Installations
 

  Ensoleillement
  Position du champ PV

  Production





Calcul d'un champ photovoltaïque

 

Le calcul de la production potentielle d'un champ passe par deux étapes

La connaissance de l'ensoleillement reçu par le champ

Quel est le gisement solaire du lieu ?
Quel est le masque d'ombre ?

Pour en déduire l'ensoleillement
disponible et le facteur de pertes.

Le relevé de la position
du champ

Quel est son orientation (azimut) ?
Quel est son inclinaison ?

Pour en déduire le facteur
de performance.




Ensoleillement

Le rayonnement solaire

La rotation et l'inclinaison de la terre provoquent une variation de l'énergie disponible en fonction de la latitude en un point donné. De plus, les nuages, le brouillard, les particules athmosphériques et les phénomènes météorologiques entrainent des variations quotidiennent qui augmentent, ou diminuent, le rayonnement solaire reçu par un système photovoltaïque.

On distingue pour celà :

rayonnement solaire

 


Le rayonnement direct
Les rayons du soleil atteignent le sol terrestre sans subir de modification de leur trajectoire initiale. Les rayons restent parallèles.

Le rayonnement diffus
En traversant l'athmosphère, les rayons du soleil rencontrent des obstacles tels que les nuages, la poussière, etc... Ces obstacles ont pour effet de rediriger les rayons du soleil parralèles (à l'origine) en une multitude de faisseaux dans toutes les directions.

Le rayonnement réfléchi
C'est le résultat de la reflexion des rayons lumineux sur une surface réfléchissante (par exemple, la neige en montagne). Cette réflexion dépend de l'albédo (pouvoir réfléchissant) de la surface concernée.

exemple

albédo +/- 0.85 pour la neige
albédo +/- 0.15 pour l'asphalte

 

rayonnement solaire

La quantié globale d'énergie, sous forme de rayonnement, est la somme de tous les rayonnements ci-dessus.


 

Le gisement solaire mondial

gisement solaire mondial

Le rayonnement mini-maxi est exprimé ici en kWh/m2/an.


 

Le gisement solaire en France métropolitaine


gisement solaire - France

Le gisement solaire permet d'identifier, par géolocalisation, la valeur d'énergie disponible pour une installation.

équation théorique (hors facteurs de perte et de correction)

Pu brute (kWh/an) = Pu (kWc) x Pu gisement (kWh/kWc/an)

  • Pu brute = puissance théorique
    Pu = puissance crête installée
  • Pu gisement = puissance gisement solaire

Equation générale d'une installation

exemple

Pour un système de 3 KWc à installer à Grenoble (38), le gisement solaire sera compris entre 1100 et 1200 kWh/kWc/an. Valeur exacte = 1152 kWh/kWc/an (voir tableau ci-après).

Pu brute = 3 x 1152 = 3456 kWh/an

 


 

Valeurs de gisements pour les villes principales



AJACCIO MARSEILLE GAP NICE TOULOUSE ALBI RODEZ PARIS PERPIGNAN ALES MONTPELLIER AGEN PAU BAYONNE BORDEAUX BRIVE LA GAILLARDE LIMOGES VALENCE GRENOBLE ANNECY LYON BOURG EN BRESSE STRASBOURG COLMAR BELFORT BESANCON METZ NANCY CHAUMONT TROYES REIMS DIJON NEVERS NIORT POITIERS CHATEAUROUX TOURS ORLEANS AMIENS ST QUENTIN LILLE CALAIS ROUEN LE HAVRE CAEN LA ROCHE/YON LE MANS ANGERS NANTES LORIENT ST BRIEUC RENNES BREST AURILLAC CLERMONT-FERRAND MOULINS

 

 

 

 Résultats
 Ville sélectionnée
 Région

 Gisement solaire
kWh/kWc/an


 

Le masque d'ombres - facteur de pertes


relevé de masque d'ombre

un relevé de course du soleil
à une latitude de 45° nord est
valable pour toute la France
métropolitaine.

Le masque d'ombres fait partie des facteurs dits "de perte" influant négativement sur la puissance fournie par un système photovoltaïque.

Pour le calculer, il faut effectuer un un rélévé graphique précis des ombres portées sur le lieu d'implantation du champ à installer. Ces ombres peuvent provenir de la végétation saisonnière, des arbres, d'une cheminée, d'une construction voisine...

Ce relevé s'effectue grâce à

  • une boussole
    une clinomètre
    une fiche de relevé de la course du soleil

Effectuer un relevé de masque d'ombres
Equation générale incluant ce facteur




exemple de relevé de masque d'ombres

exemple de relevé de masque d'ombre

Les surfaces de couleur jaune délimitent les zones horaires dans lesquelles l'influence du masque est nulle.

 

Une fois établi, seul un installateur spécialisé peut en faire une lecture précise et en déduire le facteur de perte, le plus souvent grâce à un logiciel informatique.

 

 



Position du champ PV

L'orientation


inclinaison d'un système photovoltaïque

Le plein sud est considéré comme l'azimut de référence (sud = azimut 0). Le plein sud est l'orientation optimale d'un système.

Elle détermine la position du système photovoltaïque par rapport aux sud géographique.

L'orientation influence la quantité de flux lumineux reçu par le système et entre dans la détermination du facteur de performance de l'installation.

Le flux lumineux
voir l'équation générale incluant ce facteur

 

 

L'inclinaison


inclinaison d'un système photovoltaïque

l'inclinaison optimale est de 30°

Elle détermine la position du système photovoltaïque par rapport à l'horizontale terrestre.

L'inclinaison influence la quantité de flux lumineux reçu par le système et entre dans la détermination du facteur de performance de l'installation.

Le flux lumineux

voir l'équation générale incluant ce facteur

 

 

Le flux lumineux - facteur de performance

Il est défini par l'orientation du champ photovoltaïque et son inclinaison. La connaissance de ces deux paramètres permet de trouver, dans la table ci-dessous, le facteur de performance résultant.

mudules photovoltaïque incliné 0 degrés
mudules photovoltaïque incliné 30 degrés
mudules photovoltaïque incliné 45 degrés
mudules photovoltaïque incliné 60 degrés
mudules photovoltaïque incliné 90 degrés
ouest
93%
90%
84%
78%
55%
sud-ouest
93%
96%
92%
88%
66%
sud
93%
100%
96%
91%
68%
sud-est
93%
96%
92%
88%
66%
est
93%
90%
84%
78%
55%

L'orientation
L'inclinaison
Equation générale incluant ce facteur

 


Autre méthode

orientation et facteur de performance d'un champ photovoltaique

cette deuxième méthode consiste à déduire le facteur de perfomance par lecture sur un cercle du flux lumineux :

  1. Tracé de la ligne d'orientation
  2. Reperage du cercle d'inclinaison
  3. Lecture du facteur à l'intersection de la ligne et du cercle par relevé de la couleur sous ce point.
  4. Recherche du facteur dans la table des couleurs.

exemple

Pour un système à installer à -50° sud sur un support (toiture par exemple) incliné à 40°, le facteur de performance sera de 95%


 

 


Equation générale

La production d'un système photovoltaïquee, en kWh/an, est déterminée par 4 facteurs principaux

Production = Pu x Pu gisement x Fact performance x Fact perte

Symbole Unité Désignation et lire +
Production kWh/an puissance produite par le système
Pu kWc puissance crête installée
Pu gisement kWh/kWc/an puissance du gisement solaire
Fact perf - facteur de performance du au couple orientation/inclinaison
Fact perte - facteur de perte du au masque d'ombre

 

Un calcul précis de la production peut faire intervenir 4 autres facteurs [parmi les plus influents]

Facteur Valeur moyenne Lire +
Rendement de l'onduleur (mesure européenne)
90 à 98%

caractéristiques de l'onduleur

Pertes ohmiques duent aux câbles DC
0.4%
les câbles
Tolérances de production des modules
2.7%
caractéristiques des modules
Pertes de production dues à la température
2%
les modules

 

 

 

 

 



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