Énergie solaire photovoltaïque

Une simulation numérique a été réalisée en utilisant des données météorologiques recueillies à Louvain-la-Neuve, en 1998-1999 par l'Institut d'astronomie et de géophysique (ASTR).

De ces données, nous avons retenu sur une durée de 1 an un enregistrement, au pas de 20 minutes, de l'éclairement énergétique global sur plan horizontal et de la température de l'air.

Nous avons considéré, comme annoncé, un module photovoltaïque Shell S36 modélisé comme nous l'avons expliqué dans la communication ID58 de la même conférence. En outre, nous avons supposé que la température de jonction des cellules est égale à la température ambiante multipliée par 0.03 fois l'éclairement énergétique (de façon à rendre compte du NOCT annoncé par le fabricant).

Nous avons ainsi calculé que l'énergie annuelle disponible (énergie fournie par le module s'il fonctionnait toujours à son point de puissance optimale) serait de

Ce module est suivi d'un convertisseur DC-DC d'une fréquence interne de 20 kHz.
Nous supposons que les condensateurs d'entrée et de sortie du convertisseur ont une capacité suffisante pour que l'on puisse considérer les tensions comme constantes à l'échelle d'un cycle de fonctionnement interne du convertisseur (50 ms).

Le fonctionnement du convertisseur est analysé en supposant tous les composants idéaux et sans pertes. Les pertes sont calculées a posteriori sans remettre en cause les valeurs des courants ainsi obtenues. Les seules pertes considérées pour l'instant sont les pertes par effet Joule dans la self et le transistor.

Nous avons obtenu les résultats suivants :

On constate que le dimensionnement idéal correspond dans tous les cas à une situation où le convertisseur est en butée pendant une partie importante du temps, d'où la valeur significative de l'énergie non extraite. D'où aussi le paradoxe apparent que la tension idéale du bus DC est parfois plus faible dans le cas d'un boost que dans le cas d'un buck !

Cette étude devrait encore être améliorée pour mieux tenir compte de l'imperfection des éléments du convertisseur, ainsi que des variations de tension de la batterie en fonction de la température et de son état de charge. Dans l'état actuel de l'étude, il semble que la différence d'efficacité entre les deux types de convertisseur soit marginale APRES OPTIMISATION ! Le choix s'appuiera donc essentiellement sur un critère économique, ce qui avantage sans doute le boost car celui-ci s'accomode d'un condensateur d'entrée de valeur plus faible.

Logiciel associé à cette communication, sous forme de source qbasic (texte MS-DOS)

Ces logiciels sont à utiliser avec 12 fichiers de données météo (un par mois) en texte ascii. La première ligne de ces fichiers comporte deux nombres : le nombre de points expérimentaux et le nombre de données par point (3 pour l'instant). Les lignes suivantes comportent trois nombres, à savoir la durée en heures, la température ambiante en °C et l'éclairement énergétique du module en W/m². Les fichiers de données utilisés sont fournis ci-dessous à titre d'exemple.

Dernière mise à jour le 02-11-2007