L’énergie solaire pour tous

Introduction

Les facteurs d’efficacité énergétique doivent être soigneusement pris en compte lors de la conception de tout système solaire photovoltaïque si vous souhaitez tirer le meilleur parti de vos efforts et de votre investissement. Si vous avez des appareils qui ne sont pas très éco-énergétiques, vous aurez besoin d’un système photovoltaïque assez grand (et d’une grande entaille dans le solde bancaire aussi!). Cela n’a pas beaucoup de sens, même si vous êtes très riche. Une source d’énergie alternative telle que l’énergie solaire est envisagée car les combustibles fossiles sont sales et ne durent jamais (en regardant le rythme galopant de l’augmentation de la consommation d’énergie à travers le monde). Par conséquent, vous souhaitez l’utiliser de la meilleure manière possible.

Cependant, même après avoir remplacé la charge électrique par les appareils les plus efficaces, vous devez toujours garder à l’esprit les inefficacités du système photovoltaïque qui se cachent toujours. Par conséquent, il est avantageux de connaître les différents facteurs susceptibles de dégrader votre système, afin que vous puissiez faire des efforts pour les minimiser dès la phase de planification. Voici 6 considérations importantes.

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Épaisseur du câble

Nous avons généralement des appareils électriques fonctionnant à 220V, ce qui est nettement plus élevé que les tensions CC habituelles du système PV de 12V, 24V ou 48V. Pour la même puissance, des courants beaucoup plus élevés sont impliqués dans les systèmes PV. Cela entraîne des pertes de résistance d’image dans le câblage.

Voyons comment cela peut être significatif

20 mètres est la longueur du câble entre le panneau et le contrôleur de charge. Un câble typique d’une section transversale de 1,5 mm2 a une résistance d’environ 0,012 ohms par mètre de longueur de fil. Ainsi, un fil de 20 mètres de long offrira une résistance de 20 x 0,012 = 0,24 ohms.

S’il s’agit d’un système 24V et qu’un courant de 10 ampères traverse ce fil, alors à partir de la loi d’Ohm (V = IxR), nous pouvons calculer la chute de tension à travers ce fil: 2,4V. Cela signifie que la tension à l’extrémité du contrôleur de charge des câbles sera inférieure de 2,4 V à la tension produite par les panneaux si un courant de 10 A circule. Cette chute de tension de 10% est clairement inacceptable.

Alors que la taille et la longueur des câbles sont une question de conception et d’installation du système, pour la qualité des câbles, le ministère indien des énergies nouvelles et renouvelables (MNRE) spécifie que les câbles sont conformes à la norme CEI 60227 / IS 694 ou CEI 60502 / IS 1554. (Parties I et II). Il est utile de se familiariser avec ce que disent ces normes de spécification.

Température

Les cellules solaires fonctionnent mieux par temps froid que par temps chaud et dans l’état actuel des choses, les panneaux sont évalués à 25 ° C, ce qui peut être considérablement différent de la situation extérieure réelle. Pour chaque degré d’augmentation de la température au-dessus de 25 ° C, la sortie du panneau décroît d’environ 0,25% pour les cellules amorphes et d’environ 0,4-0,5% pour les cellules cristallines. Ainsi, pendant les chaudes journées d’été, la température du panneau peut facilement atteindre 70 ° C ou plus. Cela signifie que les panneaux produiront jusqu’à 25% de puissance en moins par rapport à ce pour quoi ils sont évalués à 25 ° C. Ainsi, un panneau de 100 W ne produira que 75 W en mai / juin dans la plupart des régions de l’Inde où les températures atteignent 45 ° C et au-delà en été et la demande d’électricité est élevée.

Les panneaux solaires photovoltaïques sont testés dans des conditions de laboratoire, appelées STC (Standard Test Conditions): à un niveau d’irradiance (lumière) de 1000W / m2 avec une température de 25˚C. Mais dans le monde réel, ces conditions changent constamment, de sorte que la sortie du panneau est différente des conditions du laboratoire. Ainsi, une autre spécification est rapportée, appelée NOCT (Nominal Operating Cell Temperature). C’est la température atteinte par les cellules en circuit ouvert dans un module dans les conditions suivantes:

 

Ombrage

Idéalement, les panneaux solaires doivent être placés de telle sorte qu’il n’y ait jamais d’ombre sur eux, car une ombre, même sur une petite partie du panneau, peut avoir un effet étonnamment important sur la sortie. Les cellules d’un panneau sont normalement toutes câblées en série et les cellules ombrées affectent le flux de courant de l’ensemble du panneau. Mais il peut y avoir des situations où cela ne peut pas être évité, et donc les effets de l’ombrage partiel doivent être pris en compte lors de la planification. Si le panneau affecté est câblé en série (en chaîne) avec d’autres panneaux, la sortie de tous ces panneaux sera affectée par l’ombrage partiel d’un panneau. Dans une telle situation, une solution évidente est d’éviter si possible de câbler les panneaux en série.

Caractéristiques du contrôleur de charge et de la cellule solaire IV

Une caractéristique inhérente aux cellules solaires au silicium est que le courant produit par un niveau de lumière particulier est pratiquement constant jusqu’à une certaine tension (environ 0,5 V pour le silicium), puis chute brutalement. Cela signifie que la tension varie principalement avec l’intensité lumineuse. Un panneau solaire avec une tension nominale de 12 volts aurait normalement 36 cellules, résultant en un courant constant jusqu’à environ 18 volts. Au-dessus de cette tension, le courant chute rapidement, ce qui se traduit par une puissance de sortie maximale d’environ 18 volts.

Lorsque le panneau est connecté à la batterie via un simple régulateur de charge, sa tension sera abaissée à près de celle de la batterie. Cela conduit à une puissance inférieure en watts (watt = Amp x Volt) de sortie du panneau. Ainsi, le panneau sera en mesure de produire sa puissance maximale lorsque la tension de la batterie est proche de son maximum (complètement chargée). Il est donc utile de concevoir un système de manière à ce que les batteries ne restent normalement pas moins que complètement chargées pendant longtemps. En période de jours pluvieux ou très nuageux, une situation peut se produire lorsque les batteries restent dans un état de charge inférieure à la pleine charge. Cela abaisserait davantage la tension du panneau; dégradant ainsi davantage la sortie.

Efficacité de l’onduleur

Lorsque le système solaire PV répond aux besoins des charges CA, un onduleur est nécessaire. Dans l’état actuel des choses, rien n’est efficace à 100% dans le monde réel. Bien que les onduleurs offrent des rendements très variés, les onduleurs solaires généralement abordables ont une efficacité comprise entre 80% et 90%.

Efficacité de la batterie

Chaque fois qu’une sauvegarde est requise, des batteries sont nécessaires pour le stockage de la charge. Les batteries au plomb sont les plus couramment utilisées. Toutes les batteries se déchargent moins que ce qu’elles contiennent; l’efficacité dépend de la conception de la batterie et de la qualité de la construction; certains sont certainement plus efficaces que d’autres.

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