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PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES EN PRESENCE D'UN MASQUE |
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Voir page initiale à
| CALCULS THEORIQUES
| | Calcul pour 1 masque | Calcul
pour un masque multiple |
Influence
de la température | | Tester les routines de calcul
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Une installation est rarement située sur un terrain totalement dégagé
de tout immeuble ou d'arbres. Au cours de la journée, suivant la date dans l'année et l'heure
du jour, des ombres peuvent venir cacher le soleil. Cette page peut, si le sujet vous intéresse, vous aider à
calculer votre perte de production d'énergie photovoltaïque en
fonction du masque qui vous gêne. I NOTION
DE MASQUE: On
appelle, tout obstacle qui intercepte la lumière arrivant sur les
panneaux. Naturellement il est responsable d'une baise de production électrique. Il est
donc utile de caractériser un masque et de calculer les conséquences. En
pratique, on peut caractériser un masque : Par des
créneaux horaires de non-éclairement, et alors le rôle du masque dépend
du jour de l'année. Ou par
des relevés de couples hauteur - azimut, qui définissent un masque
absolu. Le programme doit alors déterminer en fonction du jour de l'année,
les créneaux horaires de non-éclairement. 1°) Représentation
géométrique d'un masque
: Les différents
obstacles sont représentés par des rectangles de hauteur H, à une
distance D, vus depuis le centre de l'installation dans la direction
donnée par la longitude L et une élévation sur l'horizon El.
NB
: Pour des contours complexes, on "habille" d'un rectangle pour
définir les 4 valeurs angulaires correspondant aux cotés A1B1 et A2B2,
soit ( L1,El1 ) et ( L2,El2 ). Plus loin, dans cette page est précisé
l'usage de ces valeurs. 2°) Représentation
graphique d'un masque : La société
ENERTECH26160 Félines sur Rimandoule propose sur son site une feuille
graphique avec un abaque permettant de reporter le masque sur ces abaques
( Azimut - Hauteur ) de position solaire, ce qui donne pour chaque mois de
l'année, les intervalles horaires d'action des masques. Voir
l'excellent site der Hespul
3°) Comment
réaliser soi-même la représentation du masque ? Je suggère
3 méthodes : 1 - La plus
simple pour une évaluation ponctuelle, est de relever les heures de
coupure de lumière et de les reporter sur l'abaque. C'est bien sûr un
travail fastidieux, mais qui se faire une fois par semaine par exemple. 2 - La
deuxième, si elle est possible, est d'évaluer les distances d, H et
l'azimut avec une boussole. Le rapport H/d donnera tg(El)
d'où El. Bien sûr une boussole est nécessaire pour obtenirla
longitude L. 3 - La méthode
expérimentale qui consiste à relever les frontières des obstacles avec
un dispositif adéquat; Tout est excellemment décrit en ciblant le lien
ci-dessous. Comment
faire un relevé de masque Dans tous
les cas, le résultat représentant l'obstacle est un segment du plan de
coordonnées L, El, venant en
surimposition sur l'abaque.
4°) Interprétation
du masque en terme d'énergie ? Attention:
ce n'est pas parce que le soleil est visible depuis l'installation que
celle ci fournira de l'énergie, tout dépendra de l'orientation du toit
et de sa pente. C'est donc à ce niveau qu'interviennent les logiciels que
j'ai développés. Pour eux, ce sont essentiellement les heures qui vont
compter. Toutes
les méthodes devront donc avoir comme points communs, le calcul des
heures de coupure, un jour donné. Le segment
B1B2 doit être lu conjointement avec les courbes
roses ( heures
solaires du jour
) et les courbes en cloche noires ( 2 dates possibles de
l'année ). NB
: Quand une date n'est pas sur une courbe noire, une interpolation est nécessaire. EXEMPLE
avec A1B1 :
Le 20 janvier ou le 22 novembre, le soleil n'éclairera les panneaux qu'à
partir de 10 h du matin. Le 21 mai
ou 23 juillet, le soleil arrivera vers 7 h 30 mn. II CALCUL DE LA PERTE D'ENERGIE
THEORIQUE DUE AU MASQUE: Tant que
nous n'aurons pas parlé du redement, nous en restons au calcul de l'énergie
théorique maximale, en conditions idéales et avec ou sans masque ce qui
donnera la perte due à chaque obstacle. Il st forcément
dérivé de VOLTAIC2.EXE qui calcule l'énergie théorique sans masque sur
une journée. Nous rajoutons tout simplement la demande supplémentaire du
créneau horaire de coupure, un jour précis de l'année. Ce calcul doit
être repris pour tout masque élémentaire. Cette routine n'est prévue
que pour un seul créneau de masque. Par exemple
le 20 janvier le soleil n'est visible qu'à 10 h au soleil soit 11 h en
heure locale en France. Le calcul
donne sans masque à
15.4 KWh Avec masque
( le soleil se lève à 8 h 22 mn ) donc de 8 h 22 à 11 h les panneaux
sont à l'ombre. On donnera
au programme les heures 8 h - 11 h RESULTAT
: Le masque ci-dessus coûte très cher, 23.2% de l'énergie du 20 janvier
avec une perte de 3.58 KWh sur les 15.4 KWh possibles sans masque et en
conditions idéales. Remarque
: Un masque de 8 h 22 à 9 h 30 en début de matinée n'aurait coûté que
7.8 % . Ce u'il faut bien retenir et les simulations le montrent bien,
c'est que les masques sont très coûteux lorsque le soleil est haut,
typiquement entre 10 h et 16 h. 2°) COMMENT
PROCEDER AVEC UN MASQUE MULTIPLE ? Dans un
premier temps, avant que je tente de développer une routine pour un
masque plus complexe, disons avec par exemple au maximum 4 créneaux
horaires de coupure, il suffit de faire tourner la routine VOLTAIC4 .EXE
pour chaque masque simple. La perte sera la somme des pertes. J'ai réalisé
la routine pour un masque multiple de 4 intervalles pénalisants. Vous
pouvez la lancer par Exemple: Installation latitude 45°, longitude 0°, toit incliné de 30° orienté plein sud avec une puissance crête de 2800 Watts
III
CONSEIL TRES IMPORTANT EN PRESENCE D'UN MASQUE: Pour les
particuliers qui souhaitent installer une production photovoltaïque, il
existe une règle dite des 18°, qui préconise de ne pas installer si
l'horizon ne se dégage qu'au-dessus de 18° Géométriquement,
ce conseil se traduit par la règle des distances à respecter pour le
masque, à savoir qu'un masque de hauteur H, doit se situer au minimum à
une distance D > = 3*H (
i.e des arbres de 15 m à plus de 45 m ). En effet la
trigonométrie donne Tg( masque) = 1/3 à
Masque vu sous 18°.43, c'est la règle des 18°. On peut
essayer de vérifier avec le programme spécialement dédié MASQUE18.EXE. Exemple
1: A une latitude 45°,
longitude 0°, un toit incliné de 30° orienté plein sud, une
installation de 16 panneaux de 180 Watts chacun, avec un masque général
de 18°, perd le 21 décembre
51.6%, sur les 15.5 KWh possibles de la journée. On peut
tester d'autres masques, avec la saisie de l'angle en degrés dans MASQUE_V.EXE. Exemple
2: Avec un masque de 10°,
la perte n'aurait été que de 19.2%, avec la même installation et le même
jour. Exemple
3 : Changeons de date, avec
la même installation, mais le 21 février et : à
18° à
19.3% sur 19.5 KWH à
15° à
14.4% sur 19.5 Kwh Exemple
4 :
Au début de l'été 18° de masque général le 21 juin coûtent
1.2% pour une énergie possible de 22.44 KWh. Le soleil est en
effet très haut et le masque n'est pratiquement jamais pénalisant, sauf
au lever et coucher du soleil, lorsque les panneaux sont éclairés ( sans
masque ) tangentiellement, ce qui explique la faible perte d'énergie. IV
EXEMPLE CONCRET AVEC MON INSTALLATIO ET UN MASQUE: Mon installation est pratiquement plein sud, mais une forêt de pins à l'Est le matin et l'Ouest le soir me pénalise, notamment en hiver où le soleil est bas sur l'horizont
Le 5 février 2010, à 12 h 40, la puissance maxi est de 1760 Watts, la production du jour est de 9.11 KWh, avec un masque évident jusqu'à 9 h 40 puis à partir de 16 h. Les températures sont de 4°C au lever, 10°C au coucher, 12°C maxi et des panneaux estimés à 24°C au mieux. Ces masques me coûtent 3.15 Kwh soit 25 % de la production journalière. Je lance le programme le plus complet, tenant compte de la température et des masques et on trouve avec PRODUCT.EXE, une production de 9.36 KWh avec une erreur possible de 0.5 KWh, la valeur réelle de 9.11 KWh est donc validée.
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