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Panneaux photovoltaïques
Bonjour, j'ai répondu à certaines questions mais pour d'autre je n'y arrive pas . Pouvez- vous m'aider svp.
INTRODUCTION.
L?utilisation de ressources énergétiques locales et leur transformation sous forme
énergie électrique autorise la mise en place aisée du pompage électrique. C?est très
souvent une ressource renouvelable qui est exploitée comme celle fournie par le soleil.
Les contraintes techniques (mise en service, maintenance) et économiques
(investissement initial, coût d?exploitation) incitent donc à utiliser des systèmes de
pompage entièrement photovoltaïques. Cependant, l?énergie solaire étant difficile à
capter en quantité importante, il y a tout intérêt à ce que le système soit, dans son
ensemble, d?une grande efficacité énergétique.
L?énergie solaire luminescente (par opposition à l?énergie solaire calorifique) est ainsi
transformée en énergie électrique puis en énergie mécanique et enfin en énergie hydraulique. Pour réaliser ces trois transformations d?énergie successives, il est nécessaire d?utiliser trois convertisseurs de technologies différentes ? des cellules photovoltaïques, un moteur électrique, une pompe - éléments centraux de l?installation de pompage au fil du soleil.
EXPRESSION DU BESOIN.
L?étude développée ici traite le cas de l?alimentation en eau potable d?un troupeau
d?environ 500 têtes de bétail consommant chacune 40 litres par jour.
Le système de pompage doit pouvoir remonter l?eau sur plusieurs dizaines de mètres. L?eau pompée remplit alors un réservoir d?une capacité correspondant à cinq jours de consommation. Ce réservoir permet ainsi d?abreuver le bétail même si le système de pompage n?est pas en fonctionnement (nuit, ciel couvert, mauvais
temps?). Il autorise également le pompage dès que l?ensoleillement le permet (d?où l?appellation de "pompage photovoltaïque au fil du soleil"). On préfère donc ici stocker le produit du pompage plutôt que de stocker l?énergie électrique nécessaire au pompage dans des accumulateurs électrochimiques au rendement médiocre. L?utilisation estivale correspond bien au besoin puisque c?est pendant la saison la plus ensoleillée que les bêtes boivent le plus. Afin d?optimiser l?utilisation du potentiel d?énergie solaire du site, il sera ajouté un système de suivi automatique du soleil par les panneaux (d?où l?appellation de "pompage photovoltaïque au fil du soleil avec suivi").
1) Indiquer quel élément technologique répond la fonction "convertir l'énergie mécanique de rotation en énergie hydraulique".
L'élément technologique est une pompe.
2) Indiquer quelle est la fonction principale réalisée par les "les panneaux solaires" et quelle conversion ils réalisent.
Pour la fonction principale ils récupère l'énergie du rayonnement solaire. Il convertissent l'énergie du rayonnement solaire en électricité.
ETUDE DE L'INFLUENCE DE MATERIELS DE POMPAGE AU RENDEMENT ELEVE.
Les pompes, moteurs et controleurs sont des materiels au rendement élevé, donc adaptés au pompage photovoltaîque puisque la ressource énergétique est difficile à capter en quantité importante.
Déterminer la quantiter d'énergie journalière nécessaire et sélection des constituants.
1) A partir du besoin, calculer le débit volumique journalier moyen Q (m^3/j) nécessaire en période estivale afin d'abreuver toutes les bêtes sachant que 1l = 1dm^3
1l = 1dm^3
20 000l = 20 000dm^3 = 20m^3
donc, le débit volumique journalier est de 20 m^3 /j.
Dans une installation de pompage, la différence de pression ( exprimée en mètres de colonne d'eau) entre les orifices d'aspiration ( au niveau de la pompe) et de refoulement ( au niveau du réservoir) s'appelle la hauteur manométrique totale HMT ( en mètre). Ici cette HMT vaut 71.4 m.
Calcul de l'énergie moyenne nécessaire
2) Calculer l'énergie hydraulique équivalente nécessire à l'élévation de cette quantité d'eau sur cette hauteur pendant une journée et indiquer sur le schéma bloc ci-dessous.
Pour cela on donne l'expression suivante: Ehydr(W.h)=[(g . ?) / 3600 ] * Q * HMT avec:
g: constante de la gravité = 9.81 m^2 / s
Q: débit volumique journalier = 20 m^3 / j
?: masse volumique de l'eau = 1000 kg / m^3
Application numérique:
Ehydr = [ ( 9.81 * 1000) / 3600] *20 * 71.4
= 3891.3 W.h
Le dimentionnement d'un système se fait en tenant compte des rendements moyens des constituants car le système de pompage ne fonctionne pas constamment au point nominal. On considère ?moy = 0,83 x ?max.
3) Calculer l'énergie électrique moyenne E elec_moy (W.h) absorbée par le système de pompage en tenant compte du rendement moyen de l'ensemble ( contrôleur + moteur + pompe).
4) Conclure sur l'influence du rendement des constituants sur l'énergie que devront fournir les panneaux.
DETERMINATION DE LA CONSOMMATION SUPPLEMENTAIRE.
Dans notre application, le suivi de trajectoire du soleil est réalisé à l'aide dr systèmes ETATRACK© 400. Ce système oriente quotidiennement les panneaux selon l'axe est-ouest afin que leur plan reste perpendiculaire aux rayons du soleil pour maximiser le rayonnement solaire reçu. Une amplitude de 90 ° est ainsi balayée en 12 pas et le temps d'attente entre chacun d'eux ( temporisation to) est constant et calculé à partir de la durée de la journée précédente. La tension relevée aux bornes informe la carte de commande sur le début et la fin de la journée.
VALIDATION DE LA VALEUR DE CONSOMMATION AFFICHEE PAR LE CONSTRUCTEUR.
Le constructeur indique une consommation annuelle maximale de 1.25 kWh pour son plus gros modèle de suiveur solaire.
Cette énergie provient d'un des panneaux du champs photovoltaïque alimentant l'installation de pompage, d'où la nécessité de minimiser la consommation de ce système de suivi.
Validation de la valeur de consommation supplémentaire du au suiveur. Oscillogrammes presentant les relevés de la tension Um(t) appliquée aux bornes du moteur et de courant Im(t) absorbé par celui-ci.
L'étude se fait que pour un déplacement, vers l'ouest, on supposera que le courant pour un déplacement vers l'est est identique.
Voie1: Courant Im(t) relevé avec une pince ampèrmétrique calibrée à 100 mV/A.
Voie 2 : Tension Um(t)
Nota bene: Relevés effecués en laboratoire dans les conditions nominales de fonctionnement reconstituées ( panneaux montés sur suiveur)
1) Déduire les valeurs de courant moyen absorbé pour un déplacement à l'est puis à l'ouest à l'aide de cet oscillogramme.
2) A l'aide du chronogrammme, calculer la puissance absorbée Pmot_abs (W) par le moteur d'un suiveur. En déduire l'énergie consommée Wjs(W.h) en une journée ( temps de fonctionnement journalier tfj de 300s) et Wes(W.h) en une année d'utilisation (212 jours). Conclure quant aux valeurs trouvées.
3) Si deux suiveurs sont nécessaire pour supporter et orienter les n panneaux du champ photovoltaïque, comparer la valeur de l'énergie quotidienne consommée Wjs-2syst aux 8kW.h produits pour le pompage.
4) Conclure.
Bonsoir creunuche,
J'ai l'impression que cet énoncé long fait peur aux membres aidants de ce forum, je vais commencer ce fil de discussion 
:
1) Indiquer quel élément technologique répond la fonction "convertir l'énergie mécanique de rotation en énergie hydraulique".
L'élément technologique est une pompe => Oui TB !
2) Indiquer quelle est la fonction principale réalisée par les "les panneaux solaires" et quelle conversion ils réalisent.
Pour la fonction principale ils récupère l'énergie du rayonnement solaire. Il convertissent l'énergie du rayonnement solaire en électricité => OK avec la deuxième partie
ETUDE DE L'INFLUENCE DE MATERIELS DE POMPAGE AU RENDEMENT ELEVE.
Les pompes, moteurs et controleurs sont des materiels au rendement élevé, donc adaptés au pompage photovoltaîque puisque la ressource énergétique est difficile à capter en quantité importante.
Déterminer la quantiter d'énergie journalière nécessaire et sélection des constituants.
1) A partir du besoin, calculer le débit volumique journalier moyen Q (m^3/j) nécessaire en période estivale afin d'abreuver toutes les bêtes sachant que 1l = 1dm^3
1l = 1dm^3
20 000l = 20 000dm^3 = 20m^3
donc, le débit volumique journalier est de 20 m^3 /j.
Il faut que tu expliques ce que tu fais car ce n'est pas compréhensible en l'état :
- 500 têtes de bétail consomment chacune 40 litres par jour, donc le besoin journalier est de 500*40 = 20 000 L
- le débit journalier nécessaire est donc Qv = 20 000 L/j
- or 1 L = 1 dm^3 = 10^(-3) m^3
- donc le débit journalier est Qv = 20 m^2/j
2) Calculer l'énergie hydraulique équivalente nécessire à l'élévation de cette quantité d'eau sur cette hauteur pendant une journée et indiquer sur le schéma bloc ci-dessous.
Pour cela on donne l'expression suivante: Ehydr(W.h)=[(g . σ) / 3600 ] * Q * HMT avec:
g: constante de la gravité = 9.81 m^2 / s
Q: débit volumique journalier = 20 m^3 / j
σ: masse volumique de l'eau = 1000 kg / m^3
Application numérique:
Ehydr = [ ( 9.81 * 1000) / 3600] *20 * 71.4
= 3891.3 W.h
Attention :
P = µ*g*Qv*H = puissance hydraulique fournie par la pompe
1 j = 24 h = 24*3600 = 86 400 s pour convertir le débit volumique en m^3/s
et E = P*T, T étant la durée de fonctionnement requise (soit 1 j = 24h = 86 400 s), tu vois donc une simplification :
E = 1000*9,81*20/(86 400)*71,4*86 400 = ... J
3) Calculer l'énergie électrique moyenne E elec_moy (W.h) absorbée par le système de pompage en tenant compte du rendement moyen de l'ensemble ( contrôleur + moteur + pompe).
Ton système se décompose de la façon suivante :
Energie solaire => énergie électrique => énergie mécanique => énergie hydraulique
Chaque étape du process a un rendement donné.
L'énoncé s'intéresse au rendement du système :
énergie électrique => énergie mécanique => énergie hydraulique
et te donne son rendement moyen en fonction du rendement max.
En appliquant la définition du rendement, tu peux en déduire l'électrique nécessaire au système pour produite l'énergie hydraulique calculée.
4) Conclure sur l'influence du rendement des constituants sur l'énergie que devront fournir les panneaux.
La problématique majeure du système est l'énergie produite par les panneaux. Sachant que cette production d'électricité est intermittente (les panneaux ne fonctionnent pas en continu, par exemple s'il fait nuit, si le ciel est couvert, etc.), il faut donc optimiser le rendement pour limiter - autant que faire se peut - les pertes d'énergie à chaque étape du process
Bonjour, J'ai reprise une partie de mes erreurs est ça. Merci de l'aide
2) Indiquer quelle est la fonction principale réalisée par les "les panneaux solaires" et quelle conversion ils réalisent.
Pour la fonction principale, ils captent le rayonnement solaire.
2) Calculer l'énergie hydraulique équivalente nécessire à l'élévation de cette quantité d'eau sur cette hauteur pendant une journée et indiquer sur le schéma bloc ci-dessous.
Pour cela on donne l'expression suivante: Ehydr(W.h)=[(g . σ) / 3600 ] * Q * HMT avec:
g: constante de la gravité = 9.81 m^2 / s
Q: débit volumique journalier = 20 m^3 / j
σ: masse volumique de l'eau = 1000 kg / m^3
Attention :
P = µ*g*Qv*H = puissance hydraulique fournie par la pompe
1 j = 24 h = 24*3600 = 86 400 s pour convertir le débit volumique en m^3/s
et E = P*T, T étant la durée de fonctionnement requise (soit 1 j = 24h = 86 400 s), tu vois donc une simplification :
E = 1000*9,81*20/(86 400)*71,4*86 400 =14 008 680 J
Salut,
Pour la fonction principale, c'est l'effet photovoltaïque induit par le panneau solaire : convertir l'énergie lumineuse reçue par le panneau en énergie électrique.
Ok pour le calcul, je te laisse poursuivre
Rebonjour, pour la fonction principale ce n'est pas très clair. Pour le calcul en joules on peut le transformer en W.h . Après je ne sais pas comment faire pour le rendement. Moi j'ai vu en classe pour calculer le rendement Putile / P absorbé. Pouvez- vous m'aider svp. Par avance merci
Qu'est-ce qui n'est pas clair dans "convertir l'énergie lumineuse reçue par le panneau en énergie électrique" 
Pour l'énergie hydraulique produite par la pompe, tu peux faire la conversion en W.h si tu veux (ou en kWh)
Pour la suite je t'ai donné des indications dans mon message du 29-10-18 à 18:52 --> il faudrait que tu postes ton image dans le bon sens pour faciliter sa lecture (je ne peux pas le faire malheureusement).
Rebonsoir, c'est ceci qui n'est pas clair pour moi "Pour la fonction principale, c'est l'effet photovoltaïque induit par le panneau solaire ". Je ne comprends toujours pas pour
3) Calculer l'énergie électrique moyenne E elec_moy (W.h) absorbée par le système de pompage en tenant compte du rendement moyen de l'ensemble ( contrôleur + moteur + pompe).
Ton système se décompose de la façon suivante :
Energie solaire => énergie électrique => énergie mécanique => énergie hydraulique
Chaque étape du process a un rendement donné.
L'énoncé s'intéresse au rendement du système :
énergie électrique => énergie mécanique => énergie hydraulique
et te donne son rendement moyen en fonction du rendement max.
En appliquant la définition du rendement, tu peux en déduire l'électrique nécessaire au système pour produite l'énergie hydraulique calculée.
** image supprimée => j'ai remis l'image à l'endroit sur le tout premier message **
Pour la fonction principale, la réponse suivante suffit : "convertir l'énergie lumineuse reçue par le panneau en énergie électrique".
Ensuite tu as un schéma bloc du flux d'énergie traversant l'installation que tu dois compléter. Ce schéma bloc te donne le rendement maximal de certaines installation
A chaque étape, tu peux définir le rendement du procédé : r= Eutile/Eabsorbée.
E pour énergie
r(contrôleur + moteur) = Emécanique/Eélectrique
r(pompe) = Ehydraulique/Emécanique
Le rendement total de l'installation est donc :
r(système de pompage) = Ehydraulique/Eélectrique
<=> r(système de pompage) = Ehydraulique/Emécanique x Emécanique/Eélectrique
<=> r(système de pompage) = r(pompe) x r(contrôleur + moteur)
Tu as calculé l'énergie hydraulique nécessaire pour répondre au besoin d'eau potable, connaissant le rendement moyen du système de pompage (cf. énoncé + schéma bloc), tu peux en déduire l'énergie électrique absorbée par le système.
Bonjour, je ne vois pas comment calculer l'énergie électrique absorbée avec un rendement et une énergie hydraulique. Merci d'avance.
Si je t'écris la relation :
A = B/C, alors C = ?
C'est pareil ici, si tu connais la définition du rendement du système de pompage,
r = Ehydraulique/Eélectrique, alors Eélectrique = ?
Relis à tête reposée mon message du 30-10-18 à 18:33
bonjour, voici ce que j'ai fais pour la 3)
r(système de pompage) = r(pompe) + r(controleur + moteur)
= 0.64 * 0.92
= 0.59 = 59%
E(électrique) = E(hydraulique) / r(système)
= 3891.3 / 0.59
= 6595.4 W.h
L'énergie électrique moyenne est de 6595.4 W.h
Pour la 4), la réponce est ceci ?
La problématique majeure du système est l'énergie produite par les panneaux. Sachant que cette production d'électricité est intermittente (les panneaux ne fonctionnent pas en continu, par exemple s'il fait nuit, si le ciel est couvert, etc.), il faut donc optimiser le rendement pour limiter - autant que faire se peut - les pertes d'énergie à chaque étape du process
Bonjour creunuche,
r(système de pompage) = r(pompe) x r(controleur + moteur)
= 0,64 * 0,92
= 0,59 = 59%
Oui tu as compris le raisonnement, c'est le rendement maximal que peut atteindre le système.
Mais l'énoncé te demande de considérer un rendement moyen (pour prendre en considération le fait que la pompe ne fonctionne pas tout le temps)
donc r moyen = 0,83*r(système pompage) = ....
E(électrique) = E(hydraulique) / r(système)
= 3891,3 / 0,59
= 6595,4 W.h
L'énergie électrique maximale consommée par le système est de 6595.4 W.h
Il te suffit désormais d'en déduire l'énergie moyenne consommée
La problématique majeure du système est l'énergie produite par les panneaux. Sachant que cette production d'électricité est intermittente (les panneaux ne fonctionnent pas en continu, par exemple s'il fait nuit, si le ciel est couvert, etc.), il faut donc optimiser le rendement pour limiter - autant que faire se peut - les pertes d'énergie à chaque étape du process
bonjour, voici ce que j'ai fait j'aurai besoin d'aide aussi pour la fin de mon devoir. Par avance merci pour votre aide.
3) Calculer l'énergie électrique moyenne E elec_moy (W.h) absorbée par le système de pompage en tenant compte du rendement moyen de l'ensemble ( contrôleur + moteur + pompe).
r(système de pompage) = r(pompe) x r(controleur + moteur)
= 0,83 * 0,59
= 0,49 = 49%
E(électrique) = E(hydraulique) / r(système)
= 3891,3 / 0,49
= 7941,4 W.h
L'énergie électrique maximale consommée par le système est de 7941,4 W.h
4) Conclure sur l'influence du rendement des constituants sur l'énergie que devront fournir les panneaux.
La problématique majeure du système est l'énergie produite par les panneaux. Sachant que cette production d'électricité est intermittente (les panneaux ne fonctionnent pas en continu, par exemple s'il fait nuit, si le ciel est couvert, etc.), il faut donc optimiser le rendement pour limiter - autant que faire se peut - les pertes d'énergie à chaque étape du process.
DETERMINATION DE LA CONSOMMATION SUPPLEMENTAIRE.
Dans notre application, le suivi de trajectoire du soleil est réalisé à l'aide dr systèmes ETATRACK© 400. Ce système oriente quotidiennement les panneaux selon l'axe est-ouest afin que leur plan reste perpendiculaire aux rayons du soleil pour maximiser le rayonnement solaire reçu. Une amplitude de 90 ° est ainsi balayée en 12 pas et le temps d'attente entre chacun d'eux ( temporisation to) est constant et calculé à partir de la durée de la journée précédente. La tension relevée aux bornes informe la carte de commande sur le début et la fin de la journée.
VALIDATION DE LA VALEUR DE CONSOMMATION AFFICHEE PAR LE CONSTRUCTEUR.
Le constructeur indique une consommation annuelle maximale de 1.25 kWh pour son plus gros modèle de suiveur solaire.
Cette énergie provient d'un des panneaux du champs photovoltaïque alimentant l'installation de pompage, d'où la nécessité de minimiser la consommation de ce système de suivi.
Validation de la valeur de consommation supplémentaire du au suiveur. Oscillogrammes presentant les relevés de la tension Um(t) appliquée aux bornes du moteur et de courant Im(t) absorbé par celui-ci.
L'étude se fait que pour un déplacement, vers l'ouest, on supposera que le courant pour un déplacement vers l'est est identique.
Voie1: Courant Im(t) relevé avec une pince ampèrmétrique calibrée à 100 mV/A.
Voie 2 : Tension Um(t)
Nota bene: Relevés effecués en laboratoire dans les conditions nominales de fonctionnement reconstituées ( panneaux montés sur suiveur)
1) Déduire les valeurs de courant moyen absorbé pour un déplacement à l'est puis à l'ouest à l'aide de cet oscillogramme.
2) A l'aide du chronogrammme, calculer la puissance absorbée Pmot_abs (W) par le moteur d'un suiveur. En déduire l'énergie consommée Wjs(W.h) en une journée ( temps de fonctionnement journalier tfj de 300s) et Wes(W.h) en une année d'utilisation (212 jours). Conclure quant aux valeurs trouvées.
3) Si deux suiveurs sont nécessaire pour supporter et orienter les n panneaux du champ photovoltaïque, comparer la valeur de l'énergie quotidienne consommée Wjs-2syst aux 8kW.h produits pour le pompage.
4) Conclure.
Bonjour creunuche,
Je vais finir par arrêter mes interventions sur ce topic car tu ne tiens pas entièrement compte de mes conseils et de mes corrections ...
Par exemple cette formule est fausse et je t'ai déjà corrigé dans mon message du 01-11-18 à 12:33 :
r(système de pompage) = r(pompe) + r(controleur + moteur)
Je t'ai expliqué à quel point il est primordial de bien expliquer ce que tu fais et
bonjour, voici ce que j'ai fais pour la 3)
r(système de pompage) = r(pompe) + r(controleur + moteur)
= 0.64 * 0.92
= 0.59 = 59%
=> mieux expliquer ce que tu fais ...
E(électrique) = E(hydraulique) / r(système)
= 3891.3 / 0.59
= 6595.4 W.h
L'énergie électrique moyenne est de 6595.4 W.h
Pour la 4), la réponce est ceci ?
=> je t'ai déjà répondu sur ce sujet ...
La problématique majeure du système est l'énergie produite par les panneaux. Sachant que cette production d'électricité est intermittente (les panneaux ne fonctionnent pas en continu, par exemple s'il fait nuit, si le ciel est couvert, etc.), il faut donc optimiser le rendement pour limiter - autant que faire se peut - les pertes d'énergie à chaque étape du process
Pour la dernière partie, les images scannées sont beaucoup trop petites pour que je puisse les lire, j'attends donc tes pistes
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