000 14 000
Aide ADEME - REGION 7 000 Coût à
linstallation14000 7000 7 000
Production annuelle(1200 kWh / kWc)1200 x 2
2 400 kWhGain annuel (14 c / kWh)0,14 x 2400
336
Temps de retour4760 / 336 14 ans
Si le prix de rachat du kWhétait 4 fois plus
élevé(cf. Allemagne)le temps de retourserait
inférieur à 4 ans
Aide ADEME - REGION 7 000 Coût à
linstallation 14000 7000 7 000
Prix du matériel (environ 4/5) 4 x 7000 / 5 5
600 Crédit dimpôt (40 du coût du matériel)
40x5600/100 2 240 Reste à charge 7000
2240 4 760
Production annuelle (1200 kWh / kWc) 1200 x 2
2 400 kWhGain annuel (14 c / kWh) 0,14 x
2400 336
Temps de retour 4760 / 336 14 ans
Si le prix de rachat du kWh était 4 fois plus
élevé (cf. Allemagne)le temps de retour serait
inférieur à 4 ans
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Réalisation au lycée de lEstaque
22
Les modules photovoltaïques
16 panneaux photovoltaïques de 110 Wc
23
Londuleur Solarmax 2000E
Puissance nominale 1800 W 90 V lt Tension dentrée
lt 600 V
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Lintérieur du boîtier du Solarmax
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Livre blanc de lU.E.
Comparaison de la tendance actuelle avecles
objectifs du livre blanc de lU.E. (en MWc)
26
Production électrique en 2003
27
Production électriquedorigine renouvelable en
2003
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Tarif 2006

• Le tarif de rachat est fixé pour 2006 à
• 22,5 c pour les équipements individuels
• 30,5 cpour les équipements collectifs , le
  secteur tertiaire, le secteur industriel et les
  DOM
• Rappel ce tarif était de 15,5 c en 2002
• Le crédit dimpôt est porté de 40 à 50

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Fin
30
Algorithme MMPT
Suite
U tension fournie par le capteur I courant
fourni par le capteur P puissance fournie par
le capteur Lindice t correspond à ces mêmes
valeurs, lors de la phase de test i valeur
incrémentale de courant
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Fabrication des modules
Le silicium est placé dans un creuset
Le lingot est découpé en briques
Il est fondu en lingot
Lénergie nécessaire à la fabrication dun module
représente10 de lénergie que ce module
produira pendant sa vie
Les plaques sont transformées en cellules
Les cellules sont assemblées pour constituer un
module
Les briques sont découpées en plaques
Suite