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Projet de mesure expérimentale de la puissance solaire

 

- Avertissement -

 

Il ne s'agit pas ici de rivaliser avec les systèmes professionnels précis et très coûteux, mais de réaliser un système simple et  très bon marché, qui donnera une mesure "approximative" de la puissance solaire rayonnée ou plus exactement de la puissance lumineuse. En effet la sensibilité spectrale du type de capteur utilisé dans cette expérience, (cellule solaire "grand public"), se limite quasiment (surtout côté infra rouge), à la sensibilité de l'oeil humain.

Pyranométre Pro:

Domaine spectral 300 - 2800 nm

image : IMP - CNRS

Cellule solaire

 approximativement:

 

Cependant, en pratique, avec un peu de patience et de tatillonnements de mise au point, la courbe horaire relevée par ce type de capteur et cette méthode empirique ressemblera étonnamment à celle relevée par des capteurs dont la complexité et le coût est sans commune mesure avec le projet suivant.

 

à droite : puissance disponible d"un panneau solaire (barre bleu clair) par rapport à la puissance mesurée par un pyranométre (courbe bleu foncé en %)

(détail : cliquer sur l'image)

    

 

 

 

 

 

 

 

 

 

relevés Marco de Chaligny en Avril 2006

à gauche: mes relevés de 3 journées bien ensoleillées

à droite : relevés pro d'une journée sans nuage.

courbe rouge:Pyrhéliomètre (rayonnement solaire Direct)

courbe verte:Pyranométre (rayonnement solaire Global

L'allure style cloche des relevés "empiriques"ressemblent aux relevés du pyranométre; (mise à part un sommet moins bien définit à l'heure de midi "astro").

 

- Principe -

 

 

- Réalisation - sonde puissance solaire

 

  Cellules.solaires utilisées et testées :    
Cell01

0,45v - 100 mA

~ 4,5 cm²

 
Cell02* 2,4 v - 54 mA

 

Réservé aux experts du fer à souder

Pas de boîtier ni cosse de sortie. Obligation de souder directement sur le substrat ( 250-290° /1"-2" max ! )

* Si cette cellule est utilisée, et que le raccordement capteur/ampli est supérieur à quelque mètres prévoir  pour la protection du circuit d'entrée 4 ou 5 diodes universelles en série (le schéma est donné pour Cell01)

Valeur des composants pour :

R1

R2

R3

R4

Cell01

2,7 à 4,7Ω

560Ω

15kΩ

10kΩ

Cell02

39 à 44Ω (2x22 en série)

1kΩ

1kΩ

2,2kΩ

 

 

Remarque :

L'emploi de cellule solaire multi éléments fournissant une tension supérieur à 5 volts et dont les caractéristiques électrique sont documentées permettrait de se passer de l'étage Ampli/adaptateur, (en le remplacent par un simple potentiomètre),  simplifiant du même coût la réalisation de la sonde.(à la date de conception de cette expérience  ~ 1998,  les cellules solaire de petite dimension (encombrement du "capteur") fournissant des tensions supérieurs à 5v étaient bien moins courantes à se procurer qu'a l'heure actuelle ... Modifications et simplifications à étudier ...

- Installation - et aspect mécanique

Recyclage d'un boîtier plastique transparent 

Le boîtier capteur installé

Voir + de photo de l'installation

Conseils pour l'installation

- Préférer une installation à l'horizontale pour se rapprocher le plus possible d'un relevé de puissance solaire "Global". Inconvénients : risque de stagnation de l'eau de pluie et surtout de la neige sur le coffret ; une très légère inclinaison (plutôt vers le sud) ne devrais pas modifier énormément la mesure, le plus important étant de garder la même position (orientation Nord->Sud, et horizontalité ), tout au long des relevés.( De ce fait, ne pas négliger la fixation du coffret ).

- Percer impérativement plusieurs trous sur le dessous (évacuation ruissellement et/ou condensation), et les cotés du coffret, (ventilation pour limiter la hausse de température en plein soleil ) : en effet un des points faibles de ce système est de ne pas être compensé en température, ce qui entraîne une petite "non linéarité"de la mesure en condition de température  extrême, mais cette "dispersion"dans la mesure ne devrait pas dépasser ~ 10 à 15% de    -10°C  à + 40°C.( En règle générale et suivant le type de cellule, les caractéristiques de puissance sont données pour ~ 20 - 25°C , le rendement augmente si la température diminue en dessous de cette plage et inversement au dessus ). 


En projet :

Relevés des caractéristiques de la cellule solaire d'une borne d'éclairage* à une LED et à un accu NiCd de 1,2V

* distribuée en grande surface


 

Suite :

Acquisition automatique de la puissance disponible d'une cellule solaire sur PC

 


Expérimentation/réalisation MH 1999-2006  -  document MH 4/2006