Généralité sur le système photovoltaïque

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Le soleil est une source énergétique quasiment illimitée, elle pourrait couvrir plusieurs milliers de fois notre consommation globale d’énergie. C’est pourquoi, L’homme cherche depuis long temps à mettre à profit cette énergie importante et diffusée sur l’ensemble de la planète, il est arrivé à réaliser ce but en utilisant plusieurs types de procédés parmi eux le moyen dit cellule photovoltaïque .

L’énergie solaire

Le soleil est une source quasiment inépuisable d’énergie qui envoie à la surface de la terre un rayonnement qui représente chaque année environ 8400 fois la consommation énergétique. Cela correspond à une puissance instantanée reçue de 1 kilowatt crête par mètre carré (KWc / ) répartie sur tout le spectre, de l’ultraviolet à l’infrarouge. Les déserts de notre planète reçoivent en 6 heures plus d’énergie du soleil que n’en consomme l’humanité en une année. L’énergie solaire est produite et utilisée selon plusieurs procédés:

• L’énergie solaire thermique: qui consiste tout simplement à produire de la chaleur grâce à des panneaux sombres. On peut aussi produire avec de la vapeur à partir de la chaleur du soleil puis convertir la vapeur en électricité.

• L’énergie solaire photovoltaïque: qui consiste à produire directement de l’électricité à partir de la lumière à l’aide de panneaux solaires. Cette forme d’énergie est déjà exploitée dans de nombreux pays, surtout dans les pays ou les régions ne disposant pas de ressources énergétiques conventionnelles tels que les hydrocarbures ou le charbon.

Rayonnement solaire :

Le soleil est une étoile parmi tant d’autres. Il a un diamètre de 1390000 km, soit environ 50 fois celui de la terre. Il est composé à 80%d’hydrogène, 19%d’hélium et 1% d’un mélange de 100 éléments, soit pratiquement tout les éléments chimiques connus depuis que Langevin et Perrin, s’appuyant sur la théorie de la relativité d’Einstein, ont émis l’idée il y a une soixantaine d’années que c’est l’énergie de fusion nucléaire qui fournit au soleil sa puissance, il est aujourd’hui admis que le soleil est une bombe thermonucléaire hydrogène –hélium transformant chaque seconde 564 millions de tonnes d’hydrogène en 560 millions tonnes d’hélium; la réaction se faisant dans son noyau à la température d’environ 25 millions de degrés Celsius. Ainsi, à chaque seconde, le soleil est allégé de 4 millions de tonnes dispersées sous forme de rayonnement .

Sa lumière, à une vitesse de 300000 km/s, met environ 8 minutes pour parvenir à la terre, sa distribution spectrale de l’atmosphère est présenté un maximum pour une longueur d’onde d’environ 0.5μm, la température de corps noir à la surface du soleil est d’environ 5780°K [7] :
Diamètre de soleil Ds = 1.39.10⁹m ;
Diamètre de la terre Dt = 1.27.10⁷m ;
Distance moyenne soleil_ terre Lts = 1.5. 10¹¹m .

Rayonnement direct

Flux solaire sous forme de rayons parallèles provenant du disque soleil sans avoir été dispersé par l’atmosphère.

Rayonnement diffus

C’est la partie du rayonnement provenant du soleil, ayant subi multiples réflexions (dispersions), dans l’atmosphère.

Rayonnement réfléchi

C’est la partie de l’éclairement solaire réfléchi par le sol, ce rayonnement dépend directement de la nature du sol (nuage, sable…).Il se caractérise par un coefficient propre de la nature de lien appelé Albédo(ɛ) 0 ≤ ɛ ≤ 1 .

Table des matières

INTRODUCTION GENERALE
CHAPITRE I : GENERALITE SUR LE SYSTEME PHOTOVOLTAÏQUE
I.1 Introduction
I.2 L’énergie solaire
I.3 Rayonnement solaire
I.3.1 Rayonnement direct
I.3.2 Rayonnement diffus
I.3.3 Rayonnement réfléchi
I.3.4 Rayonnement global
I.4 Effet photovoltaïque
I.5 Cellules photovoltaïques
I.5.1 Historique de la cellule photovoltaïque
I.5.2 Principe de fonctionnement
I.5.3 Les différents types des cellules photovoltaïques
I.6 Générateur photovoltaïque(GPV)
I.7 Constitution d’un générateur photovoltaïque (GPV)
I.7.1 Association des cellules photovoltaïques en parallèle
I.7.2 Association des cellules photovoltaïques en série
I.8 Modélisation électrique d’une cellule photovoltaïque
I.9 Paramètres d’une cellule photovoltaïque
I.9.1 Courant de court-circuit (Icc)
I.9.2 Tension de circuit-ouvert (Vco)
I.9.3 Rendement énergétique
I.9.4 Facteur de forme
I.10 Module photovoltaïque
I.11 Panneau solaire
I.12 Avantages et inconvénients de l’énergie photovoltaïque
I.13 Conclusion
CHAPITRE II : MODELISATION D’UN SYSTEME PHOTOVOLTAÏQUE
II.1 Introduction
II.2 Modélisation d’une cellule photovoltaïque
II.2.1 Modèle de cellule
II.2.2 Panneau photovoltaïque
II.3 Simulation du panneau photovoltaïque
II.3.1 Comparaison avec le module PB Solar 2150S
II.3.2 Influence de l’éclairement et la température sur les courbes I=f(V) et P=f(V)
II.4 Généralités sur l’hacheur
II.4.1 Exigences de l’utilisateur
II.4.2 Les types d’hacheur
II.5 Choix du convertisseur DC-DC
II.6 Détermination des paramètres du hacheur Boost
II.7 Simulation de convertisseur boost
II.9 Simulation du système (panneau+hacheur)
II.10 Conclusion
CHAPITRE III : COMMANDE MPPT DE SYSTEME PHOTOVOLTAÏQUE 66
III.1 Introduction
III.2 Suivi de la puissance maximale du générateur photovoltaïque
III.2.1 Introduction
III. 2.2 Principe du MPPT
III.3 Algorithmes de commande MPPT
III.3.1 Principe de la commande ‘’Perturbation et Observation’’ (P&O)
III.3.2 Programme de simulation de l’algorithme perturbation et observation P&O
III.4 Simulation du système global
III.5 Conclusion
CONCLUSION GENERALE