Pompage Photovoltaique

Cette section décrit les concepts de base de l’énergie solaire et de la production d’électricité grâce à l’effet photovoltaïque. Les principaux éléments du système photovoltaïque sont étudiés et un survol des différents types de systèmes photovoltaïques est effectué. Un dimensionnement simple des systèmes photovoltaïques avec batterie et sans batterie est expliqué.

LA RESSOURCE SOLAIRE
Le Soleil émet un rayonnement électromagnétique compris dans une bande de longueur d’onde variant de 0,22 à 10 microns (µm).

La figure 1.1 représente la variation de la répartition spectrale énergétique. L’énergie associée à ce rayonnement solaire se décompose approximativement ainsi :
– 9% dans la bande des ultraviolets (<0,4 µm),
– 47% dans la bande visible (0,4 à 0,8 µm),
– 44% dans la bande des infrarouges (>0,8 µm).
L’atmosphère terrestre reçoit ce rayonnement à une puissance moyenne de 1,37 kilowatt au mètre carré (kW/m2), à plus ou moins 3 %, selon que la Terre s’éloigne ou se rapproche du Soleil dans sa rotation autour de celui-ci.

L’atmosphère en absorbe toutefois une partie, de sorte que la quantité d’énergie atteignant la surface terrestre dépasse rarement 1,2kW/m2 (1200W/m2). La rotation et l’inclinaison de la Terre font également que l’énergie disponible en un point donné varie selon la latitude, l’heure et la
saison. Enfin, les nuages, le brouillard, les particules atmosphériques et divers autres phénomènes météorologiques causent des variations horaires et quotidiennes qui tantôt augmentent, tantôt diminuent le rayonnement solaire et le rendent diffus.

L’utilisation du rayonnement solaire comme source d’énergie pose donc un problème bien particulier. En effet, le rayonnement solaire n’est pas toujours disponible ; en outre, on ne peut l’emmagasiner ni le transporter.

Le concepteur d’un système qui emploie le rayonnement solaire comme source d’énergie doit donc déterminer la quantité d’énergie solaire disponible à l’endroit visé et le moment où cette énergie est disponible. Il faut d’abord comprendre l’effet de la rotation (moment de la journée)
et de l’inclinaison (saison de l’année) de la Terre sur le rayonnement solaire.

L’absorption atmosphérique est plus faible lorsque le Soleil se trouve à son point le plus haut dans le ciel, c’est-à-dire plein sud dans l’hémisphère nord et plein nord dans l’hémisphère sud1. En effet, la distance que doit parcourir le rayonnement dans l’atmosphère est plus courte lorsque le Soleil est
directement au-dessus de l’endroit visé. C’est le « midi solaire», moment où le rayonnement solaire direct est le plus intense. Comme le Soleil est plus haut et que les journées sont plus longues en été, la quantité totale d’énergie reçue sur un plan horizontal y est plus grande qu’en hiver.