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Puissance-crête d'un panneau photovoltaïque



  1. #1
    Binian

    Puissance-crête d'un panneau photovoltaïque


    ------

    Bonjour,

    (Pour ceux qui s'intéressent aux panneaux solaires et aux considérations géométriques d'ensoleillement)

    J'aurais une petite question à vous soumettre concernant la puissance maximale délivrable par un panneau photovoltaïque.

    Généralement, on dit que l'angle d'inclinaison d'un module photovoltaique permet de multiplier par un certain facteur l'ensoleillement reçu par rapport à celui mesuré sur un plan horizontal, ce qui est logique.

    Prenons un module de 200 Wc, incliné d'un angle beta = 35°, latitude de phi = 49°, en plein hiver. (déclinaison solaire delta = -23.45)

    Le site PVCDROM donne par exemple le schéma suivant:
    [IMG]xxxxxxxxxxx
    avec:[IMG]xxxxxxxxxx
    donc alpha = 90-49-23.45 = 17.55

    On aura: [IMG]xxxxxxxxxxx

    D'où P(module) = 2.63 . P(horizontal)

    Or, imaginons qu'en une belle journée d'hiver, on ait P(horizontal)=800 W/m², cela signifierait que l'ensoleillement équivalent reçu sur le module soit égal à 2.63*800 = 2104 W/m²

    J'en arrive à mes questionnements:

    - D'une part, j'ai du mal à me représenter ce que signifient physiquement ces 2,1 kW/m² :est-ce possible sachant que la puissance reçue à l'extérieur de l'atmosphère vaut 1,36 kW/m²

    - D'autre part, le constructeur donne la puissance crête du panneau, ici 200W, mesurée avec un ensoleillement de 1kW/m² et une température de 25°C. Cela signifie que dans les conditions précédentes - ensoleillement 2.6 fois supérieur à la référence - la puissance de sortie sera également environ deux fois et demi supérieure à la puissance crête: est-ce possible? Je pensais que la puissance crête était un maximum théorique et que les conditions réelles se rapprochaient rarement de ces conditions optimales, mais le calcul que l'on vient de faire ne montre t il pas le contraire?

    Y a t il une explication? une erreur de calcul ou de raisonnement?

    Merci!

    Bonsoir
    Désolé, les photos sous "IMG" ne sont plus acceptées.
    S.V.P. Lire ou relire:
    http://forums.futura-sciences.com/te...s-jointes.html
    en tête de cette rubrique.

    La modération
    Papykiwi

    -----
    Dernière modification par invite76532345 ; 07/09/2009 à 19h34. Motif: IMG

  2. Publicité
  3. #2
    Ouk A Passi

    Re : Puissance-crête d'un panneau photovoltaïque

    Bonjour,

    Il me semble que cela ne se passe pas ainsi.

    Tu devrais essayer d'utiliser la première formule
    S(module) = S(incidente) . sin(alpha+bêta)
    Ce qu'il faut comprendre:
    La puissance récupérable S(module) est maximale quant les rayons solaires atteignent le panneau selon une direction normale (perpendiculaire) à ce panneau, car le sinus atteind son maximum pour un angle de Pi/2.

    Cette puissance récupérable est toujour inférieure à la puissance incidente du soleil atteignant le panneau.

    En effet, sur le site dont tu nous a donné [seulement] le nom, il est explicité (entre parenthèses):
    The power incident on a PV module depends not only on the power contained in the sunlight, but also on the angle between the module and the sun. When the absorbing surface and the sunlight are perpendicular to each other, the power density on the surface is equal to that of the sunlight (in other words, the power density will always be at its maximum when the PV module is perpendicular to the sun). However, as the angle between the sun and a fixed surface is continually changing, the power density on a fixed PV module is less than that of the incident sunlight.
    Pour ceux qui sont intéressés par le sujet, voici le lien
    Mais impossible de vous donner le lien direct:
    aller au chapitre 2 [2.20] "Solar Radiation on a Tilted Surface" (trois lignes avant "Solar Radiation Data")

    Cdlt

  4. #3
    Binian

    Re : Puissance-crête d'un panneau photovoltaïque

    Désolé pour les images insérées directement, je ferai attention à l'avenir ***. Est-il possible d'éditer mon message afin de corriger l'erreur?

    Merci pour ta réponse Ouk A Passi. Effectivement, la "constante solaire" de 1.36 kW/m² correspond à la puissance reçue à l'extérieur de l'atmosphère sur une surface perpendiculaire aux rayons du soleil. Et non pas sur une surface horizontale. Il faut donc prendre en compte l'angle d'incidence des rayons du soleil.

    La raison pour laquelle je n'ai pas utilisé la formule que tu cites est que je dispose de données concernant un plan horizontal (disposition classique des mesures d'ensoleillement), et non des données relatives aux surfaces perpendiculaire aux rayons du soleil.

    Mais je me rends compte qu'une puissance de 800 voir 1000 W/m² en hiver (comme je peux en avoir dans mes données) est impossible à obtenir sur un plan horizontal. Car, en utilisant la formule au solstice d'hiver par exemple:

    S(incident) = S(horizontal) / sin(alpha) = 800 / sin(17.55) = 2.65 kW/m²

    Cela dépasse la valeur de la "constante solaire" pour la même journée (environ 1.37 kW/m²). En fait en faisant le calcul, le jour du solstice d'hiver, à paris, on ne peut théoriquement pas trouver une puissance reçue par un plan horizontal supérieure à 420 W/m².

    L'erreur ne se situe donc ni au niveau du raisonnement ni au niveau des calculs mais bien au niveau de mes données d'entrée. Soit celles-ci sont fausses, soit elles ne correspondaient pas à ce que je pensais (surface inclinée plutôt qu'horizontale?).

    Voici le lien vers la page d'où j'ai tiré les formules, qui comprend également quelques explications pour bien comprendre.

    Pour ceux que la question initiale intéresse (est-il possible de produire du 450W avec un panneau de 200Wc?) j'ai trouvé sur le même site (pvcdrom) une explication quant aux valeurs d'ensoleillement supérieures à la référence (>1kW/m²), pour parler des "concentrateurs". En fait ils expliquent que oui, la puissance en sortie augmentera avec l'ensoleillement reçu, quasi-linéairement au début (à 10 kW/m² ça marche toujours comme ça), mais que les pertes joule seront d'autant plus élevées que le débit d'électrons sera grand. L'efficacité diminue donc beaucoup pour des fortes valeurs d'ensoleillement, ce qui donne certainement un phénomène de saturation à terme.

    C'est expliqué ici.

    Bonjour
    ***Sage décision, d'autant que les images proposées et insérées sont protégées par les auteurs, ce qui interdit leur copie sans autorisation. Certains hébergeurs "by-passent" cette protection (ce qui est illégal en France). C'est une des raisons pour lesquelles les hébergeurs ne sont plus admis sur FS.
    Citer le lien où trouver les images est la bonne solution dans ce cas.
    Bonne journée

    La modération
    Papykiwi
    Dernière modification par invite76532345 ; 08/09/2009 à 06h05. Motif: Explication

  5. #4
    Ouk A Passi

    Re : Puissance-crête d'un panneau photovoltaïque

    Bonjour,

    Je ne comprends rien à ceci:
    S(incident) = S(horizontal) / sin(alpha) = 800 / sin(17.55) = 2.65 kW/m²
    si ce n'est une interprétation (erronée ?) des formules (erronées ?) données sur le site dont, faute de temps, je n'ai pas approfondi la lecture.

    En d'autre termes, j'estime qu'il ne faut pas rêver.

    Cependant, poussé par la curiosité, j'ai recherché les caractéristiques de panneaux photo-voltaïques sur la toile.

    En l'occurrence, je prends pour exemple un panneau de 0,88 m² donné (il s'agit d'un euphémisme ) pour une puissance (nominale) de 120 W à 25°C sous un éclairement de 1 000W (et bien entendu, le panneau est orienté de manière optimale).

    D'autres données sont fournies sur le site et je tente de récapituler:

    Puissance incidente/Température/Puissance récupérable
    --------------------------------------------------------------------
    1 000 W 25°C 120 W
    1 000 W 60°c 84 W
    800 W 45°C 86 W

    A la lecture de ces valeurs issues du tableau que l'on peut retrouver sur le site dont le lien est donné ci-dessus, rien ne vous interdit de penser que, sous un éclairement vous apportant par exemple 1 300 W/m², et pour un panneau correctement réfrigéré, vous ne puissiez obtenir, dans le meilleur des cas, une énergie électrique sous puissance énorme de ... peut-être 140 W ?

    Mais jamais, au grand jamais il ne faut espérer:
    ensoleillement 2.6 fois supérieur à la référence - la puissance de sortie sera également environ deux fois et demi supérieure à la puissance crête
    Car la puissance éventuelle de 140 W que je viens d'évoquer s'obtiendra toujours au détriment de la durée de vie des cellules solaires, dont je rapelle que le rendement moyen est de l'ordre de 15 à 20 %, selon les technologies.

    D'où l'intérêt, si cela est possible, d'un "suivi solaire" dont il m'a semblé voir un "thread" aujourd'hui sur FS.

    Cdlt

  6. A voir en vidéo sur Futura
  7. #5
    Binian

    Re : Puissance-crête d'un panneau photovoltaïque

    Bonjour,

    Je ne comprends rien à ceci:

    S(incident) = S(horizontal) / sin(alpha) = 800 / sin(17.55) = 2.65 kW/m²

    si ce n'est une interprétation (erronée ?) des formules (erronées ?) données sur le site dont, faute de temps, je n'ai pas approfondi la lecture.

    En d'autre termes, j'estime qu'il ne faut pas rêver.
    La formule est tout à fait correcte (c'est de la trigo), et les calculs sont bons. Simplement il est totalement impossible d'obtenir cette valeur dans des conditions réelles d'ensoleillement puisque la puissance reçue en dehors de l'atmosphère terrestre ne dépasse pas 1.4 kW/m². Le resultat, qui lui est erroné, vient de la supposition (erronée) qu'on puisse recevoir 800 W/m² sur une surface horizontale en plein hiver, comme je l'explique dans mon message précédent.

    Mais jamais, au grand jamais il ne faut espérer:

    ensoleillement 2.6 fois supérieur à la référence - la puissance de sortie sera également environ deux fois et demi supérieure à la puissance crête


    Car la puissance éventuelle de 140 W que je viens d'évoquer s'obtiendra toujours au détriment de la durée de vie des cellules solaires, dont je rapelle que le rendement moyen est de l'ordre de 15 à 20 %, selon les technologies.
    Je ne comprends pas pourquoi vous parlez de durée de vie ici, ne faudrait-il pas plutôt parler d'efficacité? Une durée de vie moindre n'empêche pas d'avoir une puissance élevée...

    Voulez-vous dire que dans le cas où les cellules solaires sont conçues pour opérer sous 1kW/m² , leur efficacité décroit si rapidement au dela de cette valeur que même en lui soumettant 2kW/m² en laboratoire elle ne donnera pas une puissance beaucoup supérieure à sa puissance crête? Est-ce une supposition ou avez-vous des sources?

    Dans mon dernier message, j'expliquais que 10 kW/m² donnent effectivement une puissance 10 fois supérieure à la puissance crête, mais la source parlait des "concentrateurs", en disant qu'il avait un meilleur "potentiel d'efficacité" que les cellules classiques, après on se sait pas dans quelle mesure...

    Sinon, si cela influe effectivement sur la durée de vie, avez vous également les sources?

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