Conception & Dimensionnement d'une installation photovoltaïque autonome

1. 1- Définition du besoin électrique
2- Evaluation du gisement solaire
3- Qualité d'une installation photovoltaïque
4- Production de l'installation
5- Dimensionnement du champ PV
6- Dimensionnement du parc de batteries
7- Choix du régulateur et de l'onduleur
8- Dimensionnent des câbles
1

2.  Définition du besoin électrique
• Inventaire des appareils électriques
• Calculs des besoins électriques
2

3.  Evaluation du gisement solaire local
• Influence de la localisation
• Angle d'inclinaison
optimale
• Orientation
3

4.  Qualité d'une installation photovoltaïque
autonome • Rendement des modules
• Pertes par échauffement des câbles
• Rendement du régulateur
• Pertes par absence du MPPT
• Rendement des batteries
• Rendement de l'onduleur
• Autres pertes
• Le ratio de performance PR
4

5. • Calcul du productible électrique
• Ombrages
 Production de l'installation
5

6. • Formule de calcul
• Application de la formule
• Exemple simple
 Dimensionnement du champ PV
6

7. • Choix de la tension du parc de batteries
• Choix de la capacité du parc de batteries
• Choix du régulateur et de l'onduleur
 Dimensionnement du parc de batteries
7

8. • Courant admissible des câbles
• Chute de tension
• Exemple de calcul
• Conditions de fonctionnement des
câbles photovoltaïques
 Dimensionnent des câbles
8

9.  Définition du besoin électrique
• Inventaire des appareils électriques
• Calculs des besoins électriques
9

10. Définition du besoin électrique
Inventaire des appareils électriques
10
Il convient dans un premier temps d’effectuer un
inventaire des équipements consommateurs
d’électricité. Ceux-ci sont divers et variés.
• Eclairage
Lampe à incandescence à filament / Ampoule à incandescence halogène / Ampoule
fluorescente / Tubes fluorescents / Ampoules & Tubes LED
• Equipements courants à faible puissance électrique
Réfrigérateur / Congélateur / Téléphone / Télévision /Lecteur DVD/Ordinateur / Ventilateur
• Equipements courants à forte puissance électrique
Cuisinière électrique/ Four électrique/ Four électrique/ Fer à repasser / Machine à laver /
Sèche-cheveux/ Climatisation individuelle / Chauffage électrique
1
a

11. Définition du besoin électrique
Calculer les besoins électriques
11
Calculer les besoins électriques consiste à
calculer l’énergie électrique journalière
consommée par les usagers.
Ainsi, les besoins électriques s’exprimeront en
Wh/jour (ou kWh/jour).
La méthodologie est la suivante :
1
b

12. Définition du besoin électrique
Calculer les besoins électriques
12
1
b
D’abord, il convient d’identifier l’ensemble des appareils
électriques qui seront alimentés par l’installation photovoltaïque
autonome. Pour chacun de ces appareils, la puissance nominale
de fonctionnement doit être identifiée.
Pour cela, on pourra s'appuyer sur des mesures directement sur
site par un wattmètre, ou bien les indications inscrites sur les
fiches techniques/signalétiques des appareils. En dernier recours,
si aucune information n'est disponible, on pourra effectuer une
approximation de la puissance électrique de l'appareil

13. Définition du besoin électrique
Calculer les besoins électriques
13
1
b
Ensuite, une estimation de la durée d’utilisation journalière devra
être effectuée. En ce sens, il est primordial de connaître les
habitudes des usagers (car ce sont bien eux qui utilisent, à leur
guise, les appareils consommateurs d'énergie).
Le produit de la puissance électrique (en W) par le temps
d’utilisation (en h) indiquera l’énergie journalière consommée (en
Wh) par l’appareil considéré. Dans le domaine de l’électricité, il
est d’usage d’utiliser le W et le Wh comme unités de mesure
respectivement de la puissance et de l’énergie électriques.te :

14. Définition du besoin électrique
Calculer les besoins électriques
14
1
b
Enfin, la somme des énergies journalières calculées
donnera une évaluation globale des besoins électriques
du bâtiment.
Cette méthodologie peut s'effectuer facilement grâce à
un tableau (voir exemple ci-après). e est la suivante :

15. Définition du besoin électrique
Calculer les besoins électriques
15
1
b
Consommation
d'énergie journalière
(en Wh)
Durée d'utilisation
journalière (en
h/jour)
Puissance nominale
(en W)
Appareil électrique
360 Wh/jour4 h/jour6 × 15 = 90 W
6 lampes fluo
compactes d'une
puissance de 15 W
chacune
900 Wh/jour6 h/jour150 W1 réfrigérateur
5 Wh/jour1 h/jour5 W
1 chargeur pour
téléphone portable
550 Wh/jour5 h/jour110 W1 télévision
1 815 Wh/jourTOTAL

16.  Evaluation du gisement solaire local
• Influence de la localisation
• Angle d'inclinaison
optimale
• Orientation
16

17. Evaluation du gisement solaire local
Influence de la localisation
17
2
a
Carte mondiale de l'irradiation solaire globale (annuelle et journalière moyenne)
La ressource solaire est partout
présente mais inégalement répartie. .
Le 1er paramètre est la latitude, c'est-
à-dire la distance par rapport à
l'équateur. L'irradiation solaire diminue
au fur et à mesure qu'on se rapproche
des pôles (ou qu'on s'éloigne de
l'équateur).

18. Evaluation du gisement solaire local
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2
b Angle d'inclinaison optimale
L'inclinaison correspond à la pente du module par rapport à l'horizontale.
Elle se mesure en °.
L’inclinaison du champ
photovoltaïque d’une
installation autonome est
un paramètre qui doit être
défini de façon subtile en
adéquation avec les
besoins.

19. Evaluation du gisement solaire local
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2
b Angle d'inclinaison optimale
Cette formule de calcul de l'inclinaison optimale (latitude du lieu + 10 °) n'est
valable que dans le cas où on souhaite maximiser l'irradiation solaire reçue en
hiver et lorsque l'orientation est plein Sud.
Si l'orientation n'est pas plein sud, on pourra utiliser la formule
approchée suivante :
Inclinaison optimale = (latitude du lieu + 10°) × (1 - Orientation/180°)
Inclinaison optimale = (latitude du lieu + 10°)
Formule de calcul de l'inclinaison optimale (installation PV autonome)