Systèmes photovoltaïques - Cythelia

Le couplage direct
Charge adaptée
2 Charge adaptée
Figure 29 : Caractéristique de fonctionnement d'une charge adaptée
Pour avoir une bonne adaptation, il faut brancher une charge dont la caractéristique I(V) se rapproche
au plus près de la courbe de puissance maximale du panneau solaire, qui est pratiquement verticale.
On a vu précédemment qu’une batterie d’accumulateurs répond à cette contrainte par sa
caractéristique en charge I(V) pratiquement verticale (V b = E 0 + rI).
D’autres applications telles que l’électrolyse ou des charges de type centrifuge permettent d’obtenir
une bonne adaptation.
2.1.1 L'Electrolyseur
Une cellule électrolytique produit de l'hydrogène ultra-pur sous une pression contrôlable, à partir
d'eau distillée et de courant continu sous une tension de 2V (le potentiel de dissociation de l'eau est
de 1.2 V). Un ensemble de tubes de palladium sert de cathode: l'hydrogène atomique y diffuse et s'y
recombine en hydrogène moléculaire. La caractéristique courant tension d'une telle cellule est
représentée par la courbe de la Figure 30 ; il est clair qu'elle s'adapte parfaitement bien à la
caractéristique d'un module photovoltaïque de 4 cellules dont la tension optimale est de 2 V.
La production d'hydrogène est une fonction linéaire du courant et elle est de l'ordre de 0.4 l/Ah et par
cellule à la pression atmosphérique. L'hydrogène a le privilège de posséder le plus fort coefficient
d'énergie stockée par unité de masse (2,8 10 4 thermies/tonne, soit 33,3 kWh/kg, ou 120 MJ /kg ou
2,85 kg eq petrole).
Si l'hydrogène devient l'un des vecteurs énergétiques du siècle, les électrolyseurs photovoltaïques
devraient susciter un très grand intérêt de la part des pays ensoleillés dépourvus de réserves fossiles. 12
Il faut cependant noter qu’à partir d’1 kWh produit par un module PV (obtenu avec un rendement de
15 %), l’électrolyseur produit 0.5 kWh d’hydrogène (50 %), la compression de l’hydrogène à 400
12 On lira avec profit l’article synthétique de Jérôme Perrin : « L’hydrogène vecteur énergétique de l’avenir ?» paru dans
la Jaune et la Rouge, Revue mensuelle de l’Ecole Polytechnique, Aout –Sept 2004.
Polytech' Savoie 5eme année ©Alain Ricaud, Oct 2011 53/ 155