La programmation

a) Le programme de calcul de la trajectoire du soleil

Nous avons créé un programme LabView (Fig.5.18) permettant de calculer la position du soleil à n'importe quel moment de l'année pour n'importe quel site (connaissant la longitude et latitude du lieu) à l'aide des équations solaires décrites dans le chapitre 2.1. C'est d'ailleurs à l'aide de ce programme que nous avons réalisé la plupart des figures du chapitre 2.

Il permet également de piloter l'instrumentation atmosphérique dans le plan horizontal : le pyranomètre SMP11, la photodiode de référence RG100 et le spectromètre. On a donc accès au rayonnement global, à la température extérieure et à la vitesse du vent et on calcule les rayonnements direct et diffus, l'indice de clarté, l'APE, le mismatch factor et l'AM.

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Il fonctionne de façon autonome et commande des mesures toutes les 30 secondes soit en se basant sur la plage horaire choisie par l'utilisateur soit automatiquement à partir des heures de début et de fin de journée calculées grâce aux équations solaires. Il arrête d'enregistrer des données dès lors que l'on quitte ces plages horaires.

On remarque qu'à l'aide d'une simple sonde d'éclairement et des données géographiques du lieu considéré, il est possible d'obtenir, grâce à un programme, toutes les informations sur la position du soleil à n'importe quel moment (hauteur solaire, AM , durée du jour, heure de début et fin de journée) et des informations sur l'éclairement instantanée (global, diffus et direct dans n'importe quel plan à partir des données d'éclairement global horizontal et d'indice de clarté).

b) L'enregistrement des données

Une question essentielle était de savoir comment stocker les données conséquentes prises en continu pendant plusieurs mois, soit environ 10 Go brut par mois.

Les fichiers texte (ASCII) présentaient le désavantage d’occuper plus de place que les fichiers binaires ce qui était très dérangeant dans notre cas. De plus, il est difficile d’accéder de façon aléatoire à des données numériques dans les fichiers texte, sauf si l'on développe des codes Matlab, par exemple.

Les fichiers binaires représentaient donc le format de stockage de données le plus compact et le plus rapide. Néanmoins, ce format de données est plus difficile à partager.

Enfin, l’utilisation d’une base de données type SQL posait le problème de la récupération des données pour le post-traitement et l’analyse des courbes. En effet, ce type de base de données nécessite un temps de programmation très important et est difficilement modifiable.

Pour toutes ces raisons, le format de données flexible TDMS (Technical Data Management Streaming) créé par National Instruments nous a semblé être le choix le plus judicieux. Les fichiers prennent très peu de place sur le disque dur, leur portabilité permet une utilisation dans d’autres applications (Microsoft Excel, par exemple) et les données sont organisées par voie dans un fichier, ce qui permet de structurer les données très simplement. De plus, ce format est compatible avec le logiciel de base de données DIAdem, distribué également par National Instruments, qui permet de récupérer les données, de les analyser et de générer des rapports très rapidement. Cette solution nous permet donc de stocker, d'organiser et de retrouver les données pour ensuite les analyser de manière simple et rapide.

Enfin, un aspect très important du logiciel DIAdem pour le traitement des données est la possibilité de générer des scripts de programmation à partir d’un enregistreur de macro. Le code généré automatiquement à la suite d’un enregistrement d’une macro est clair et synthétique. Ainsi, la prise en main est immédiate et facilite donc la mise en place de script de traitement automatique des données enregistrées.

Pour plus de renseignements sur le montage de la plateforme de caractérisation et d'enregistrement des données météo, consulter l'article utilisateur National Instrument et dans le magazine Contrôles Essais Mesures [6] et [7].

Fig.5.18. Interface utilisateur du programme LabView de calculs astronomiques et de pilotage des mesures d'éclairement dans un plan horizontal

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Ce format d'enregistrement à aussi l'avantage de créer des hiérarchies dans les groupes, qui facilite grandement le classement et donc la recherche de données par la suite. Par exemple, comme montré sur la Fig.5.19, on peut remarquer dans le Data Portal Internal Data que les paramètres sont enregistrés dans un groupe de hiérarchie supérieur qui est la date. Ainsi, à l'aide d'un unique fichier, il est possible de classer des données sur toute une année par date et de les retrouver et de les analyser très rapidement. Cela représente un atout majeur étant donné la quantité importante de données stockées.

Fig.5.19. Utilisation de DIAdem (National Instrument) pour le stockage et l'analyse de données atmosphériques

Ainsi grâce à ce matériel et le pilotage associé, il est possible d'avoir accès à toutes les données météorologiques qui ont une influence sur le comportement du module PV, à savoir :

- L'éclairement dans le plan du module, l'éclairement horizontal pour le calcul de l'indice de clarté, les rayonnements diffus et direct.

- La température du module, la température extérieure.

- Le spectre solaire grâce au spectromètre - La vitesse et direction du vent

- La position du soleil.

Il reste à présent à caractériser les modules tout en récupérant les données météo qui nous intéressent de manière automatisée.

2) L'instrumentation pour les caractérisations électriques

Nous présentons à présent la plateforme de caractérisation montée sur le toit du LGEP en juillet 2012 (Fig.5.20). Depuis d'autres plateformes ont été installées mais elles reprennent la méthodologie de la première plateforme. Dans cette partie, la première plateforme est décrite de manière précise.

Les méthodes de montage et de caractérisation des autres plateformes ne sont en revanche pas

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mentionnées et elles ne le seront que pour évoquer des spécificités ou des différences avec la première plateforme dans les chapitres suivants.

Fig.5.20. Représentation en 3D du toit du LGEP et de son instrumentation