GÉNÉRALITÉS SUR LES SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES AVEC STOCKAGE

CONFIGURATION DES SYSTÈMES SOLAIRES PHOTOVOLTAÏQUES (TYPES DE SYSTÈMES PHOTOVOLTAÏQUES

Types de systèmes photovoltaïques

Les systèmes photovoltaïques peuvent être divisés en deux catégories : les installations autonomes et les installations connectées à un réseau électrique. Les systèmes autonomes peuvent être sans stockage (fonctionnement au fil du soleil) ou avec stockage d’ nergie (système de stockage). L’ l m ent de stockage (batteries) ou la source secondaire fait correspondre la production à la demande. En général, les batteries de stockage requièrent un régulateur qui gère leur état de charge. Ainsi, un système photovoltaïque autonome classique avec stockage est compos d’un ou plusieurs modules connect s g n ralement en parallèle, d’un r gulateur de batteries et de charges. Pour des raisons de simplicité, les charges peuvent être alimentées en courant continu (CC). Cependant, lorsque les charges exigent une alimentation en courant alternatif (CA), un onduleur est utilisé pour assurer la conversion du courant continu (CC) en courant alternatif (CA). Quant aux systèmes photovoltaïques connectés sur le réseau électrique, ils utilisent le r seau public d’ lectricit comme l m ent de stockage en y renvoyant le surplus d’ nergie produit. Ces installations sont généralement compos es d’un ou de plusieurs modules connectés en série et ou en parallèle d’un onduleur d’un r gulateur de batteries, de disjoncteurs CC et CA, de protection et de charges. Figure 1: Classification des systèmes photovoltaïques

Composition des systèmes solaires

Les composants d’un système photovoltaïques dépendent du type d’application :  En site isolé, les principaux composant sont :  Panneaux photovoltaïques (+ structure de support)  Chargeur/régulateur DC/AC  Système de stockage (batteries, condensateurs, …)  Éventuellement un onduleur si la consommation est alimentée en courant alternatif.  Éventuellement un groupe électrogène en appoint  En système photovoltaïque connecté au réseau, les principaux composants sont :  Panneaux photovoltaïques (+ structure de support)  Coffret de coupure et de protection courant continu DC  Onduleurs  Batteries  Coffret de coupure et de protection courant alternatif AC La structure de support peut-être un élément très important en cas d’intégration au bâtiment.

SYSTÈMES DE STOCKAGE

Le stockage de l’ nergie lectrique passe plus souvent par une forme d’ nergie intermédiaire quelconque, (gravitaire, de compression, électrochimique, électrostatique, lectromagn tique cin tique thermique etc.…) transformable en second temps en électricité.  Il y a deux types de stockage à envisager : • Stockage à court terme : (temps de stockage inférieur à 10 minutes). • Stockage à long terme : (temps de stockage supérieur à 10 minutes). 1.Techniques de stockage à court terme a. Stockage d’énergie magnétique dans des bobinages supraconducteurs Les supraconducteurs ont la propri t de pr senter une r sistivit nulle quand ils sont refroidis en-dessous d’une température critique Tc. Ainsi, si on alimente un bobinage supraconducteur puis on le court-circuite sur lui-m me le courant n est pas dissip par effet Joule, et l’énergie magnétique est conservée ind f iniment. C’est le principe du stockage inductif supraconducteur couramment appel par son acronyme anglais SMES (Superconducting Magnetic Energy Storage). L’énergie stockée peut être exprimée en fonction de l’inductance L et du courant I ou bien de l’intégrale dans l’espace du produit du champ magnétique H par l’induction magnétique B suivant. [7] = = ∭ b. Stockage par Condensateurs à double couche : super condensateurs : Le super condensateur est un moyen de stocker l’ nergie sous forme électrostatique. Il est constitué de 2 électrodes poreuses, généralement en carbone activé, plongées dans un électrolyte liquide et séparées par un séparateur laissant circuler les ions, mais pas les électrons. L’interaction des électrodes et de l’ lectrolyte entraîne l’apparition spontanée d’une accumulation de charges aux interfaces, on parle de formation d’une double couche électrochimique : une couche de charges positives et une couche de charges négatives, l’ensemble étant électriquement neutre. Les plus gros super condensateurs ont été développés majoritairement pour une utilisation dans le domaine des transports. [8] c. Stockage sous forme d’énergie cinétique : volant d’inertie (Fly Wheel) Ce système de stockage repose sur le principe physique qui consiste à emmagasiner de l’ nergie cin tique en faisant tourner très grande vitesse une masse autour d’un axe. Le Serigne  volant d’inertie est acc l r ou frein par un moteur-générateur électrique qui permet ainsi d’effectuer les charges et d charges du système. our viter les frottements les parties tournantes sont guidées par des paliers souvent magn tiques. L’ensemble du système est log dans une enceinte de confinement sous basse pression, afin de limiter les pertes a rodynamiques sources d’autodécharge. Les volants d’inertie sont principalement utilis s dans le stockage stationnaire pour répondre à des demandes de puissance importante sur de courtes durées. Ce type de stockage est aussi testé dans le domaine du transport sur rails. [8] 2. Techniques de stockage à long terme a. Stockage sous forme d’air comprimé (pression) Grâce un compresseur aliment pendant les heures creuses de demande d’ lectricit de l’air comprim est produit puis stock dans une cavit sous-terraine. Lors des périodes de pointe l’air comprim passe dans une chambre de combustion où il est r chauffé grâce à l’apport de gaz naturel avant d’ tre d tendu dans une turbine. Sans cette tape de r chauffement la temp rature atteinte lors de la d tente de l’air serait beaucoup trop basse et la turbine serait vite endommagée. Celle-ci est reliée à un alternateur qui produit de l’ lectricit . Si le rendement n’est pas très bon il reste meilleur qu’une turbine gaz classique. n e des am l iorations en cours d’ tude le SEAC adiabatique, vise à stocker la chaleur produite lors de la compression de l’air pour la restituer lors de la détente du gaz, ce qui permet l’utilisation de turbines air pour r g n rer de l’ lectricit sans aucune mission directe.

Stockage sous forme thermique

Le principe de stockage thermique consiste à chauffer un corps (sodium, sel, eau sous pression etc..) qui ne subit pas de changement d’ tat pendant la phase d’accumulation ; la chaleur est ensuite r cup r e pour produire de la vapeur d’eau qui entraîne un groupe turboalternateur. Pour stocker l’électricité sous forme thermique, il faut : . Transformer l’électricité en chaleur dans des résistances électriques ; . Stocker la chaleur produite dans des réfractaires ; . Transformer la chaleur en électricité grâce à une turbine à gaz.