Production de l'énergie photovoltaique à la société Nova Diffusion

IV-2) Modèle de production de l'électricité par un module PV à Ngaoundéré.

Nous proposons une modélisation de la production de l'électricité durant une journée du mois de février au site de l'ENSAI - IUT de l'université de Ngaoundéré d'un module photovoltaïque à l'inclinaison optimale (25°) et azimut 0° comme suit :

Pente K1		Pente K2

Figure 4.2 : Modèle de puissance d'un module PV.

Tableau 4.3: Modèle de production moyenne d'un module PV à 25° en une journée du mois de février.

	7h	8h	9h	10h	11h	12h	13h	14h	15h	16h	17h	18h
Pmp(W)	14	26	35	39	42	46	46	40,5	36	28	16	4
Vmp(V)	14	14,7	15	15,3	14,7	14,8	14,6	14,7	15	15,2	14,9	10
Voc(V)	18	19,7	20	20,1	19,8	19,5	19	18,7	19	19,2	18,9	17
K1(W/V)	+1	+1,8	+2,4	+2,6	+2,9	+3,1	+3,15	+2,8	+2,4	+1,9	+ 1,1	+ 0,4
K2(W/V)	-3,5	-5,2	-- 7	-- 8,2	-8,24	-9,8	-10,5	^-10	-9	- 7	- 4	-0,6
Rcharge entrée	14	8,31	6,43	6	5,15	4,76	4,63	5,33	6,25	8,25	13,87	25

Où K1 et K2 représentent la quantité d'énergie non exploitée par volt lorsque le module PV ne se trouve à sa tension Vmp correspondant à la production de puissance maximale.

REMARQUES : A aucun moment la valeur de la tension _Vmp à laquelle le module produit le maximum de sa puissance n'est celle spécifiée par le fabricant : 17,3V.

A chaque moment, un module PV est caractérisé par un point _(Vmp - _Imp) où l'on peut extraire le maximum de sa puissance. Toute charge dont la caractéristique ne rencontre pas exactement ce point maximum oblige le module à fonctionner de sorte qu'il ne fournisse pas la puissance maximale. La dernière ligne du tableau 4.3 donne la valeur résistive de la charge d'entrée à laquelle le module se trouve au point _(Vmp - Imp) ; des charges importantes peuvent être utilisées de 9h à 16h.

IV-3) Choix d'un module PV. [17]

Pour choisir un module photovoltaïque, on tiendra compte non seulement de la puissance nominale exprimée en watt crête (Wc), et aussi des points suivants:

- De la température nominale d'utilisation des cellules (NOCT : Nominal Operating Cell Température) indique la température de surface du module dans les conditions d'essai normalisées suivantes: 800 W/m², rayonnement solaire de type AM 1,5 ; vitesse du vent 1 m/s, température ambiante 20 °C.

- Le module PV doit être certifié selon la norme IEC 61215 pour les modules cristallins ou IEC 61646 pour les modules à couche mince ; et sur le plan de la sécurité, satisfaire aux exigences de la classe de protection II (SKL II).

IV-4) Dimensionnement des câbles et fusibles pour une exploitation optimale de l'électricité solaire à Ngaoundéré.

IV- 4.1) Raisons du calcul de la section des câbles et fusibles.

Prenons comme élément de comparaison l'éclairage d'une douche située à vingt-cinq mètres des habitations principales par une ampoule de 20 watts. Pour une canalisation électrique de vingt cinq mètres, on a cinquante mètres de longueur de fil. Si la section est de 1,5 mm², le cable aura une résistance totale de 15,15x50/1.000 soit 0,76i

1-) Avec une source alternative conventionnelle de 220V, l'intensité de courant est 20 W/220 V, soit 91 mA et vaut lors d'un court circuit 220V / 0,76Ù soit 289 A ; même un fusible de 16A fondrait, protégeant ainsi l'installation.

2-) Par contre une source continue de 12 V (batterie solaire) débitera 20W / 12V, donc 1,67 A. Lors d'un court circuit le courant débité vaudra 12V/0,76Ù, soit 15,78 A : donc un fusible de 16 A ne sera d'aucune utilité.

On peut aussi relever dans ce second cas de figure, que la section du câble (1,5 mm²) de résistance 0,76Ù occasionnera une chute de tension de 0,76Ù x 1,67A = 1,27 V représentant 1,27x100/12 = 10,57% de chute de tension : supérieure à la tolérance admissible (3%) prescrit par Electricité de France (EDF); et une perte joule de 1,27V x 1,67 A= 2,12 watts.

Considérant un câble de 6 mm², pour les cas de figures sus analysés, on aura résistance du cable 3,85 x 50/1.000 soit 0,20 Ù. En fonctionnement normal, l'appel en courant sera pratiquement le même que pour un câble de 1,5 mm². Mais lors d'un court circuit, la source alternative débitera 220V / 0,20 Ù = 1.100 A et la source continue 12V / 0,20 Ù = 60 A : qui peut alors justifier l'emploi dans chaque cas d'un fusible de méme taille.

Notons enfin que la chute de tension devient 0,20 Ù x 1,67 A = 0,33 V représentant 0,33 x 100/12 = 2,78% admissible. Et des pertes joules de 0,33V x 1,67 A = 0,55 watt.

Tableau 4.4 : Influence des sections en électricité PV et conventionnelle.

Section	Source	Inominal	Icourt circuit	Fusible	LU	Perte (W)
1,5 mm^2	220 V AC	0,091 A	289 A	16 A	0,032%	0,0063
	12 V DC	1,67 A	15,78 A	16A	10,6%	2,12
6 mm^2	220 V AC	0,091 A	1.100A	16 A	0,008%	0,0016
	12 V DC	1,67 A	60 A	16 A	2,78%	0,55