Suject Tracker solaire
Organisme : Green Energie Park
Ecole : FST - FES
Département : Génie Electrique

Résumé :

Dans l’optique de maximisation de la production des panneaux solaires d’une part, et de réduction des coûts d’installation en facilitant la maintenance et l’entretien des trackers d’autre part, ce travail se focalise sur l’amélioration de la précision et la réduction du coût de la stratégie de génération de la trajectoire du tracker. Un modèle du tracker à deux axes a été développé en trois parties: une modélisation mécanique sous SolidWorks, un modèle dynamique sous Matlab/Simulink et un modèle de commande. Ainsi, l’analyse d’une nouvelle approche sans capteur s’appuyant sur un calcul astronomique de la position de soleil a été effectuée, en effet, la position du soleil varie d’une manière continue durant la journée de l’Est vers l’Ouest selon l’axe azimutal (Est-Ouest), et aussi pendant les saisons selon un axe zénithal (Nord-Sud).

Introduction :

Dans un contexte énergétique et économique difficile, les attentes en termes d’énergies renouvelables en général et d’énergie solaire en particulier, sont de plus en plus importantes. Les enjeux majeurs des chercheurs et des industriels dans ce domaine sont l’amélioration du rendement et diminution des coûts des cellules, des modules et des systèmes photovoltaïques afin de les rendre les plus compétitifs possible.

Il y a deux manières pour maximiser le taux d'énergie utile en optimisant la conversion et le degré d’absorption, et en augmentant le taux de rayonnement d'incidence en employant les systèmes d'orientation mécanique. Ces systèmes appelés suiveurs solaires aussi « trackers » permettent d’orienter les modules tout au long de la journée. Les systèmes de suiveurs solaires sont utilisés pour plusieurs applications incluant : les cellules solaires photovoltaïques, les concentrateurs solaires et les télescopes.

Ce travail présente la conception et l'exécution d'un algorithme de commande pour une structure mécanique à prix réduit qui peut soutenir les modules photovoltaïques et qui agit en tant que traqueur du soleil.

Plusieurs classes de structure peuvent être distinguées selon les critères de classification. Concernant des possibilités de mouvement, trois principaux types de traqueurs du soleil existent: surfaces fixes, traqueurs un axe et traqueurs deux axes. La différence principale parmi eux est la capacité de réduire l'erreur d’orientation, en augmentant l'irradiation quotidienne que les cellules solaires reçoivent et, ainsi, l'énergie électrique qu'elles produisent. Notre projet a pour but d’étudier un tracker solaire à deux axes.

Ce rapport est composé de cinq chapitres :

  • Le premier chapitre est dédié à la présentation de l’organisme d’accueil Green Energy Parck de Ben Guérir, branche du centre de recherche IRESEN.
  • Dans le chapitre 2, nous rappelons les généralités sur l’énergie solaire photovoltaïque ainsi que les principales caractéristiques de fonctionnement d’un générateur PV à sa puissance maximale.
  • Dans le chapitre 3, nous présentons les coordonnées astronomiques et les angles correspondants à la trajectoire du soleil dans la sphère céleste pour repérer sa position dans le ciel. Nous présentons aussi une méthode algorithmique pour calculer cette position.
  • Le chapitre 4, porte sur la conception du suiveur solaire et son principe de fonctionnement. Une première partie, est dédiée à la modélisation mécanique de la structure du tracker générée sous le logiciel SOLIDWORKS®. Une deuxième partie, est consacrée à la modélisation dynamique sous Matlab/Simulink : le premier élément de ce simulateur est un modèle de génération des données atmosphériques et des données théoriques de la position du tracker correspondant à la trajectoire du soleil, le deuxième élément est un modèle électromécanique du tracker asservi permettant de calculer la position réelle du tracker en tenant compte du comportement dynamique électrique de l’actionneur et du comportement dynamique mécanique du tracker. Une troisième partie de ce chapitre aborde la commande du tracker solaire à l’aide d’un microcontrôleur.
  • Le chapitre 5 est consacré à la commande d’un système du suiveur de soleil à deux axes et la programmation du PIC sous mikroC et ISIS.