Atelier Scientifique Vilgénis
Etude de la production des panneaux photovoltaïques
Un des Fichiers résultats accessible ici
I- Calcul du nombre de panneaux photovoltaïques requis en fonction des données de notre station
En attendant d'avoir assez de données avec notre station, nous utilisons les données des radiations solaires en watt/m² de la station Latmos de Paris.
On constate une grande différence en fonction des saisons.
Nous avons donc décidé de travailler mois par mois.
Ci-dessous, les radiations solaires reçues en moyenne chaque jour (par saison et par mois) :
Radiations solaires d'hiver (mesurées par la station météo Latmos)
Radiations solaires d'automne (mesurées par la station météo Latmos)
Radiations solaires de printemps (mesurées par la station météo Latmos)
Radiations solaires sur l'année scolaire (mesurées par la station météo Latmos)
On calcule le nombre de panneaux photovoltaïques nécessaires pour alimenter nos salles en automne (par exemple) en utilisant les données d'énergie moyenne reçue (présentes dans le tableau ci-dessus) :
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Nombre d’heures équivalentes Ne : Pendant une journée, on reçoit une certaine quantité d'énergie solaire. On cherche la durée d’exposition qui produirait, avec une puissance solaire constante de 1000 W/m², cette même quantité d’énergie :
Ne = Esol /1000 Avec Ne en h, Esol en W.h/m² et 1000 en W/m².
Ne = Esol /1000 = 1986/1000 = 1,986 h
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Pc est la puissance crête du générateur photovoltaïque nécessaire pour fournir l’énergie Ech :
Pc = Ech/(Ne x nph)
Avec Pc en W, Ech en W.h, Ne en h et nph=75% (rendement de l’installation photovoltaïque pour tenir compte des pertes dans le générateur (salissure, température, …), le régulateur, la batterie).
Donc : Pc = Ech/(Ne x nph) = 34128/(1,986 x 75%) = 22912 W
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Modules photovoltaïques de la gamme PW1650, de puissance : P = 155 Wc (puissance crête par panneau) – 24 V.
Donc : N = Pc/P = 22912/155 = 148 panneaux
On a donc besoin de 148 panneaux de 1m² en moyenne pour alimenter nos salles en automne.
Ce résultat semble aberrant, car il est bien trop grand..
II - Calcul de la production d'un panneau
1) On détermine la production d'un panneau photovoltaïque de 1m² en fonction des données de notre station avec un panneau de puissance x Wc.
On nomme P la production éléctrique
Pemière formule utilisée: P=Radiations solaires x sin(pi/2) x (150/1000)
2) On fait le calcul avec 50 panneaux (les résultats du calcul du nombre de panneaux requis nous semblaient aberrants).
Nous prenons en compte que les salles ne sont utilisées qu'à certaines heures.
Nous avons un manque d'énergie sur 637 h pour 1176h de consommation.
3) La température influence le rendement du panneau.
Deuxième formule: P=Radiations solaires x sin(pi/2) x (1-(température-25) * 0.004) x (150/1000)
On prend comme hypothèse que la température du panneau est égale à la température extérieure (on sait que c'est faux, mais nous ne sommes pas encore capables de mesurer la température du panneau).
Nous avons un manque d'énergie sur 658h car l'élément rajouté correspond à de la perte.
4) Dans nos calculs, on choisit d'utiliser une batterie pour stocker nos surplus en énergie et nous alimenter lorsque nous n'en avons pas assez.Nous avons décidé d'utiliser une batterie de 10 kW.
Nous avons 1000h de manque d’énergie.
5) Nous décidons d'être plus précis nous ne comptons plus le nombre d'heures durant lequel il y a un manque d'énergie mais nous comptons le nombre de minutes de manque d'énergie.
Il nous manque 454 h d'énergie sur 1176h.
6) Nous avons voulu changer la formule de production afin de corriger l'imprécision liée à la température de notre formule.
Troisième formule: P=Radiations solaires * Surface du panneau x Rendement
Nous avons 700h de manque d'énergie.
Ci-dessous : nouveaux calculs.
Les résultats de nos travaux avec 50 m2 de panneaux, 3 éoliennes de 300 W et une batterie de 10kW sont accessibles ici
Nous rencontrons un vrai problème de production pour les mois de novembre, décembre, janvier et février.
