Caractéristiques IV-PV d'un Panneau photovoltaïque

 

 

Caractéristiques IV-PV d'un Panneau photovoltaïque

 Caractéristiques des cellules photovoltaïques 

Il importe de bien connaitre les particularités des cellules pour les répartir selon leur qualité en fin de production et aussi pour servir de référence aux travaux d’amélioration. Une cellule solaire est caractérisée principalement par :

·       V_co : Tension en circuit ouvert (Cette valeur représenterait la tension générée par une cellule éclairée non raccordée.)

·       I_cc : Courant de courtcircuit (Cette valeur représenterait le courant généré par une cellule éclairée raccordée à elle-même.)

·       P_m : Puissance maximale (obtenu pour une tension et un courant optimal (Vmpp, Impp)                ·       FF : Le facteur de forme (Sa valeur est déterminée à partir du rapport du maximum de puissance produite par la cellule solaire et le produit du courant de court-circuit et la tension en circuit ouvert)

v  η : Le rendement énergétique (Il exprime la capacité de la cellule à convertir efficacement les photons de la lumière incidente en courant électrique.)

 Puissance maximale d’une cellule PV

2. Analyseur solaire :

               Cet analyseur utilise une batterie au lithium rechargeable, il donne la courbe (I-V) pour un      système solaire, cherche la puissance max, logique de test intelligente sans besoin de personnel sur le terrain. Ce type d’analyseur attend et teste le système jusqu’à ce que le rayonnement solaire approprié soit détecté.

1.     Comparaison entre deux types différents de panneaux

       Dans cette partie nous allons comparer les caractéristiques (I-V) et (P-V) des panneaux HOUSSAM SOLAR et VICTRON ENERGY avec leur plaques signalétiques afin de tester la fidélité en utilisant l’ANGLOIS

·            Type HOUSSAM SOLAR:

Les figures ci-dessous représentent le panneau et sa plaque signalétique qui donne

 toutes les informations nécessaires sur le module.

  Les caractéristique (I-V) (P-V) :

 

On remarque à partir de la figure que les valeurs obtenus dans les conditions standard sont presque identiques avec une petite différence aux valeurs de la plaque

 Signalétique du panneau solaire.

Cette partie sera consacré à l’étude du panneau de type HOUSSAM SOLAR en utilisant L’ANGLOIS.

Deux panneaux en serie :

Pour que nos mesures soient juste et fidèle les deux panneaux devraient être 

de même type. 

                            On comparant les résultats d’un seul panneau au 2 panneaux en série, il est clair qu’on a une augmentation de tension 𝑉_𝑐𝑜 et de puissance maximale. 

      Car une association de deux modules en série permet d’augmenter la tension du                 

 générateur photovoltaïque. Les modules sont alors traverses par le même courant et la caractéristique résultant du groupement série est obtenue par addition des tensions élémentaires de chaque module.

Deux panneaux en parallèle :

     Il est clair qu’on a une augmentation de courant (𝐼_𝑠𝑐) et de puissance maximale. 

   Car une association de deux modules en parallèle permet d’augmenter le courant du module photovoltaïque. 

          Les modules sont alors la caractéristique résultant du groupement parallèle est obtenue par addition des courants élémentaires de chaque module.

  Ombrage partiel :

Dans cette manipulation on va tester le comportement du capteur solaire PV en effectuant un ombrage partiel.

Dans la figure précédente l’influence de cet ombrage se voit au niveau du 

courant qui diminue ainsi que la puissance.

Ombrage de deux String vertical : 

Dans ce cas l’ombrage est effectué sur deux strings verticaux totalement comme illustrer sur la figure suivante :

 L’ombrage de deux strings verticaux perturbe fortement les caractéristiques comme montré sur la figure ci-dessus, en effet la chute brute de l’intensité du courant provoque une dégradation de la puissance de 99% chose qui montre la pré-absence du courant ceci est dû à la mise en série des cellules donc le fait d’ombrer de deux strings verticaux ou un string influence totalement l’ensemble des cellules formant le panneau.

•            Type VICTRON ENERGY :
  
  
  

Les figures ci-dessous représentent le panneau et sa plaque signalétique qui 

donne toutes les informations nécessaires sur le module.

•  Caractéristique (I-V) (P-V) :

On remarque à partir de la figure cidessus que les valeurs obtenues dans les conditions standards sont identiques aux valeurs de la plaque signalétique du panneau solaire. Dans cette expérience on va étudier plus en détail le comportement des modules solaires sans ombrage et avec ombrage. Pour cela on va relever et analyser les caractéristiques du courant-tension et de puissance.

  Deux panneaux en série :

On remarque qu’on a une augmentation de tension. Car une association de deux modules en série permet d’augmenter la tension du générateur photovoltaïque.

 Deux panneaux en parallèle :

      Il est clair qu’on a une augmentation de courant et de puissance maximale. Car une association de deux modules en permet d’augmenter de courant du générateur photovoltaïque (GPV). 

Alors la caractéristique résultant du groupement parallèle est obtenue par addition des courants generis de chaque module. 

 

On va étudier l’effet d’ombrage sur les modules solaires en analysant les caractéristiques  dans plusieurs situations :

     Ombrage String horizontal :

La figure suivante illustre le cas d’ombrage d’un string horizontal du panneau :

       Malgré la forte présence d’irradiation, on constate que l’ombrage d’un String horizontal perturbe fortement les caractéristiques comme montré sur la figur effet la chute brute de l’intensité du courant provoque une dégradation de la puissance.

 

Inclinaison de panneau zéro :

 Dans la figure ci-dessus l’influence de l’inclinaison se voit très bien au niveau

 du la puissance qui diminue ainsi que le courant.

 Ombrage naturel :

      Durant notre TP, un passage des nuages a ombré partiellement notre

 panneau plus la diminution d’irradiation jusqu’à279w/m², ainsi que la

 puissance totale du  module aux conditions réelles.

   Conclusion :

 

                          La caractéristique globale peut, varier en fonction de l’éclairement, la température, du vieillissement des cellules et les effets d’ombrage. Un ombrage uniforme de toute la surface d'un module PV réduit uniquement la puissance du module, mais ne lui nuit pas.

         Il n'en est pas de même en cas d'ombrage partiel, par exemple 

lorsqu'une seule cellule PV du module est ombragée.

 Lorsque le courant débité est supérieur au courant produit par la cellule faiblement éclairée, la tension de celle ci devient négative et 

devient un élément récepteur.

     Si plusieurs cellules PV sont montées en série, ce qui est généralement le cas, la diode de la cellule PV ombragée se trouve dans le sens de blocage. Par conséquent, toute la tension du module peut chuter via la diode.

       Si cette tension dépassait la tension de blocage de la diode, elle détruirait cette dernière. Si la tension est inférieure à la tension de blocage, la diode forme une puissance dissipée qui a pour conséquence de réchauffer 

la cellule, arisquant ainsi d'endommager le module.

      C'est le phénomène dit de hot spot ou « point chaud ». Pour remédier à ce phénomène, on équipe donc les panneaux photovoltaïques de diodes by-pass qui ont pour rôle de protéger les cellules qui deviennent passives.