Questionnement sur la puissance délivrée par un panneau solaire

[Djinnmercure]

Bonjour à tous,

j'ai actuellement besoin de réaliser des test sur un panneau solaire, pour un projet de lycée. Je tiens d'abord à dire que j'ai cherché longtemps et que je n'ai trouvé aucune réponse satisfaisante sur internet.

Voici ce que j'ai réalisé : j'ai fait le branchement d'un panneau solaire avec une résistance variable, puis j'ai mesuré la tension aux bornes du panneau, ainsi que l'intensité du courant fournit.
et cela dans plusieurs cas de figures : en plein soleil / à l'ombre ainsi que avec la résistance au maximum / au minimum

j'ai ainsi obtenue plusieurs mesures de voltage et d'ampérage.

Mais avec ces valeurs, je ne sais pas comment trouver la puissance réelle qui a été fournie par mon panneau, de manière à connaître les Watt-heure que fournir mon panneau sur une moyenne d'une journée.
Le problème étant que je ne sais pas comment mettre en relation les différentes valeurs que j'ai mesuré, avec les différentes valeurs de résistances trouvées.

Si une personne pourrait m'éclairer, ça serait sympa.
Merci
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[Elzaidir]

Bonjour,

si tu à la mesure de tension et de courant il suffit de les multiplier entre eux (P=I*U) pour obtenir la puissance en watts. Après s'il te faut la production moyenne sur une journée tu devrais regarder le temps d'ensoleillement moyen de l'emplacement de ton panneau. Il me semble, corrigez-moi si je me trompe, qu'en moyenne on compte 3-4 heures par jour.

Donc pour avoir cette production tu fais : E=U*I*t
Pour :
E = l’énergie produite en une journée (en watt-heure)
U = la tension aux bornes en plein soleil (en volt)
I = le courant en plein soleil (en ampère)
t = le temps d'ensoleillement moyen (en heure)

Après il faut faire attention à la saison, à l'inclinaison par rapport au soleil, etc...

J’espère avoir répondu à ta question. Mais petite question, c'est pour faire quoi exactement?

[Dynamix]

j'ai ainsi obtenue plusieurs mesures de voltage et d'ampérage.
connaître les Watt-heure

On t' enseigne ce langage la dans ton lycée ?
De mon temps à l' école on aurait dit "tension" , "intensité" , "l' énergie"

Pour calculer l' énergie fournie annuellement par ton panneau , il faudrait connaitre l' ensoleillement moyen de l' endroit ou il se trouve .
Et aussi l' orientation du panneau (fixe ou orientable)
A partir de quelque mesures ponctuelles , c' est impossible .

[Djinnmercure]

Déjà merci d'avoir répondu aussi vite

Alors déjà il s'agit d'alimenter mon projet de PPE (une boite aux lettres connectée (originale dis donc)) à l'aide de panneau solaire. Bon je sais que c'était sans doute pas une très bonne idée les panneaux, pour un projet allumé 365 jours par an, mais maintenant c'est trop tard.
D'ailleurs pour tout ce qui concerne inclinaison, saison, etc... bah j'ai déjà 3 pages de doc remplies d'infos la-dessus, donc le coté théorique est assez prêt je pense.

maintenant en ce qui concerne la partie calcul.
j'ai pensé qu'il fallait utiliser la formule P = U*I, ramenée au nombre d'heures, ce qui nous donne U*I*T, comme vous me l'avez dit.

Mais en réalité il y a quelque chose qui m'embête avec mes valeurs.

Comme j'ai utilisé une résistance variable pour mes mesures. j'ai donc des valeurs de tension et de courant avec la résistance au minimum, et des valeurs avec la résistance au maximum.
L'utilisation de la formule P=U*I me donne donc des résultats très différents selon les valeurs utilisées.

c'est là que le problème se pose puisque je ne sais pas quelles valeurs permettent de connaître la puissance du panneau réelle.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Djinnmercure]

Dynamix,
Désolé, ça me parlait plus d'écrire voltage, mais excusez moi, c'est vrai que pour une meilleur compréhension les termes tension, intensité, énergie sont plus appropriés

en ce qui concerne l'ensoleillement annuel, je ne le cherche pas directement, je pensais qu'avec quelques mesures ponctuelles, je pourrait trouver une moyenne journalière qui me suffirait pour mes quelques calculs à présenter

[Elzaidir]

Le fait que la puissance n'est pas constante peut être due à plusieurs choses.

Déjà il faut que les mesures soient réalisées dans des conditions plus ou moins identiques. Ça dépend de la marge d’erreur mais comme ce n'est pas un produit pour l'industrie...

Ensuite il y a la résistance interne du panneau. Si tu veux avoir toutes les infos nécessaires je te conseille vivement de regarder le datasheet (fiche technique). Tu dois pouvoir le trouver sur le internet.

Il faut aussi savoir la consommation de ton système, adapter la capacité de ton accumulateur pour éviter les mauvaises surprises. Tu utilises quoi pour gérer la boîte aux lettres? (Raspberry pi, Arduino, circuit maison)

Plus on a d'informations mieux on peut t'aider.

[DAUDET78]

L'utilisation de la formule P=U*I me donne donc des résultats très différents selon les valeurs utilisées.

Et oui,
- Pour une résistance faible, le courant est fort, mais la tension est faible donc P=U*I est faible
- Pour une résistance forte, le courant est faible , mais la tension est fort donc P=U*I est faible

Il fallait faire diverses mesures avec diverses résistances et tracer la courbe P=f(U) pour les diverses valeurs de résistance.
Tu aurais vu qu'il y a un couple de valeur U , I qui donne la puissance maximum ( et ce couple est variable en fonction de l'éclairage )

Pour ta culturation , cherche MPPT.

[Elzaidir]

Au temps pour moi j'avais pas relevé qu'il faisait varier la résistance

[Dynamix]

La variation de résistance n' a d' intérêt que pour faire varier le couple U/I et chercher lequel donne le meilleur résultat .

[Djinnmercure]

Je vous remercie pour vos réponses,
toutes ces informations m'ont bien éclairé sur la raison du placement d'une résistance dans le montage et sur le fonctionnement du panneau.

En faite j'aurais du prendre beaucoup plus de mesures de tension et d'intensité en faisant varier la résistance, de manière à obtenir la courbe I=f(U), de manière à connaître la résistance qui permettrait d'atteindre le point de puissance maximale du panneau.

Aujourd'hui, je n'ai plus la possibilité de réaliser des tests supplémentaires. Mon but premier était de comparer la puissance fournie par le panneau réellement avec la puissance théorique que j'avais calculée en fonction des besoins énergétique de mon système.

Je peux peut-être utiliser les valeurs mesurées avec la résistance au maximum - sans oublier de préciser que celles-ci ne correspondent pas à la puissance maximale, puisque la résistance n'était pas dans une position optimale - de manière à trouver la puissance fournie par le panneau dans ces conditions.

En faisait ça la puissance calculée ne sera sans doute pas maximale, mais j'aurais quand même des valeurs qui se rapprocheront du maximum.

PS : mon système est composé de deux cartes Arduino, et le besoin quotidien en énergie théorique calculé est de 10wh environ.

[antek]

En faisait ça la puissance calculée ne sera sans doute pas maximale, mais j'aurais quand même des valeurs qui se rapprocheront du maximum.

Tes valeurs se situent avec certitude entre 0 et Pmax, et c'est tout !
On peut aller jusqu'à dire que l'une des deux se trouve entre l'autre et Pmax, sans plus.

[Djinnmercure]

en effet, je me suis un peu emporté en disant que mes valeurs se rapprochent du maximum. Je devrais essayer de refaire des mesures de manière à connaître la résistance à choisir.

D'ailleurs, mes calculs sont étranges en comparaisons des valeurs théoriques trouvées.

Dans mon cas, pour une zone en plein soleil, la tension mesurée = 19.5 V et l'intensité = 0.18 A
Ce qui fait une puissance de 19.5 x 0.18 = 3.51 W
Soit pour 5 heures d'ensoleillement par jour environ, une énergie quotidienne de 3.51 x 5 = 17.55 Wh

or cette valeur me semble particulièrement faible, d'après les valeurs théoriques que j'ai trouvé (sur le site de l'institut national de l'énergie solaire) la panneau en plein été devrait fournir une énergie dépassant les 100 Wh

je ne comprend vraiment pas ce qui peut causer une si grosse marge d'erreur entre mes deux valeurs.

[DAUDET78]

Tu peux donner la spécification de ton panneau ? Un lien WEB ?

[fabang]

Tu aurais mis une résistance infinie (I =0) ou un court-circuit (U=0), tu aurais mesuré une puissance de 0W, la tu as mis une résistance d'environ 100ohm et tu trouves 5,5W, avec une autre valeur de R tu aurais encore trouvé autre chose. Donc il n'y a rien à comparer avec les 100W du constructeur qui sont certainement donné dans des conditions idéales (solstice qui ne se produit qu'une fois par an) sous une latitude peut être avantageuse.

[Dynamix]

la panneau en plein été devrait fournir une énergie dépassant les 100 Wh

Puissance crête en conditions standard ?
(=1000 W/m² à 25 °C)
Rarement atteinte en pratique .

[DAUDET78]

(=1000 W/m² à 25 °C)
Rarement atteinte en pratique .

Souvent atteinte ! C'est, environ, la puissance rayonnée par le soleil sur la terre. Après, il y a le rendement du panneau (de l'ordre de 10 à 20%)

[Djinnmercure]

Mon panneau est un SPP-3012 : http://www.serelio.fr/Produits/Gener...N-SPP/SPP30-12

La valeur de 100 Wh que j'ai cité prend déjà en compte les pertes liés aux mauvaises conditions (mauvais ensoleillement, froid, etc...)

Après réflexions je pense refaire des mesures demain, de manière à trouver le couple U,I et la valeur de la résistance qui me permettront d'avoir une puissance optimale.
Je pourrais alors obtenir les graphes I=f(U) et P=f(U), et je pourrais comparer dans de meilleurs conditions les puissances réelle et théorique du panneau.

[DAUDET78]

Pas la peine de faire des mesures ....
En condition optimum, il sort 1,66A sous 18V

Tu va en faire quoi de cette énergie ? charger une batterie ? Une batterie de 12V au plomb ? Tu ne vas pas te lancer dans l'étude d'un régulateur de charge MPPT ?

Donc tu branches (en série avec une diode) ton panneau sur ta batterie 12V (au moins 20Ah) et ton problème est résolu (à un détail près que je te laisse découvrir)

[PA5CAL]

Bonsoir

Pour une courbe donnée, la valeur de la résistance qui permet de produire la puissance optimale est donnée par :
R = U_Pmax/I_Pmax.

Mais faire des mesures pour relever la courbe ne t'apportera rien. L'allure de la courbe est connue, et sa position exacte varie avec la puissance lumineuse reçue et la température. D'une heure sur l'autre, tu n'obtiendras pas la même courbe. L'orientation du panneau, son état de propreté, l'albedo du lieu, la température de l'air, le vent, les nuages ou l'usure dans le temps sont autant de facteurs qui vont également modifier la courbe.



Le constructeur donne dans sa documentation des valeurs nominales caractéristiques qui permettent de dimensionner une installation, connaissant par ailleurs les caractéristiques de cette installation et les données statistiques du lieu d'implantation.

Pour pouvoir mesurer l'énergie produire par le panneau, il faut définir cette installation, car la production de puissance en dépend directement. Notamment, du point de vue purement électrique, c'est la charge sur laquelle le panneau est branché qui détermine le point de fonctionnement sur les courbes évoquées ci-dessus. Alimenter un moteur, une batterie ou un onduleur, via un régulateur shunt ou un convertisseur MPPT… les cas de figure différents ne manquent pas, et donneront des résultats très différents pour un même panneau et pour des conditions extérieures identiques.

L'installation étant définie, la tension et le courant sortant du panneau sont fixés par les conditions rencontrées, et la puissance produite est égale à chaque instant à P=U×I. Pour connaître l'énergie produite dans une journée particulière, il suffit de relever la tension et le courant à intervalles réguliers (toutes les ∆t secondes) entre le lever et le coucher du soleil, et de faire la somme des produits ∆t×P :

E = ∆t×∑(U(t)×I(t))

Pour ∆t en secondes, le résultat est exprimé en joules. Pour l'exprimer en watt-heures, il suffit de le diviser par 3600.

[Dynamix]

Souvent atteinte ! C'est, environ, la puissance rayonnée par le soleil sur la terre.

L' été , vers midi , sans nuages , sous bonne latitude et le panneau bien face au soleil .

[Djinnmercure]

en faite justement, pour mon PPE maintenant, je dois faire des tests du panneau pour vérifier que l'énergie fournie est bien celle qui a été calculée, donc que le panneau sort 18 V et 1.66 A.

Et je compte charger une batterie, qui devra être de 12 V et environ 5 Ah (d'après ce que j'ai calculé)

[DAUDET78]

en faite justement, pour mon PPE maintenant, je dois faire des tests du panneau pour vérifier que l'énergie fournie est bien celle qui a été calculée, donc que le panneau sort 18 V et 1.66 A.

Non .... qui a été annoncé!

Et je compte charger une batterie, qui devra être de 12 V et environ 5 Ah (d'après ce que j'ai calculé)

Alors ton panneau est trop puissant ! Mais ça peut être intéressant pour qu'il recharge ta batterie dans de mauvaises conditions. Par contre, il va falloir cogiter un circuit de limitation du courant de charge. Ta batterie plomb 7Ah (5Ah, ça n'existe pas) demande un courant max de 0,7A (charge à C/10)

Passe ton temps sur le circuit de charge ...plutôt que sur des mesures inutiles sur ton panneau .

[PA5CAL]

Les résultats seront très variables d'un jour sur l'autre. Pour donner une idée de ces variations, voici ce qu'on aurait pu relever, jour après jour, sur un panneau installé à Paris durant l'année 2009 :



Les pics correspondent aux jours de beau temps, les creux aux jours de mauvais temps. L'allure générale sinusoïdale provient du cycle des saisons.

[Djinnmercure]

Je comprends à peu près toutes les idées informations que vous me dites, mais j'avoue que je commence à être quelque peu embrouillé par ces histoires de limitation de charge ou autre pour la batterie.

Je m'y suis peut-être un peu mal pris dans l'explication du contexte de mon travail, je vais donc réexpliquer un peu mieux le travail que j'ai réalisé.

Durant la 1ère partie du projet, j'ai calculé le besoin énergétique de mon système (10 Wh quotidiennement), ainsi que le panneau qui me serait nécessaire pour produire cette énergie (le SPP30-12, d'une puissance crête de 30 Wc), ainsi que la capacité de la batterie dont j'aurais besoin (12 V et 5 Ah en valeur théorique, donc 7 Ah ce qui correspond aux batterie existante comme l'a fait remarquer DAUDET78)
La partie théorique de mon projet est donc normalement terminé.

Après ça, je dois donc réalisé pour la 2ème revue de notre projet un TP qui doit vérifier les valeurs théoriques réalisées en première partie. Mon professeur m'a donc conseillé de faire des tests sur les panneaux afin de vérifier que le panneau fournisse bien l'énergie nécessaire au projet.
C'est donc pour cela que j'en suis arrivé ici, à chercher à connaître l'énergie fournie par le panneau.

[DAUDET78]

C'est donc pour cela que j'en suis arrivé ici, à chercher à connaître l'énergie fournie par le panneau.

Si ton prof te demande ce travail inutile .....Yapluska ! Pour lui faire plaisir

Donc tu mesures, dans diverses conditions de soleil quelle est la tension de sortie pour un courant de 0,7A .
- Si tu mesures plus de 14,5V avec une résistance de 16/0,7=23 ohm (en fait 16V, au pif, avec la perte de tension dans le circuit de charge). Tu peux dire : Je charge à 100%
- Sinon, tu augmentes ta résistance pour avoir 16V et tu mesures le courant dispo (par exemple 0,4A avec une résistance de 40 Ohm) Dans ce cas, tu peux dire : Je charge à 0,4/0,7=57%

[PA5CAL]

Pour vérifier l'énergie fournie par le panneau, il faut que tu le mettes dans les conditions réelles d'exploitation. Il faut en particulier qu'il soit :
- branché sur le chargeur de la batterie, et avec une batterie à recharger (ou alors branché sur un circuit capable de simuler précisément les conditions électriques attendues)
- utilisé dans un environnement présentant la pire situation prévue au cahier des charges (par exemple, celle d'un jour d'hiver par temps gris)

Je doute donc de la faisabilité ou de l'intérêt de la chose. Cela dit, si on laisse de côté les résultats obtenus, ça peut être un exercice très formateur.

[Djinnmercure]

Bon, bah je pense que avec tout ça je vais m'en sortir.
Parce que c'est vrai que les premières mesures que j'ai réalisé ont été faites avec la résistance un peu au hasard, donc ça ne m'a pas trop aidé

Maintenant j'ai à peu près compris comment tout ça fonctionne, et pourquoi on place une résistance pour mesurer la puissance du panneau.

ya plus qu'à mesurer tout ça demain, même si je commence à me demander à quoi ça va servir.

En tout cas merci à vous tous.

[DAUDET78]

même si je commence à me demander à quoi ça va servir.

A faire plaisir à ton prof !