OA20862A - Système de dimensionnement d'une installation solaire électrique adapté à 100% en courant continu. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un système de dimensionnement solaire d'une installation électrique adapté à 100% en courant continu à partir d'au moins un panneau solaire photovoltaïque (2) destiné à la charge d'accumulateur d'énergie électrique (3), caractérisé en ce que la structure interne dudit panneau (2) est définie de manière à délivrer, sous un éclairement donné, une intensité de court-circuit aussi élevée que possible pour autant que la tension de coude du panneau ou au moins sa tension à vide, reste supérieure au seuil de fonctionnement dudit accumulateur (3). Le système peut être installé aussi bien dans des bâtiments à usage d'habitation, à usage de service administratif, à usage industriel ou dans des conteneurs sans être limitatif. Avec un tel système, la capacité de charge de la batterie est doublée et diminue donc son temps de charge de moitié. Aussi, le restant de la période initialement qui incombait à la batterie est mis directement au profit des récepteurs, ce qui augmente la durée de vie de la batterie (3).

Description

Titre : Système de dimensionnement d'une installation solaire électrique adapté à 100% en courant continu.

Abrégé :

La présente invention concerne un système de dimensionnement solaire d'une installation électrique adapté à 100% en courant continu à partir d'au moins un panneau solaire photovoltaïque (2) destiné à la charge d'accumulateur d'énergie électrique (3), caractérisé en ce que la structure interne dudit panneau (2) est définie de manière à délivrer, sous un éclairement donné, une intensité de court-circuit aussi élevée que possible pour autant que la tension de coude du panneau ou au moins sa tension à vide, reste supérieure au seuil de fonctionnement dudit accumulateur (3). Le système peut être installé aussi bien dans des bâtiments à usage d'habitation, à usage de service administratif, à usage industriel ou dans des conteneurs sans être limitatif. Avec un tel système, la capacité de charge de la batterie est doublée et diminue donc son temps de charge de moitié. Aussi, le restant de la période initialement qui incombait à la batterie est mis directement au profit des récepteurs, ce qui augmente la durée de vie de la batterie (3).

Planche lll/lll

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La présente invention concerne un -système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu à partir d'au moins un panneau solaire photovoltaïque (2) destiné à la charge d'accumulateur d'énergie électrique (3), caractérisé en ce que la structure interne dudit panneau (2) est définie de manière à délivrer, sous un éclairement donné, une intensité de court-circuit aussi élevée que possible pour autant que la tension de coude du panneau ou au moins sa tension à vide, reste supérieure au seuil de fonctionnement dudit accumulateur (3). Le système peut être installé aussi bien dans des bâtiments à usage d’habitation, à usage de service administratif, à usage industriel ou dans des conteneurs sans être limitatif.

La question d’accès à l’énergie reste une préoccupation majeure pour bon nombre d’Etats. Pour ce faire, les énergies renouvelables notamment l’énergie solaire, constituent une alternative voire une solution pérenne lorsqu’on s’inscrit dans une dynamique d’énergie respectueuse de l’environnement. Dans les zones à faible potentiel énergétique comme le Burkina Faso, les panneaux solaires photovoltaïques constituent une des alternatives pour répondre à cette forte demande d’énergie par les populations. Les installations photovoltaïques permettant la production d’énergie électrique, comportent généralement des cellules photovoltaïques configurées pour délivrer en sortie un courant et une tension électrique continue lorsqu’ils sont soumis à un rayonnement solaire incident, un générateur configuré pour délivrer un courant et une tension électrique alternatif à partir du courant et de la tension électrique continue délivrée par les cellules photovoltaïques, un condensateur d’énergie (batteries qui sont rechargées par le courant continu venant des panneaux solaires photovoltaïques)»

De manière connue, une installation solaire photovoltaïque est composée de panneaux solaires photovoltaïques, d'un onduleur et d’un condensateur d’énergie. L'onduleur permet de transformer le courant continu accumulé dans les condensateurs, par les panneaux solaires en courant alternatif destiné à un réseau de distribution.

Il est également connu que pour des installations électriques dans les bâtiments que ce soit à usage d’habitation, administratif ou à usage industriel, le système de câblage encastré dans le bâtiment avec des câbles rigides est le plus utilisé pour le fonctionnement en courant alternatif, assurant une protection contre les percements, les coups, l’humidité ou les fuites d’eau. Lorsque le bâtiment requiert une installation par un système en courant continu, ladite installation nécessite un deuxième câblage électrique se présentant de deux manières : soit sous la forme apparente ou sous la forme encastrée avec des câbles souples.

La. pose apparente utilise plusieurs types de profilés disponibles notamment les goulottes. Quant à la pose encastrée, elle utilise des tubes gorgés dans le mur perforé à

cet effet. Quel que soit le type de câblage en courant continu, les câbles souples faits à base de cuivre sont le plus souvent utilisés.

Lorsque les installations sont faites, les différents appareils fonctionnant à l’énergie solaire, en courant continu (DC) sont munis de pinces pour être branchés sur les batteries. Cela peut être de nature à créer des court-circuits (baisse de tension, inversion de bornes ou hausse de tension) qui pourront endommager les récepteurs.

Pour apporter des solutions aux problèmes de surtension, inversion de bornes ou de baisses de tension, l’on munit la pince d’une diode dont le rôle est de réguler la tension afin d’éviter que les appareils qui y sont branchés ne soient grillés. L’inconvénient est qu’un tel récepteur ne peut pas être placé à plus de 2 m de la batterie. Ainsi les appareils à brancher à la batterie doivent être à proximité de celle-ci, ce qui n’est pas sans conséquence quant aux problèmes de surcharge sur les bornes de la batterie et les interférences de sorte à créer des coûts-circuits qui peuvent à leur tour faire péter les diodes lorsqu’elles se chauffent. Un autre inconvénient réside dans le fait que les problèmes de surcharge constatés usent les coches de la batterie et créent des dommages au niveau de la charge de celle-ci, de telle sorte que la batterie n’est plus protégée contre les risques de décharge profonde et du coup peut accélérer son usure et nécessiter un changement régulier de la diode.

Les appareils fonctionnant à l’énergie solaire photo voltaïque sur le marché sont munis de deux câbles de connexion : l’un pour l’alimentation en DC qui comporte les pinces pour brancher directement sur les batteries, l’autre câble de connexion comporte un transformateur qui est branché sur le convertisseur de tension qui lui-même est branché à la batterie. La conséquence est qu’il faut deux transformateurs pour alimenter les récepteurs, ce qui est de nature à créer des pertes de tension qui agissent négativement sur l’autonomie normale. Dans le DC, l’éloignement des récepteurs ne permet pas un bon fonctionnement de ceux-ci. Dans un système normal, la tension de la batterie ne devrait pas être en dessous de lOv, c’est le seuil minimum de décharge de la batterie. Mais avec le branchement des pinces, la décharge peut aller en dessous de lOv voire 4 ou 5V et user de façon précipitée la durée de vie de la batterie.

La présente invention vient corriger ces insuffisances en proposant un système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu à partir d'au moins un panneau solaire photovoltaïque (2) destiné à la charge d'accumulateur d'énergie électrique (3), caractérisé en ce que la structure interne dudit panneau (2) est définie· de manière à délivrer, sous un éclairement donné, une intensité de court-circuit aussi élevée que possible pour autant que la tension de coude du panneau ou au moins sa tension à vide, reste supérieure au seuil de fonctionnement dudit accumulateur (3),L’installation peut se faire selon que le câblage est encastré ou qu’il est apparent.

La technique consiste à polariser le câblage électrique et les appareils ménagers solaires afin de protéger les batteries et les récepteurs contre les risques de courtscircuits, et de résoudre du même coup le problème de l’éloignement des récepteurs et d’accroître l’autonomie des batteries. Aussi, il n’est plus besoin de recourir à l’installation d’une diode ni de convertisseur de tension.

La technique selon l’invention permet de maintenir l’alimentation de la batterie à un niveau de charge minimale de 1 Ov. Etant donné le fait que le niveau de charge ne peut être en deçà de lOv, le système permet donc une charge plus rapide pendant le jour de sorte qu’après en moyenne 5 ou 6h de charge, tous les appareils ménagers sont directement alimentés par l’énergie provenant des panneaux solaires et non plus par les batteries. Ce qui du même coup permet de reposer les batteries. Ce n’est qu’à partir de la tombée de la nuit (c’est-à-dire le soir à partir de 18h), que les batteries recommencent à travailler. Avec une telle technique, les batteries sont au repos en moyenne 6h de temps, ce qui augmente leur durée de vie, contrairement à l’état de la technique où les batteries travaillent permanemment.

La présente invention peut être comprise à travers les illustrations suivantes :

- La figure I illustre le système complet de polarisation et de dérivation pour la mise en œuvre du système solaire en courant continu

- La planche Π est une vue illustrant le dispositif traditionnel d’un panneau solaire photovoltaïque de puissance supérieure à 150 watts;

- La figure III est une vue schématique du dispositif du panneau solaire selon l’invention ;

En référence aux figures, la présente invention part d’un régulateur de charges (1) qui dispose de trois sorties : une sortie (10) pour l’alimentation du ou des panneaux (2), une sortie (11) pour l’alimentation des batteries (3), une sortie (12) qui est connectée au coffret (13) du circuit électrique ou câblage électrique pour l’alimentation des récepteurs (ventilateur (4), télé (5), prise (8), lampes (7, 6, 9)). La troisième sortie représente la source d’alimentation principale des récepteurs solaires par le biais du coffret (13). Les câbles qui relient la source d’énergie principale c’est-à-dire le régulateur (1) au boîtier principal (3) doivent viles câbles souples d’un diamètre minimum de 2x 2,5 mm². A partir du coffret (13), de multiples câbles dont le diamètre minimum est de 2x 1,5 mm² sont acheminés vers les différents appareillages. Pour que le récepteur en courant continu puisse être· branché sur la prise, il· faut un composant électrique de type fiche mâle gobelet (19, 20).

i

Les panneaux (2) doivent être en régime 12volts pour alimenter les récepteurs solaires en 12 vol s, tous deux en circuit fermé. Pour une bonne autonomie, chaque panneau solaire de plus de 150watt fait obligatoirement 24 volts en circuit fermé. Pour adapter la tension du panneau à celle des récepteurs, il faut redimensionner le panneau. Le 5 dimensionnement va consister à diviser la tension et à multiplier l’ampérage.

Le panneau (2) est formé de diode (17), de boîtier (16) et de cellule (15) comme illustré sur la planche I1/1IL La connexion des cellules (15) en longueur forme un Streng (14). Chaque Streng (14) comporte au moins 8 cellules. Avant transformation, le panneau est composé de deux lots de trois Streng (14) en largeur, chaque lot étant 10 monté en parallèle et les deux lots montés en série. Le redimensionnement va consister à annuler le branchement des lots en série pour les monter en parallèle. La capacité de charge est doublée et diminue donc le temps de charge de la batterie de moitié. Du même coup, le restant de la période initialement qui incombait à la batterie est mis directement au profit des récepteurs, ce qui augmente la durée de vie de la batterie (3).

Claims (11)

1. Un système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu à partir d'au moins un panneau solaire photovoltaïque (2) destiné à la charge d'accumulateur d'énergie électrique (3), caractérisé en ce que la structure interne du panneau (2) est définie de manière à délivrer, sous un éclairement donné, une intensité de court-circuit aussi élevée que possible pour autant que la tension de coude du panneau ou au moins sa tension à vide, reste supérieure au seuil de fonctionnement dudit accumulateur (3).

2. Système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu selon la revendication 1, comportant un accumulateur d'énergie électrique (3), de tension nominale, un régulateur de charges (1), un convertisseur de tension, au moins un panneau solaire photovoltaïque (2), caractérisé en ce que la connexion des cellules (15) dudit panneau est essentiellement parallèle.

3. Système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que le régulateur de charges (1) dispose de trois sorties : une sortie (10) pour l’alimentation du ou des panneaux (2), une sortie (11) pour l’alimentation du ou des batterie (s) (3), une sortie (12) connectée au coffret (13) du circuit électrique ou câblage électrique pour l’alimentation des récepteurs, ladite sortie (13) représentant la source d’alimentation principale desdits récepteurs par le biais dudit coffret (13).

4. Système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu, selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce que les cellules du panneau connectées en parallèle sont séparées en lots de streng (14), lesdits lots de streng étant connectés en parallèle.

5. Système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu, selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce que la connexion desdits lots de streng (14) en parallèle permet de doubler l’ampérage dudit panneau et de réduire de moitié la tension nominale dudit panneau.

6. Système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit régulateur de charge (1) permet de maintenir la ou les batteries (3) à un niveau de charge minimale de 10 volts.

7. Système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu selon la revendication 6, caractérisé en ce que pendant le jour, les récepteurs sont directement alimentés par l’énergie provenant des panneaux solaires photovoltaïques (2).

8. Système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dimensionnement permet un temps de repos des batteries pendant une durée moyenne de 6 heures, ce qui augmente leur durée de vie, contrairement à l’état de la technique où les batteries (3) travaillent permanemment.

9. Système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce que la source d’alimentation (8) de chaque récepteur à partir dudit coffret (13) se fait par l’intermédiaire d’une fiche gobelet (19, 20).

10. Système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce que la fiche gobelet ( 19, 20) est de type male.

11. Système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu selon l’une quelconque des revendications, caractérisé en ce que la tension nominale du panneau solaire photovoltaïque est comprise entre 40 et 46 volts.