Systèmes photovoltaïques - Cythelia

Le couplage direct
Charge adaptée
n'existe alors aucune f.c.e.m. et le panneau est fermé sur une impédance très faible qui a la valeur de
la résistance d'induit (droite O-S-W).
Au point S le courant dans l'induit est tel que le couple de démarrage est atteint et que le
moteur commence à produire une f.c.e.m. proportionelle à sa vitesse de rotation. Le point T est
atteint et le fonctionnement se fait le long de T-U-V en fonction des valeurs du flux lumineux.
Aucune procédure spéciale de démarrage ou d'arrêt n'a été rendue nécessaire. Le système est
complètement autonome et ne nécessite aucune commande électronique à la fiabilité douteuse.
C'est le moteur à aimants permanents qui démarre le mieux en couplage direct. Ceci provient
du fait que dans le cas du moteur série, une partie du courant est utilisée pour générer le champ
magnétique et ne peut participer au couple de démarrage. Quant au moteur shunt, il ne peut démarrer
qu'à flux solaires élevés, l'inducteur étant de résistance beaucoup plus élevée que l'induit, ne reçoit
que peu de courant et ne peut donc créer un champ magnétique suffisant.
Les conditions de bonne adaptation entre la courbe moteur-charge et la caractéristique
I(V) d'un panneau solaire sont les suivantes:
- faible couple résistant au démarrage (les pompes centrifuges dont le couple croît avec le
carré de la vitesse seront donc bien adaptées).
- impédance dynamique (dV/dI) la plus faible possible de sorte que la courbe de
fonctionnement soit la plus verticale possible.
2.1.3 Pompage solaire
2.1.3.1 Des pompes solaires africaines...
Deux cent cinquante pompes solaires ont été installées au Mali entre 1977 et 1993. Le pompage
solaire sur forage, même en Afrique, est d'une fiabilité exceptionnelle, avec un MTBF (mean time
between failure) de l'ordre de 6 000 h (2.5 années, compte tenu du taux d'utilisation). En comparaison
une pompe à moteur thermique a un MTBF de 1500 h, doit se vidanger toutes les 200h, et consomme
du carburant pas toujours disponible...
Or, J. Billerey de l’entreprise Vergnet faisait très justement remarquer, dans un document de synthèse
(Le pompage photovoltaïque, 13 années d'expérience et de savoir faire au Mali, AFME 1991), que
cette excellente fiabilité des pompes solaires est - de façon assez perverse - un handicap pour la
gestion de la maintenance:
- seul un nombre d'équipements élevé peut justifier le maintien d'une équipe de maintenance
dans une région donnée (au moins 500 par équipe).
- la faible fréquence des interventions (une fois tous les 18 mois) ne peut garantir l'efficacité
de la formation des réparateurs locaux.
- les pièces détachées, les sous-ensembles et leur acheminement continuent de coûter très
cher.
2.1.3.2 ...aux barrages hydroélectriques.
Les très grands systèmes de stockage opérationnels à l'heure actuelle sont les réserves des barrages
hydrauliques. Pour augmenter la capacité des installations, il a été proposé d'installer des champs de
modules photovoltaïques flottants (profitant de l'albedo naturelle de l'eau) actionnant des pompes qui
turbinent de l'eau d'un lac inférieur à un lac supérieur pendant les périodes creuses de la
consommation. A titre d'exercice, nous pouvons calculer l'énergie qui pourrait être stockée par 100 ha
de panneaux solaires fonctionnant à pleine puissance 2000 h /an et ce que cela représenterait comme
masse d'eau turbinée.
1kW /m² x 0.10 x 10 6 m² x 2000h = 2 10 8 kWh = 7.2 10 14 J.
Polytech' Savoie 5eme année ©Alain Ricaud, Oct 2011 56/ 155