Stratégies de commande et réglage des bus continus dédiés aux systèmes de production d'énergies éolienne et solaire

Stratégie de commande et réglage du bus continu dédiée aux systèmes de production d'énergie éolienne et solaire

2.4.1.2 LES CELLULES PHOTOVOLTAÏQUES

Les systèmes solaires ont pour source d'énergie un module solaire composé des cellules photovoltaïques (abréviation PV). Ce module emmagasine les rayonnements lumineux du soleil et les transforme directement en un courant électrique par ces cellules à base de silicium ou un autre matériau ayant des propriétés de conversion lumière/électricité. Chaque cellule délivrant une faible tension, ainsi on les assemble en panneau.

Le plus de lumière ils reçoivent, le plus ils produisent de l'électricité. Pour régulariser, stocker, conditionner et verser l'électricité au réseau, on connecte dans le système de composantes telles que régulateurs de charge, batteries et convertisseurs statiques.

Fig. 2.12 Module solaire formé de cellules photovoltaïques

Les cellules photovoltaïques en silicium monocristallin ont un rendement (15%) élevé par rapport aux cellules en silicium polycristallin produites à partir des déchets du silicium monocristallin (rendement de 12%). Les cellules en silicium amorphe (couche mince) sont obtenues par la projection du gaz de transformation du silicium naturel en silicium pur sur une feuille de verre ont un rendement (6 à 8%) plus faible.

2.4.1.2.1 Formule pour calculer l'électricité produite par une photovoltaïque

À partir des paramètres donnés du générateur photovoltaïque, on peut obtenir l'énergie électrique qu'il produit.

Le modèle électrique le plus proche du générateur photovoltaïque est un modèle à deux diodes avec des facteurs de forme différents et des lois de comportement, par rapport à la température, différentes :

Fig. 2.13 Modèle électrique d'une cellule photovoltaïque.

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Pour une température et un éclairement donnés (normalement 25°C et 1.000 W.m-²). Nous obtenons les équations suivantes :

? ?+ ? ?

e.(V R .I

S

I I exp ? - ?

1

D1 S1

= ? ? (2.8)

? ? ? ç1.k.T ? ? ?

? -

IS1 = K₁ .T3.expE g ?

k.T

?

(2.9)

?

?

?

·

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e : charge de l'électron

· k : constant de Boltzmann : constant dépendant du matériau semi-conducteur [sans dimension]

· T : température [K]

· I_s : courant inverse de saturation de la diode, il est dépendant de la température selon une loi différente pour chaque matériau [A]

· K₁ : constant thermique du fabricant

· Eg : Energie de gap [J]

· V : tension [V]

· I : courant [A].

· K₂ : constant thermique du fabricant

Ainsi, l'équation globale la plus complexe pour modéliser une cellule réelle est la suivante :

?- ? ? ? + ? 3 g S I I . std [ G E = e.(V R .I . äI .(T - 298)+1 - K .T .exp ] . exp 1 CC T 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ç ? ? - 1000 k.T 1.k.T 5 ? - ? ? ? + ? ? + E g e.(V R .I V I.R 2 s S -K .T .exp . exp 2 ? ? - ? ? - 1 ? ? ? ? ? ? ? ? ç k.T 2.k.T Rsh

(2.10)

· ICCstd : courant de court-circuit de la cellule photovoltaïque dans les conditions

· standards et optimales: G =1.000 W/m² et T =25°C=298K.

· G : éclairement [W/m²] T : température [K]

· I_T : variation de courant de court-circuit par rapport à la température [K-1]

Dans cette équation, le courant est fonction de la température, de la tension aux bornes de la cellule, de l'éclairement et de lui-même.

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