Installation PV raccordée au réseau BTS

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Essais de Systèmes - TP6.1 - Installation PV 24/02/2011 Page 1 sur 9

BTS

LYCÉE FERNAND RENAUDEAU CHOLET 2010 - 2011

Installation PV raccordée au réseau

Système :

Logiciels Archélios et Carnaval

ÉLECTROTECHNIQUE

TP 6.1

ESSAIS DE SYSTÈMES

1- RÉFÉRENTIEL

Fonction 5 : ESSAI - MISE EN SERVICE - CONTRÔLE

Tâche 5.1 : Contrôler la conformité d’un produit ou d’un travail réalisé et mettre en place des actions correctives

C01 : Analyser un dossier

C17 : Mettre en œuvre des moyens de mesurage

C18 : Interpréter des indicateurs, des résultats de mesure et d’essais

Tâche 5.3 : Réaliser les essais et les mesures nécessaires à la qualification d’un

ouvrage, d’un équipement

C04 : Rédiger un document de synthèse

C17 : Mettre en œuvre des moyens de mesurage

C18 : Interpréter des indicateurs, des résultats de mesure et d’essais

2- DONNÉES DISPONIBLES POUR RÉALISER LA TÂCHE

♦ Extrait d’un Cahier des charges

♦ Données techniques (Documentation du système, catalogues constructeur…)

3- SITUATION DE TRAVAIL

- Dimensionnement d’une installation photovoltaïque raccordée au réseau.

- Vérification des performances des matériels installés.

- Durée : 4 heures.

- Matériel :

Logiciel Archélios (dimensionnement technico-économique de systèmes photovoltaïques).

Logiciel Carnaval (calcul des masques de terrain).

Internet (sites meteolafleche.com ; geoportail.fr ; eosweb.larc.nasa.gov).

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1- Situation problème :

En charge de la conception de systèmes photovoltaïques, vous devez dimensionner une installation photovoltaïque raccordée au réseau. Le client (lycée Renaudeau) possède un stock de panneaux photovoltaïques ainsi qu’un onduleur. Vous devez dimensionner les constituants de l’installation en fonction de la situation géographique du site et vérifier que les matériels correspondent bien aux besoins.

Votre activité à travers ce TP vous amène à appréhender tous les facteurs liés au dimensionnement et à l’optimisation d’une installation photovoltaïque raccordée au réseau. Vous utilisez pour ce faire, un logiciel de dimensionnement technico-économique de systèmes photovoltaïques et un logiciel de calcul des masques de terrain.

2- Cahier des charges (extrait) :

2.1- ENNONCÉ DU BESOIN :

A qui le produit rend-il service ? Sur quoi le produit agit-il ?

2.2- LE CONTEXTE DE LA DEMANDE, LES OBJECTIFS 2.2.1 Description de la prestation demandée :

♦ Analyse des matériels livrés (panneaux photovoltaïques, onduleur...).

♦ Analyse des besoins (charges électriques du client).

♦ Analyse géographique du site et quantification des principaux facteurs d’influence.

♦ Définition des masques proche et lointain.

♦ Simulation et optimisation de l’installation.

♦ Vérification des paramètres électriques courant-tension.

♦ Proposition d’un scénario d’aide.

♦ Élaboration d’un rapport de projet intégrant le retour sur investissement.

2.2.2 Situation dans un programme plus vaste :

♦ Optimisation des performances des outils de production.

♦ Maitrise des paramètres liés aux installations solaires.

2.2.3 Limites de l'étude :

♦ L’étude commencera par la prise en main des logiciels Archélios et Carnaval.

♦ Elle se terminera par la vérification des performances et la livraison d’un rapport de projet.

2.2.4 Études déjà effectuées :

♦ TP6.2 : Mode de production de l’énergie électrique (centrale solaire, éolienne).

Installation PV

Valider et optimiser les choix technologiques

Economie d’énergie Lycée RENAUDEAU

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2.2.5 Études menées en parallèle sur des sujets voisins:

♦ Sans objet 2.2.6 Suites prévues:

♦ Aucune.

2.3 INVENTAIRE DES INFORMATIONS A EXAMINER 2.3.1 Informations techniques

2.3.1.1 Ouvrages :

♦ Documents généraux dans le dossier annexe du serveur.

2.3.1.2 Catalogues de constructeurs :

♦ Documents techniques des matériels livrés.

♦ Documents d’aides d’Archélios et de Carnaval.

2.4 CONTRAINTES GLOBALES 2.4.1 Temps

♦ Prestation demandée en 4 heures maximum.

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FICHE TECHNIQUE N°1

- ANALYSE DES MATÉRIELS ET DES BESOINS -

Activité N°1.1 : Analyse des matériels

Recherchez l’ensemble des matériels du client et leurs caractéristiques et paramétrez les champs de l’onglet « Champs PV ». Vous associerez les panneaux pour que l’installation soit compatible avec la tension d’entrée de l’onduleur.

Activité N°1.2 : Analyse des besoins

Evaluez les besoins du client en matière de charges électriques et paramétrez les champs de l’onglet

« Besoins ».

Moyens utilisés :

♦ Documentations constructeurs

♦ Document d’aide du logiciel Archélios

♦

Document de synthèse :

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FICHE TECHNIQUE N°2

DIMENSIONNEMENT DE L’INSTALLATION - DONNÉES MÉTÉOROLOGIQUES -

Activité N°2.1 : Géographie et données de base

Effectuez un travail documentaire vous permettant de paramétrer les champs de l’onglet « Météo/

Géographie et données de base » à l’aide des sites :

● http://www.meteolafleche.com/Climatologie/climatologie.html (compréhension des climats)

● http://www.geoportail.fr (localisation d’un site) Activité N°2.2 : Données météorologiques

Recherchez les données météorologiques sur le site de la nasa (saisir login et mot de passe)

http://eosweb.larc.nasa.gov/cgi-bin/sse/grid.cgi?email= et paramétrez les champs de l’onglet « Météo/

Données météorologiques ».

Note : Recherche des définitions de chaque paramètre Parameter Definition et test de localisation Show A Location Map sur le site ou sur le document formulaire retourné par le site.

Attention ! Les grandeurs d’énergie retournées par le site sont des moyennes journalières calculées sur quatre ans, vous devez convertir ces grandeurs en données mensuelles. Utilisez un tableur pour automatiser les calculs.

♦ Sites internet

♦

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FICHE TECHNIQUE N°3

DIMENSIONNEMENT DE L’INSTALLATION - DONNÉES LIÉES AU SITE D’IMPLANTATION -

Activité N° 3.1 : Géographie et données de base

Renseignez les champs des onglets « Site/Géographie et données de base » et « Site/albédo ».

Activité N°3.2 : Cacul du masque

A l’aide du logiciel Carnaval, calculez le masque lointain et exportez-le en format « texte ».

Importez ce masque dans le logiciel Archélios et superposez-y le masque proche.

Vous vous aiderez des plans de masse du lycée.

Activité N°3.3 : Gisement solaire

Optimisez l’inclinaison et l’orientation des panneaux photovoltaïques.

♦ Documentations générale sur les récepteurs photovoltaïques

♦ Plan de masse du lycée

♦ Document d’aide du logiciel Carnaval

♦

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FICHE TECHNIQUE N°4

DIMENSIONNEMENT DE L’INSTALLATION - PARAMÈTRES ÉCONOMIQUES -

Activité N° 4.1 : Stratégie de financement et d’aid e Choisissez et gérez un scénario.

Activité N°4.2 : Résultats

Vérifiez les indicateurs de validité.

Contrôlez les résultats de la simulation et générez un rapport de projet.

Vous fournirez un compte-rendu constitué d’un document de justification de vos choix, d’une sauvegarde de votre fichier Archélios et d’un rapport de projet.

♦ Internet

♦

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Annexe

Grandeurs liées à l’éclairement

• Durée d’insolation : les durées d'insolation sont mesurées avec des héliographes dont le seuil est de 120 W /m². Par exemple, Embrun dans le Briançonnais jouit de 2 700 h d'ensoleillement par an (7.4 h/jour) contre seulement 1 750 à Rennes (4.8 h/j). On notera que le nombre théorique maximal est de 4 380 h (12h/jour). Attention à ne pas confondre le nombre d’heures d’ensoleillement et le nombre d’heures équivalent plein soleil, dérivé de l’irradiation globale annuelle mesurée dans le plan horizontal: par

exemple, 1500 kWh/m².an à Briançon équivaut à 1 500 h plein soleil et non pas 2 700 d’ensoleillement.

• Irradiation : les résultats de mesures d'éclairement intégrées dans le temps, sont en général présentés sous forme de tableaux mensuels de relevés journaliers exprimés en kWh/m², en J/cm² ou en Langleys 1. Nous utiliserons les kWh/m². jour, les kWh/m².mois et les kWh/m².an

• Fraction solaire : c'est le paramètre représentatif des conditions de nébulosité du ciel.

La nébulosité est le rapport entre la surface du ciel couverte par les nuages et la surface totale du ciel au- dessus du territoire correspondant. Cette notion n’étant que descriptive, on la relie à la fraction

d'insolation qui est une grandeur mesurable dès qu'on connaît les durées d'insolation enregistrées par l'héliographe et qui s'en déduit par le rapport σ = S/S⁰avec S = durée d'insolation mesurée et S0 durée maximale d'insolation.

• Rayonnement global : le rayonnement solaire arrivant au sol a au moins deux composantes: une composante directe I et une composante diffuse D, le tout formant le rayonnement global G.

• Rayonnement diffus : la composante diffuse provenant de toute la voûte céleste, elle n'a pas

d'orientation privilégiée. Elle ne peut donc être concentrée par des instruments optiques. Le rayonnement diffus est plus riche en bleu que le rayonnement global. Les photopiles étant des détecteurs sélectifs, ce point a son importance.

• Albédo : c'est la fraction d'un rayonnement incident diffusée ou réfléchie par un obstacle. Ce terme étant généralement réservé au sol ou aux nuages, c'est une valeur moyenne de leur réflectance pour le rayonnement considéré et pour tous les angles d'incidences possibles. Par définition, le corps noir possède un albédo nul. I faudra tenir compte de l'albédo du sol pour le dimensionnement d'installations solaires installées sur une surface enneigée (refuges de montagne), sur l'eau (bouées de navigation), dans les zones désertiques, ou même sur les toitures des immeubles.

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Données du site NASA pour Archélios:

Fraction solaire: Monthly Averaged Clear Sky Insolation Normalized Clearness Index (0 to 1.0) Irradiation globale: Additionner le direct et le diffus

Rayonnement direct: Monthly Averaged Direct Normal Radiation (kWh/m²/day)

Rayonnement diffus: Monthly Averaged Diffuse Radiation Incident On A Horizontal Surface (kWh/m²/day)

Trouble de Link : Utiliser celui de Dijon

Température de l’air: Monthly Averaged Air Temperature At 10 m Above The Surface Of The Earth (°C)

Vitesse du vent: Monthly Averaged Wind Speed At 50 m Above The Surface Of The Earth (m/s) avec Difference Between The Average Wind Speed At 10 m Above The Surface Of The Earth And The Average Wind speed At 50 m Above The Surface Of The Earth (%)

Vegetation type (à sélectionner).

Albedo: Monthly Averaged Surface Albedo (0 to 1.0) Biblio: Convertisseurs photovoltaïques Alain Ricaud Nov-07 -