Le Simulateur de Production Solaire

2012

2009 Pollutec 2009: Couloir des innovations

Freevolt: Simulateur de production Solaire: SPS

Médaille d’or Eric PLUVINET: Simulateur de production Solaire: SPS

Médaille de la préfecture d’ile de France Eric PLUVINET: Simulateur de production Solaire: SPS

Produit conçu et fabriqué par: Distributeur:

Le principe du SPS

Le simulateur est un principe de simulation basé sur la mesure physique du rayonnement solaire reproduit en laboratoire.

Entièrement piloté cet appareil permet de recréer sur un cycle court et de façon répétitives des conditions d’ensoleillement sous quelques latitudes que ce soit en intégrant les conditions météorologiques.

Simple, ludique, et d’une utilisation intuitive il est l’outil idéal pour apprendre, simuler et sensibiliser.

Déroulement de la formation (Energies renouvelables, électronique/électrotechnique, mécanique, informatique)

Matin (simulations) Après-midi (Physique)

Principe de fonctionnement du SPS.

Installation des SPS.

Simulations sur plusieurs sites. Sans ombrages

Simulations sur plusieurs sites. Avec ombrages

Le masque solaire qu’est ce que c’est.

Reproduction sur le SPS.

Bilan énergétiques.

Travail sur les cellules.

Recherche de MPP.

Influence de l’inclinaison.

Influence de la luminosité.

Influence de cellules dégradée.

La tourelle autonome . programmation.

Présentation des TP Avancés.

Le principe du SPS

Lampe

Moteur hauteur

Porte échantillon

Interface de test

Obstacle

Bras azimut

Bras hauteur

Moteur azimut

Tourelle interchangeable

Cellule solaire

Ombrage

L’encombrement du SPS

Composition du kit:

Un simulateur.

Un plateau porte échantillon.

Un arbre (obstacle échelle HO).

Une tourelle équipée.

Une cellule amorphe calibrée.

Une cellule Monocristalline calibrée.

Une lampe calibrée.

Un câble d’alimentation.

Un câble USB.

Une licence d’exploitation.

Elle permet essentiellement de faire de la sensibilisation, aux phénomènes d’orientation et d’ombrage pour des centrales solaires intégrées sur des habitations. Elle est plus destinée à expliquer le phénomène qu’à le mesurer, et sert surtout aux architectes, et centre info énergie.

Maison échelle HO (1/87)

La tourelle équipée est l’équipement de base fournie avec le SPS pour l’éducation nationale.

Elle équipe les systèmes destinés aux bureaux d’études et centre info énergie. Elle est motorisée et est contrôlée par la carte intégrée au SPS, et permet, de faire des mesures avec une position de capteur fixe, ou suiveur (mono ou biaxe).

La tourelle équipée

Plus technique, La tourelle autonome est identique à la tourelle équipée, à la différence que celle-ci possède son propre microcontrôleur !

Spécifiquement développée pour l’éducation nationale cette version de tourelle offre plusieurs avantages. Les moteurs de cette tourelle sont programmables par les professeurs et étudiants. Entièrement ouverte, vous pourrez ainsi développer vos propres suiveurs.

La tourelle autonome

Les options (Plug & Play)

L’interface logiciel Intensité lumineuse l

Mode: mois Mode: année Mode: avancé

Sélection de ville l

Technologie de capteur l

Pondération météo l

Surface de centrale l

Puissance du générateur l

I réglage azimut capteur

I réglage hauteur capteur

Mode: jour

I Graphique U et I

Lancer les simulations l

Les TP liés au fonctionnement II] Simulation de production. A) simulation de production en fonction du lieu et de la météo.

Faire des simulations en conditions identiques sur différentes villes.

Retracer, ou vérifier la carte de gisement solaire en France.

www.ademe.fr/midi-pyrenees/a_2_08.html

Source:

Les TP liés au fonctionnement II] Simulation de production.

C) simulation de production en mode perturbé (avec des ombrages)

Mettre des ombrages sur le plateau.

Faire plusieurs simulations Avec des ombrages à différentes positions, et vérifier en mode jour et annuel Leurs influences.

Faire la corrélation avec le masque solaire vu précédemment.

Les TP liés au fonctionnement

I] Le masque solaire. A) Qu’est-ce que la course du soleil.

Les TP liés au fonctionnement

I] Le masque solaire. B) Faire un relevé de site.

Hauteur (°)

Azimut (°)

Hauteur (°)

Azimut (°)

Les TP liés au fonctionnement II] Simulation de production.

B) simulation de production en fonction de l’orientation et l’inclinaison de la centrale.

Faire des simulations sur une même ville en faisant varier l’orientation et l’inclinaison des capteurs.

Retracer, et déterminer l’orientation optimale

Retracer, et déterminer l’inclinaison optimale

Les TP liés au fonctionnement VI] Bilan énergétique.

B) Analyse sur systèmes autonomes.

Courbe de production

Compensation par stockage batterie lors de périodes de surproduction

Besoin énergétique

Surproduction

Déficit Déficit

Kwh

Les TP liés au fonctionnement VI] Bilan énergétique.

A) Analyse sur système raccordé réseau.

Comparatif Pic de consommation journalier et production solaire. Comparatif entre besoin énergétique

annuel et production solaire. Courbe de consommation

Courbe de production

Compensation Puisage réseau

Surproduction

Déficit Déficit

Kwh

Les TP liés au fonctionnement IV] Travail sur la cellule.

A) Mesure des courants/Tensions Icc et Voc, recherche de MPP.

Montez sur la tourelle la cellule de votre choix (fournie ou non par Freevolt)

Oter la résistance de charge, et la remplacer par une boite à décade. Faire varier R(Ω) pour trouver le MPP.

Lecture directe de U et I, ou passer par l’interface graphique.

Déterminer le maximum de puissance pour une cellule solaire (MPP)

UMPP

IMPP

Max de Puissance

Les TP liés au fonctionnement IV] Travail sur la cellule.

B) Rendement en fonction de la puissance d’irradiation.

Montez sur la tourelle la cellule de votre choix (fournie ou non par Freevolt) Max irradiation 100%

Max irradiation 75%

Max irradiation 50%

Les TP liés au fonctionnement IV] Travail sur la cellule.

B) Recherche de chute de puissance en fonction de l’angle d’irradiation.

Montez sur la tourelle la cellule de votre choix (fournie ou non par Freevolt)

Aller dans le mode avancé:

Relever U et I en fonction de l’angle d’irradiation

Faire varier l’angle de la lampe par rapport à la cellule.

Tracer P en fonction de l’angle

Faire quelques recherches de MPP sous différents angles. Conclure sur le mode de fonctionnement d’un onduleur.

Les TP liés au fonctionnement III] Technologie de capteur.

A) Simulation avec différents technologie de capteurs .

Cellule amorphe calibrée

Cellule monocristalline calibrée

Grâce à son porte échantillon magnétique, vous pouvez tester tout type de cellule à votre convenance.

Reprendre les protocoles précédents pour chaque cellule.

Les TP liés à la conception I] Mécanique.

A) Calcul sur bras azimut.

Axe de rotation

Centre de gravité

Réducteur 1:5

Calculer la force minimale du moteur pour entrainer le bras sans contrepoids

Calculer le contrepoids nécessaire pour entrainer le bras avec le moteur spécifié.

Masse = 474 grammes

Les TP liés à la conception II] Informatique.

A) Programmation d’un système suiveur mono-axe, bi-axe.

Programmation sur ATMEGA 328. Autoalimenté par le port USB.

Courbe de la variation de U en fonction d’angle d’incidence du spot lumineux (vu en TP travail sur la cellule)

Tension de seuil

• Mono-axe en azimut. • Mono-axe en hauteur. • Bi-axe.

Programmer la Tourelle en mode scan:

Servomoteur Azimut (entrainement direct)

Servomoteur Azimut (entrainement indirect) (réducteur :2, avec inversion de sens de rotation)

Présentation des TP Avancés Enseignement Supérieur.

Recherche de l’orientation optimale (annuelle) en fonction des données météorologiques 2010, en intégrant un masque solaire. Conclure sur l’influence du masque solaire sur l’orientation.

Recherche de l’inclinaison optimale (annuelle) en fonction des données météorologiques 2010. Conclure sur l’influence de ma météo sur l’inclinaison.

Programmation de la tourelle autonome. En fonction des équations de temps solaire.

Cellule I

Tripode

Cellule II

Cellule III

Construire en impression 3D un tripode Sur la base d’un circuit imprimé, de cellules et d’un cahier des charges fourni par Freevolt. Programmer la tourelle en mode suiveur avec une recherche en continu du point de d’irradiation max.