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1 Mini-projet Capteur Solaire

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Page 1: Capteur solaire97

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Mini-projet Capteur Solaire

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Mini-projet Capteur Solaire

Capteur solaire

Il existe deux types de capteurs bien distincts, qui ont chacun un usage

spécifique : utilisés pour la production de chauffage et d'eau chaude sanitaire, et

utilisés pour la production d'électricité pour l'éclairage et l'électroménager.

Les capteurs thermiques : pour l'eau chaude sanitaire et le chauffage

Les capteurs photovoltaïques : pour l'électricité

I. Les composantes de capteur solaire.

1- Panneau solaire

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Mini-projet Capteur Solaire

Capteur thermique Capteur photovoltaïque

Les capteurs photovoltaïques : pour l'électricité

Composés d'une fine couche de silicium couverte par une plaque de verre trempé, ils

produisent de l'électricité utilisable pour l'éclairage et les appareils électroménagers.

Ils ne sont pas conseillés pour le chauffage électrique, celui-ci demandant trop

d'énergie par rapport à ce que ce type de capteur peut fournir. Dans la plupart des

cas, les capteurs sont raccordés au réseau électrique et on vend la totalité de la

production au distributeur d'électricité (en 2007 : prix de vente 0,30 €/kWh, ou 0,55

€/kWh si les capteurs sont intégrés au bâti). Dans certains cas spécifiques (chalet

isolé, mobilier urbain…), les capteurs sont couplés à un parc de batteries et

fonctionnent en autonomie.

Les capteurs thermiques : pour l'eau chaude sanitaire et le

chauffage

Ils sont composés de plaques métalliques généralement en cuivre (couverts par une

vitre en verre trempé), sous lesquelles sont soudés des tubes. Dans ces tubes

circule un fluide caloporteur (de l'eau mélangée avec un antigel), qui prélève les

calories dans les capteurs pour les restituer à un ballon d'eau chaude sanitaire et

éventuellement à un plancher chauffant. Les capteurs standards sont de forme

rectangulaire de diverses tailles. Les plus répandus sont des caissons de 2,5 m2 ou

2 m2, ainsi que des modules de 0,5 m2.

2- Régulateur

Le régulateur de charge/décharge est

l’électronique entièrement automatique à

laquelle sont reliés le panneau

photovoltaïque, la batterie, ainsi que les

équipements destinataires de l’électricité

solaire.

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Mini-projet Capteur Solaire

En règle générale, les contrôleurs de charge solaire n’intègrent strictement ni de

convertisseurs de courant, ni de convertisseurs de tension, les régulateurs de charge

de type linéaires disposant eux de la particularité de réduire plus ou moins le courant

disponible. Cette propriété, surtout conjuguée à la technique PWM donne lieu à une

succession de différents régimes de recharge de la batterie d’un système

photovoltaïque, déclenchés par son état initial de décharge, et stoppés à des valeurs

caractéristiques de sa tension.

3- Batterie

qui gouvernent le fonctionnement d’une batterie sont réversibles, dans la mesure où

celle ci n’a pas été longtemps ni complètement déchargée ni trop surchargée. Un

fonctionnement prolongé dans l’un ou l’autre de ces états aboutirait à la destruction

définitive de la batterie.

Une batterie électrique est un composant

électrochimique, elle comporte des électrodes

positives et négatives composées d’alliages

dissemblables plongées dans un électrolyte

(acide). L’ensemble est encapsulé dans un bac

scellé ou muni d’un bouchon de remplissage et

d’un évent. Les réactions d’oxydoréduction

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Mini-projet Capteur Solaire

La plupart des systèmes photovoltaïques comportent des batteries spéciales

(batteries stationnaires à alliages de Plomb) qui emmagasinent l’énergie générée par

les panneaux photovoltaïques en prévision des périodes où il n’y a pas de soleil. Ces

batteries sont conçues pour restituer un courant stable pendant de longues périodes

en conservant leurs aptitudes à la recharge, et ceci à un grand nombre de reprises

(cycles), on parle de batteries stationnaires ou à décharge profonde.

Il existe sur le marché différents types de batteries stationnaires en 2, 6 ou 12 Volts

nominal, qu’on distingue principalement par le nombre de cycles que celles-ci

peuvent fournir à une profondeur de décharge admissible déterminée, par la

géométrie des plaques positives (planes ou tubulaires) et enfin par la forme de

l’électrolyte (liquide, gel). Dans le cas des systèmes photovoltaïques, on opte

généralement pour des batteries à profondeur de décharge de l’ordre de 60 à 80%

pendant au moins 400 cycles. On choisit les batteries à électrolyte liquide si la

maintenance du système est aisée, tandis que les batteries à électrolyte gélifié sont

adaptées aux situations où le confort de l’utilisateur est souhaité (cas des petites

unités) et aux systèmes à maintenance réduite.

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Mini-projet Capteur Solaire

II. Régulation de capteur.

Régulateur panneau solaire photovoltaïque

Une installation photovoltaïque est composée de trois éléments de branchement :

le régulateur du panneau solaire : qui contrôle la charge de la batterie et

protège l'installation ;

l'onduleur : qui change le courant continu produit par les panneaux en courant

alternatif, utilisable dans le bâtiment ;

les prises électriques du bâtiment.

Le régulateur d'un panneau solaire est

présent sur les deux types d'installation

solaire : thermique et photovoltaïque.

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Mini-projet Capteur Solaire

Dans le cas où les panneaux solaires ne sont pas sur la toiture mais dans un jardin

par exemple, ils doivent quand même être reliés au régulateur du panneau solaire

situé, lui, à l'intérieur de la maison.

De la même façon, si le panneau est posé sur le toit d'un camping-car, il doit être

relié à la batterie de service à l'intérieur. Afin de protéger l'installation, un régulateur

de panneau solaire doit être installé entre le panneau et la batterie.

Régulateur panneau solaire thermique

Dans une installation thermique, les éléments de branchement sont les suivants :

panneaux solaires thermiques ;

système de distribution du fluide caloporteur ;

régulateur de panneau solaire thermique ;

dispositif de stockage de l'eau ;

tuyauterie pour distribuer l'eau et/ou émetteurs de chaleur.

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Mini-projet Capteur Solaire

Le régulateur du panneau solaire thermique permet de faire passer l'eau dans le

circuit de chauffage seulement quand il y a du soleil. Cela a l'avantage d'éviter que

l'eau soit refroidie dans le circuit au lieu d'être chauffée.

Le régulateur peut être manuel ou automatique et les modèles les plus sophistiqués

peuvent avoir des enregistreurs de données.

III. Dimension de capteur solaire logiciel.Les capteurs solaires sont le dispositif de production d'énergie individuelle le plus

courant et le plus rentable pour les particuliers.

La dimension du panneau doit être choisie en fonction des besoins en électricité du

foyer, et de l'ensoleillement de la région.

1- Dimensions des panneaux solaires thermiques

En fonction de votre utilisation

La taille des panneaux solaires thermiques à installer sera

différente selon l'utilisation :

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Mini-projet Capteur Solaire

Pour un chauffe-eau : on prévoit un ballon d'environ 200 à 300 litres pour un

foyer de 4 personnes. Le volume est variable selon la présence ou non d'une

énergie d'appoint. Cette installation nécessite un panneau thermique de 2 à

5 m² selon l'ensoleillement de la zone.

Pour un chauffage central : 10 à 30 m² de panneaux solaires thermiques

(selon la taille du logement) peuvent couvrir jusqu'à 60% de vos besoins en

chauffage.

Pour un système combiné chauffage/eau chaude : on prévoit en général 10 à

20 m² de panneaux solaires thermiques (environ 15 m² pour un logement de 4

personnes).

En fonction de l'ensoleillement

Selon l'ensoleillement de la zone dans laquelle se situe votre logement, la taille du

panneau solaire thermique varie.

Si l'installation est prévue pour fonctionner toute l'année (dans une résidence

principale par exemple), on se base sur les chiffres de l'ensoleillement en hiver pour

estimer correctement la dimension idéale des panneaux.

Selon les latitudes, vous devrez également adapter l'orientation et l'inclinaison de vos

panneaux solaires thermiques, pour optimiser votre rendement.

Vos besoins en chauffage et en eau chaude sont plus importants l'hiver, lorsqu'il y a

moins de soleil. C'est pourquoi un système d'appoint est toujours recommandé. Mais

dans l'absolu, il est possible d'installer un chauffe-eau solaire partout en Tunisie.

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Mini-projet Capteur Solaire

2- Dimensions des panneaux solaires photovoltaïques

Calculer vos besoins

Pour savoir quelle dimension prévoir pour votre panneau solaire photovoltaïque,

vous devez avant tout déterminer vos besoins énergétiques. Calculez votre

consommation moyenne en électricité sur une année, en consultant vos factures

précédentes si vous en avez.

Si vous installez ces panneaux photovoltaïques sur un bâtiment neuf, vous devez

estimer votre future consommation. Pour cela :

Listez les différents appareils électriques de votre logement, en précisant leur

puissance en watt par heure.

Multipliez la puissance par le nombre d'heures d'utilisation par jour pour

obtenir la consommation énergétique quotidienne. La somme des

consommations quotidiennes en Wh/jour vous donne une idée de l'électricité

nécessaire chaque jour.

En fonction de l'ensoleillement

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Mini-projet Capteur Solaire

La quantité d'énergie que vos panneaux solaires photovoltaïques pourront produire

dépend directement de leur taille. En moyenne, une surface de 25 m² de modules

produit environ 3 000 kWh par an.

La production d'électricité dépend également de l'ensoleillement, qui est variable

selon les régions.

Si l'installation est prévue pour fonctionner toute l'année (dans une résidence

principale par exemple), on se base sur les chiffres de l'ensoleillement en hiver pour

estimer correctement la dimension idéale des panneaux photovoltaïques.

Selon les latitudes, vous devrez également adapter l'orientation et l'inclinaison de vos

panneaux solaires photovoltaïques, pour optimiser votre rendement.