Le gisement solaire

Le gisement solaire 2 Installation photovoltaïque raccordée au réseau (compétence électrique) Version janvier 2011

Potentiel de l’énergie solaire Bases : Conso mondiale 2007 = 19 000TWh Production PV rendement 13% soit 130kWh/m².an PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Inconnu Rayonnement solaire dans le monde en kWh/m².an Le soleil : source inépuisable PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire 2-7

Ensoleillement annuel en France en kWh/m² par an sur une surface horizontale PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

AM 0 AM 1,5 AM 1,5 Rayonnement absorbé par l’atmosphère (O2, CO2, H2O…) Gisement solaireNature du rayonnement AM 0 AM 1 PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Diffusion par les molécules d’air, Diffusion par aérosols Rayonnement direct Rayonnement diffus Rayonnement du à l’albedo Composants du rayonnement solaire Rayonnement Global = Rayonnement direct + Rayonnement diffus + Rayonnement réfléchi **( albédo x rayonnement total horizontal) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Ensoleillement W/m2 Rayonnement en fonction de la météo Ciel couvert Nuages épars, soleil Rayonnement diffus principalement Rayonnement direct principalement PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Station météorologique de Lyon (rayonnement global horizontal) Un jour d’hiver ordinaire 75 % de diffus Heure solaire (h) Un beau jour d’été  30% de diffus Heure solaire (h) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Le mouvement de la Terre autour du Soleil • La terre tourne autour du soleil en décrivant une ellipse de faible excentricité et de période :365 jours et ¼ Hmax = hauteur du soleil à midi – φ = latitude du lieu PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Zénith 21 juin 21 septembre 21 mars O 21 décembre N 4 h 00 S 6 h 20 8 h 33 E Trajectoire annuelle et journalière du soleil (hémisphère nord) Le soleil: source inépuisable 2-4 PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Masques Solaires Trajectoire du soleil au Lamentin 15° = Latitude du lieu Déclinaison de 23°27’ Élévation en degrés par rapport au sol (horizontale) 52° = Hauteur mini (sol) du soleil le 22 décembre PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Trajectoire du soleil au Raizet Élévation en degrés Masques Solaires PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Masques Solaires • Les étapes pour la détermination du masque d’une installation solaire : • Repérage de la présence d’obstacles limitant l’ensoleillement • Identification de points clefs devant représenter la globalité des obstacle (courbe enveloppe) • Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points • Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu. • Estimation visuelle du risque de diminution des performances de l’installation • Report des mesures dans un logiciel de dimensionnement (éventuellement) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Masques Solaires • Étape N° 1 : Repérage de la présence d’obstacles limitant l’ensoleillement Azimut /SUD en degré NB : doit se faire en se mettant à l’endroit le plus défavorable pour le capteur PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Masques Solaires • Étape N° 2 : Identification de points clefs devant représenter la globalité des obstacles(courbe enveloppe) Azimut /SUD en degré Points clefs PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Azimut /SUD en degré SUD 19° SUD EST SUD OUEST EST 20° Masques Solaires • Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Masques Solaires • Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Masques Solaires • Étape N° 3 : Mesure des angles (azimut et hauteur angulaire) de chacun de ces points - Outils de relevé d’angles des points caractéristiques du masque Boussoles avec clinomètre Indicateur de trajectoire du soleil PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire 4-27

Masques Solaires • Étape N° 4 : Report des mesures dans le diagramme solaire correspondant au lieu PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Disponibilité de l’énergie solaire • Rayonnement solaire extrêmement variable suivant : • Latitude du site • La saison • Les conditions météos (nébulosité, poussières, humidité, …) • L’heure de la journée (angle/azimut du soleil) • Etc.… Toutefois d’une année sur l’autre le rayonnement solaire reçu reste sensiblement constant PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Variation de l’énergie solaire reçue en fonction de la saison et pour différentes inclinaisons (Latitude Martinique/Guadeloupe) L’énergie récupérée par un capteur plan sera maximum s’il est orienté perpendiculairement au rayonnement direct PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Les variables du rayonnement solaireIrradiation fonction de l’inclinaison & orientation Ensoleillement maximal au Lamentin : ~1900kWh/m² par an (Orientation Sud ; inclinaison 18°) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Les variables du rayonnement solaireIrradiation fonction de l’inclinaison & orientation Ensoleillement maximal au Raizet : ~2200kWh/m² par an (Orientation Sud ; inclinaison 22°) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Les variables du rayonnement solaireIrradiation fonction de l’inclinaison & orientation • Ci-dessous les facteurs de corrections du gisement solaire (par rapport à une inclinaison de 18° et orientation Sud) selon une inclinaison et une orientation donnée (Latitude du Lamentin Martinique) PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Les variables du rayonnement solaireLes bases de données d’ensoleillement Les mesures • Pyranomètres, solarimètres, stations météorologiques • Mesures satellites • Les mesures dépendent des outils et de leur calibrage Les bases de données existantes • Il existe de nombreuses bases de données d’ensoleillement (Meteonorm, Meteostat, PVGIS, Nasa…) n’affichant pas toutes les mêmes résultats. • Plusieurs outils de calcul des effets de l’orientation et de l’inclinaison sont disponibles sur le web, auprès des fournisseurs, ou dans des logiciels spécifiques. • Attention: toujours considérer une marge d’incertitude PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

Les points à retenir • La quantité d’énergie solaire annuelle reçue au sol en Martinique est d’environ 1900 kWh/m²/an , ainsi que sur un plan de capteurs solaires orienté au Sud et incliné à 18° (valeur maximale hors ombres portées par la végétation, les collines environnantes, autres obstacles…). • La puissance solaire instantanée, varie en Martinique (idem dans le monde) selon l’inclinaison et l’orientation de 0W/m² à 1000W/m² (parfois plus dans certaines conditions). • Les 3 composantes du rayonnement solaire : direct, diffus, albédo. Le rayonnement direct est le plus important d’où nécessité d’installer les capteurs solaires dans un endroit sans ombres portées par la végétation ou autre obstacle. • L’inclinaison et l’orientation ont une influence sur l’énergie solaire reçue dans le plan des capteurs solaires : se référer au disque solaire PV (compétence électrique) – Chap. 2 : Le gisement solaire

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