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BPEL 2024 > Photovoltaïque > Flashcards

Photovoltaïque Flashcards

1
Q

Que veut dire STC ?

A

Standrad Test Conditions

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2
Q

Quelles sont les grandeurs utilisées pour la STC ?

A
  • AM (Air Mass) 1,5
  • Température 25ºC
  • 1’000W/m2
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3
Q

Citer les types de rayonnement solaire ?

A
  • Rayonnement direct
  • Rayonnement diffus
  • Rayonnement réfléchi et albédo
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4
Q

Expliquer le rayonnement direct.

A

C’est le rayonnement qui atteint directement la surface de la terre depuis le soleil.
Il varie en fonction de la hauteur du soleil au-dessus de l’horizon, de l’épaisseur de l’atmosphère à traverser et de l’inclinaison des rayons par rapport au sol.

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5
Q

Expliquer le rayonnement diffus.

A

C’est le rayonnement provenant de l’ensemble de l’atmosphère qu’il fasse beau ou pas.
Les rayons travers les nuages et se diffusent sur toute la surface de la terre.
Ils résultent de la diffraction de la lumière par les nuages et les molécules en suspension dans l’atmosphère.

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6
Q

Expliquer les rayons réfléchi.

A

Ce sont les rayonnements réfléchi par le sol qui dépendent de l’inclinaison.

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7
Q

Expliquer les rayons albédo.

A

Aussi appelé facteur de réflexion, il s’agit de la quantité de rayonnement réfléchi par la terre, il s’exprime en %.

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8
Q

Quel est l’albédo relatif de la terre ?

A

Il est de 30-35%.

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9
Q

Quels matériaux ont le meilleur albédo?

A

Les couleurs blanches tels que la neige, ont un facteur d’albédo élevé. 80-95%.

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10
Q

Quels matériaux ont un mauvais albédo ?

A

Les couleurs sombres comme le noir tel que le goudron absorbant les rayonnements et chauffent. 5-10%

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11
Q

Qu’est-ce-que le rayonnement global ?

A

Il s’agit de l’énergie rayonnante totale du soleil qui atteint une surface horizontale à la surface de la terre au cours d’une unité de temps précise.

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12
Q

Quel est le rayonnement global en Suisse ?

A

1’250 W/m2

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13
Q

A quoi sert le diagramme d’UCLEE ?

A

Il sert à connaitre la course du soleil dans le ciel.
Solstice d’été = jour le plus long
Solstice d’hiver = jour le plus court

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14
Q

Sur un toit, quelle est l’orientation à choisir pour la pose de panneau photovoltaïque ?

A

Il faut de préférence mettre plein SUD ou orientation EST-OUEST.

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15
Q

A quoi faut-il faire attention lors du choix d’orientation des panneaux solaires ?

A

Il faut prendre en compte l’ombrage proche et l’ombrage lointain.

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16
Q

Donner des exemples d’ombrage proche et d’ombrage lointain.

A

Ombrage proche
Arbre, bâtiments voisins, poteaux électrique, lampadaire public….
Ombrage lointain
Montagne

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17
Q

Quelle est l’énergie à disposition par jour et par an à Sion et à Lausanne ?

A

Sion
3,8 kWh/m2 par jour
1’387 kWh/m2 par an
Lausanne
3,38 kWh/m2 par jour
1’234 kWh/m2 par an

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18
Q

Combien faut-il d’année pour combler l’énergie consommée pour la fabrication de panneaux photovoltaïques ?

A

En moyenne il faut compter 2,5 ans.

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19
Q

Expliquer le principe photovoltaïque.

A

Le photon, particule élémentaire de masse nulle (boson) mais porteur de l’énergie du rayonnement percute la cellule et son énergie permet, sous certaines circonstances, de mettre en mouvement un électron et donc de se transformer en énergie électrique.
Cet effet a été découvert en 1839 par Alexandre Edmond Becquerel .

La cellule est composé d’un barreau de silicium dont la partie supérieure a été additionnée d’atomes de phosphore pour la rendre électronégative.
La partie inférieur s’est vue ajouter des atomes de bore pour devenir électropositive.
Entre les deux couches se créer un champ électrique appelé barrière de potentiel. Cette jonction est le coeur du générateur photovoltaïque.
Un photon qui arrive dans cette zone libère les porteurs de charge (paire électron-trou), qui, poussés de part et d’autre de la jonction par le champ électrique, créer un courant électrique.

L’électron est capté par la grille conductrice avant et va vers l’électrode négative. Le trou est capté par l’électrode arrière et va vert l’électrode positive.

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20
Q

Citer 3 types de fabrication de panneaux photovoltaïques.

A
  • Cellules en silicium polycristallin c-Si
  • Cellules en silicium monocristallin c-SI
  • Cellules en couche mince CIS
  • Cellules à hétérojonctions HJT
  • Cellule perovskite
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21
Q

Quelle doit être en moyenne l’inclinaison d’un panneau photovoltaïque?

A

En moyenne 40º.

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22
Q

Quelle est la durée de vie estimée des panneaux photovoltaïques?

A

30 ans

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23
Q

Quel sont les rendements et les puissances des panneaux photovoltaïques suivants ?
1. Silicium polycristallin c-Si
2. Silicium monocristallin c-SI
3. En couche mince CIS

A
  1. 12 à 21% P=230 W/m2
  2. 14 à 24% P=260 W/m2
  3. 14 à 20% P=230 W/m2
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24
Q

Expliquer la technologie PERC.

A

PERC (Passivated Emitter Rear Cell)

On rajoute sur la base de la cellule une fine couche réflective, ce qui lui permet de produire également lors de la réfection des rayonnements solaires.
On gagne en moyenne 10W/m2.

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25
Q

Expliquer la technologie bifaciale ?

A

Cette technologie se sert de l’albédo afin de produire dans les deux sens de la cellule.
Plus le module sera éloigné du sol, plus l’effet sera grand.

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26
Q

Quel gain de productivité peut-on avoir avec les panneaux bifaciaux ?

A

On peut atteindre 40% de productivité supplémentaire.

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27
Q

Expliqué le coefficient de bifacialité.

A

Le coefficient de bifacialité est le rapport entre la P de la face inférieure et la P de la face supérieure donc l’efficacité entre la face arrière et la face avant pour une même intensité de rayonnement.
Il est en moyenne de 60 à 95%.

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28
Q

Quelle est la taille moyenne des cellules photovoltaïques?

A

5 à 6 pouces.
Les 6 pouces sont les plus courantes.

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29
Q

Combien y a-t-il de cellules en série par modules en moyenne?

A

On trouve des modules de 36 à 96 cellules.
Le plus commun étant les modules 60 cellules car facile à manier par une personne.

30
Q

Quelle est la tension et la puissance d’une cellule photovoltaïque?

A

U= 1 V
P= 1 à 5 W

31
Q

Quelle est la puissance crête moyenne d’un module 60 cellules ?

A

Entre 235 Wc et 330 Wc.

32
Q

De quoi se compose un module photovoltaïque?

A

Un module est composé d’une couche de verre, d’une couche d’EVA (Ethyl, Vinyle, Acétate) de chaque coté des cellules afin d’assurer l’étanchéité qui est garante de la durée de vie du module (aussi appelé encapsulant). L’arrière est recouverte d’une couche de Tedlar pour l’isolation électrique. Le tout est encadré dans de l’alu pour augmenter la rigidité et facilité la fixation.

33
Q

A quoi servent les diodes-bypass ?

A
  • Eviter au courant de passer par les cellules ombragées ou défectueuses

Sans ces diodes, les cellules deviendraient des consommateurs et créeraient des pertes et de l’échauffement (Hotspot) ce qui pourrait provoquer un incendie.

34
Q

Expliquer la technologie half-cut.

A

Plus on fabrique des grandes cellules, plus les pertes internes et d’interconnexion augmentent. C’est pour cela qu’ils ont fabriqué des cellules (demi-coupées) au laser pour diminuer la R de l’assemblage.

35
Q

Quel est le but des cellules half-cut?

A

Le but est de diminuer les pertes.
La cellule produit 1/2 de courant, on a 1/2 de R donc on a 4x moins de pertes.

36
Q

Qu’est-ce-que le procédé Shingle ?

A

C’est un procédé qui permet de diminuer l’espace entre les cellules afin d’augmenter de 2%/m2 la surface active d’un module photovoltaïque en superposant les cellules.

37
Q

Citer les caractéristiques techniques qu’on trouve sur une fiche technique selon STC.

A

-La puissance maximale Pmpp (Wp) ou (Wc) Watt pique ou Watt crête
-U circuit ouvert UoC (V)
-ICC Isc (A)
-U au point de fonctionnement maximal Umpp (V)
-I au point de fonctionnement maximal Impp (A)

38
Q

Sous quelles conditions le panneaux doit être pour donner les caractéristiques techniques selon la NOCT ?

A

45ºC et 800W/m2
NOCT: Normal Operating Cell Temperature

39
Q

Quel est l’effet de la température sur un module photovoltaïque?

A

Plus la température augmente, plus la tension au sein du module diminue.

40
Q

Quel est le calcul pour trouver la tension de service maximale selon la NIBT ?

A
41
Q

Quels sont les facteurs Kt pour le calcul de la tension de service maximale selon la NIBT ?

A
  • 1,15 de 0 à 800 m d’altitude
  • 1,20 de 800 à 1’500m d’altitude
  • 1,25 plus de 1’500 m d’altitude
42
Q

Expliquer l’effet LID.

A

LID = Light Induced Degradation
C’est un défaut dans la masse du silicium des cellules et qui reste dormant jusqu’à l’exposition du soleil. Ce défaut produit des pertes d’efficacité de 10% au cours du premier mois d’utilisation.

43
Q

Expliquer l’effet PID.

A

PID = Potential Induced Degradation

Il s’agit d’électron se déplaçant sur le cadre d’aluminium mis à la terre et pas du + vers le - du module. Il en résulte une perte de rendement par la présence de courant de fuite.

44
Q

Expliquer l’effet TID.

A

TID = Light and Elevated Temperature induced Degradation

Dégradation induite par la lumière et une température élevée.

45
Q

Comment pouvons-nous faire une planification rapide d’une installation photovoltaïque ?

A

Grâce à la méthode rapide.

Sans complication d’ombrage, l’énergie produite annuellement par kWc (kW crête) installée est de 1’000kWh.
Ensuite on rajoute 20% régions ensoleillées, 10% régions brumeuses.
Exemple pour une installation de 100kWc.
100kWc x 1’000 = 100’000 kWh + 10% = 110’000 kWh/an

46
Q

Quels sont les deux types de contrôleur de charge qu’on trouve pour le stockage d’énergie ?

A

-Les MPPT Maximum Power Point Tracking n’est pas utilisé en-dessous de 500Wc car trop coûteux.
-Les shunts jusqu’à 1kW

47
Q

Citer les 2 principales topologies d’onduleurs.

A
  • Les onduleurs qui intègrent un transformateur
  • Les onduleurs à transformateur direct
48
Q

Citer les types de fabrications d’onduleurs les plus courantes.

A
  • Micro-onduleurs
  • Les onduleurs string, de branche ou de chaîne (multi-string)
  • Les onduleurs centraux
  • Les onduleurs hybrides. C’est un onduleur central avec un calculateur de puissance pour chaque panneau.
49
Q

Citer les 2 principales technologies d’onduleurs ?

A
  • MPPT Maximum Power Point Tracking
  • PWM Pulse Width Modulation (petite puissance jusqu’à 150W)
50
Q

Il existe 2 types d’onduleurs.

A
  • Onduleur autonome pour l’autoconsommation = Générateur de tension
  • Onduleur non autonome branché au réseau = Générateur de courant
51
Q

Quels sont les avantages et les inconvénients des micro-onduleurs ?

A

Avantage
- Il n’y a pas de ligne DC à tirer
Inconvénient
- En cas de foudre on risque de devoir en changer plusieurs

52
Q

Quelle est la puissance moyenne des micro-onduleurs ?

A

1’000 W

53
Q

Citer la puissance et le rendement des onduleurs string ?

A

P= 1 à 60 kW
Rendement = 98%

54
Q

A partir de quelle puissance utilise-t-on des onduleurs centraux ?

A

A partir de 50kW.

55
Q

Qu’est-ce qu’un optimiseur ?

A

C’est un convertisseur DC/DC qui permet de déplacer le point maximal du panneau afin de rendre les différents modules aussi efficaces au niveau du courant.

Un par panneau.

56
Q

Quels sont les points positifs et négatifs d’installer à l’intérieur l’onduleur ?

A
57
Q

Quels sont les points positifs et négatifs d’installer l’onduleur à l’extérieur ?

A
58
Q

Quel est le point principal (technique) qui pousse à l’autoconsommation ?

A

La problématique est que le réseau n’est pas prévu pour une production en fin de ligne et provoques une élévation hors norme des tensions.

59
Q

Quels sont les techniques à mettre en place pour accroître l’autoconsommation ?

A
  • Le déplacement des charges dans le temps avec le demand-side management, le délestage ou le lestage.
  • Le stockage par le chaud avec des boilers, accumulateurs de chaleurs dans le gros oeuvre.
  • Le stockage d’énergie électrique dans des batteries en PB, CdNi, Lilon.
60
Q

Qu’est-ce que le demande side management ?

A

C’est un moyen efficace de consommer sa propre énergie. Si on regarde un ménage moyen, les piques de consommations se font le soir ou dans la nuit. Le fait de déplacer le lavage et le séchage du linge suffit déjà à augmenter l’autoconsommation.

61
Q

Est-il possible d’utiliser son installation photovoltaïque comme fournisseur de courant en cas de black-out ?

A

Non car l’onduleur se synchronise à la tension et la fréquence réseau, et du point de vu sécuritaire, ils doivent couper.

62
Q

Citer les 2 connecteurs les plus utilisés?

A
  • MC4
  • Sunklix
63
Q

Comment raccorde-t-on les lignes DC des panneaux photovoltaïque ?

A
64
Q

Comment doit-être faites la mise à terre des installations photovoltaïques ?

A

La mise à la terre doit être faite dans le plus strict respect des normes. Dans un circuit DC, une défaillance peut entrainer l’apparition d’arc électrique source d’incendie.

65
Q

Quels types d’arc électrique DC peut-on trouver sur une installation PV ?

A
66
Q

Comment peut-on éteindre les arcs série ?

A

Il faut ouvrir le circuit.

Pour les éviter, on utilise des AFCI (Arc Fault Circuit Interrupter) qui détectent les hautes fréquences de l’arc.

67
Q

Comment peut-on éteindre les arcs parallèles ou à la terre ?

A

Il faut mettre les générateurs en court-circuit pour supprimer la tension aux bornes de l’arc.

Pour les éviter, on utilise des contrôleurs d’isolement en plus des AFCI.

68
Q

Afin d’éviter les arcs en général quelles mesures prend-on ?

A
  • Haute qualité des installations
  • Réduction du nombre de connexions
    -Connexions à l’aide de connecteurs assurant une faible résistance au contact
  • Étanchéité ou hors des zones humides et de condensation
69
Q

Quelles sont les 3 types de rétributions qu’on peut toucher avec une installation PV ?

A

PRU : Petite Rétribution Unique si moins de 100kW
GRU: Grande Rétribution Unique plus de 100kW
RPC: Rétribution de l’injection jusqu’à 100kW

70
Q

Quand peut-on renoncer à la mise en place d’un DDR Type B ?

A

Il est possible de renoncer à la mise en œuvre d’un DDR de type«B» si le fabricant de l’onduleur justifie l’intégration d’une unité de surveillance des courants de défaut (RCMU) sensible à tous courants selon la norme DIN VDE 0126-1-1 et la surveillance efficace du côté tension continue d’un système d’alimentation photovoltaïque (PV).

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