Énergie solaire
Pléthore d’énergie
La quantité d’énergie solaire qui irradie les continents chaque année est presque 2000 fois supérieure au besoin global en énergie sur la même période. Que ce potentiel doive être exploité le plus efficacement possible tombe sous le sens, a fortiori lorsqu’on pense à toute la problématique climatique mondiale.
Les avantages de la transformation directe de la lumière en électricité sont connus: l’électricité solaire participe à la protection de l’environnement, elle réduit les coûts de transport de l’électricité et assure une alimentation en énergie indépendante et économique.
Détermination des caractéristiques d'une installation photovoltaïque
Contenu didactique/essais
- réactions physiques des modules solaires associées à différentes influences
- éclairement
- température
- opacité
- détermination des caractéristiques importantes
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Module d'extension pour ET 250 avec des composants pour un usage indépendant d'électricité à partir de modules solaires
Contenu didactique/essais
- composants empruntés à la pratique de l’exploitation de l’électricité solaire en îlotage
- fonction du disjoncteur à courant continu et de la protection contre les surtensions
- fonction d’un régulateur de charge avec optimisation de la puissance (MPPT)
- influence de la charge sur le rendement des composants
- influence des variations de l’offre d’énergie solaire et de la consommation d’électricité sur le rendement du système
Module d'extension pour l'ET 250 avec des composants pour l'alimentation d'un réseau public en électricité solaire
Contenu didactique/essais
- composants empruntés à la pratique de l’exploitation de l’électricité solaire sur le réseau public
- fonction du disjoncteur à courant continu et de la protection contre les surtensions
- fonction d’un onduleur connecté au réseau avec optimisation de la puissance (MPPT)
- influence de la charge sur le rendement de l’onduleur
- fonction des compteurs électriques modernes
Étude des propriétés des cellules solaires; obtention de mesures objectives par une régulation étendue de température des cellules solaires
Contenu didactique/essais
- réactions physiques des cellules solaires associées à différents éclairements et températures
- enregistrement des caractéristiques I-U
- calcul de l’intensité électrique et de la puissance réalisable basés sur un modèle mono-diode
- influence de l’éclairement et de la température sur les courbes caractéristiques
- montage des cellules solaires en parallèle et en série
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Composants électriques d'une installation photovoltaïque en pratique
Contenu didactique/essais
- caractéristiques des composants électriques implantés dans les installations photovoltaïques
- rendement et comportement dynamique des composants des installations raccordées au réseau ou en îlotage
- fonctionnement des modules d’optimisation de la puissance (MPPT)
- fonctionnement des onduleurs
- fonctionnement des régulateurs de charge
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L’héliothermie est l’exploitation de l’énergie solaire pour la mise à disposition de chaleur. La chaleur peut être utilisée pour le chauffage et le réchauffement de l’eau sanitaire, mais aussi en tant que chaleur de processus, pour générer de la vapeur dans les centrales électriques et même pour refroidir.
Détermination des grandeurs caractéristiques d'une installation solaire thermique; modèle avec source de rayonnement artificielle
Contenu didactique/essais
- comprendre et connaître la structure et le fonctionnement d’une installation solaire thermique simple
- détermination de la puissance utile
- bilan énergétique du capteur solaire
- influence de l’éclairement, de l’angle de rayonnement et du débit
- détermination des caractéristiques du rendement
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Fonctionnement et comportement opérationnel d'un capteur cylindro-parabolique, accessoire de l'ET 202
Contenu didactique/essais
- focalisation du rayonnement solaire avec un miroir cylindrique
- facteur de concentration optique
- conversion de l’énergie de rayonnement en chaleur
- pertes dans les capteurs solaires thermiques
- caractéristiques du rendement
Fonction et comportement de service d'un capteur cylindro-parabolique, le suivi solaire astronomique et par capteurs, commande de l'installation via l'API
Contenu didactique/essais
- concentration du rayonnement solaire avec un miroir en forme d’auge parabolique
- facteur de concentration optique
- DNI: Direct Normal Irradiance
- suivi au soleil basée sur des capteurs
- suivi au soleil en fonction des données astronomiques
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Conversion de l'énergie rayonnante du soleil en chaleur et stockage de la chaleur
Contenu didactique/essais
- familiarisation avec le fonctionnement du capteur plan et du circuit solaire
- détermination de la puissance utile
- rapport entre le débit et la puissance utile
- détermination du rendement du capteur
- rapport entre la différence de température (capteur / environnement) et le rendement du capteur
Familiarisation avec le fonctionnement du capteur à tubes et du circuit solaire
Contenu didactique/essais
- familiarisation avec le fonctionnement du capteur à tubes et du circuit solaire
- détermination de la puissance utile
- rapport entre le débit et la puissance utile
- détermination du rendement du capteur
- rapport entre le différentiel de température (capteur solaire / air ambiant) et le rendement du capteur
Capteur plan pivotable pour la transformation d'énergie solaire en chaleur
Contenu didactique/essais
- structure et fonction du capteur plan
- détermination de la puissance utile
- influence de la température, de l’intensité lumineuse et de l’angle d’inclinaison sur le rendement du capteur
- intégration d’un capteur plan à un système de chauffage moderne
- conditions de fonctionnement hydrauliques et relatives aux techniques de régulation
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Transformation d'énergie solaire en chaleur dans le capteur à tubes sous vide
Contenu didactique/essais
- structure et fonction du capteur à tubes sous vide
- détermination de la puissance utile
- grandeurs d’influence sur le rendement du capteur
- intégration d’un capteur à tubes sous vide à un système de chauffage moderne
- conditions de fonctionnement hydrauliques et relatives aux techniques de régulation
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Module avec réservoir d’accumulation et réservoir bivalent pour systèmes de chauffage avec énergies renouvelables
Contenu didactique/essais
- en fonction des associations de modules choisies du HL 320, il est possible d’étudier les contenus didactiques suivants:
- familiarisation avec les installations de chauffage modernes basées sur les énergies renouvelables
- mise en service des installations de chauffage avec solaire thermique et pompe à chaleur
- conditions de fonctionnement électriques, hydrauliques et relatives aux techniques de régulation
- propriétés des différents réservoirs de chaleur
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Transfert de chaleur entre l'élément chauffant et la paroi du réservoir par convection et rayonnement
Contenu didactique/essais
- essais dans le vide
- transfert de chaleur par rayonnement
- détermination du coefficient de rayonnement
- essais à la pression ambiante et en surpression
- transfert de chaleur par convection et rayonnement
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- transfert de chaleur par convection et rayonnement
Le refroidissement solaire est un processus de refroidissement alimenté directement par l’énergie solaire. L’énergie solaire est utilisée ici comme source d’énergie renouvelable.
Détermination des caractéristiques d'une installation photovoltaïque
Contenu didactique/essais
- réactions physiques des modules solaires associées à différentes influences
- éclairement
- température
- opacité
- détermination des caractéristiques importantes
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Installation frigorifique à compression pour le fonctionnement avec de l'électricité solaire issue de l'ET 250
Contenu didactique/essais
- alimentation d’une installation frigorifique à compression avec de l’électricité issue de modules photovoltaïques
- composants d’une installation frigorifique photovoltaïque
- fonctionnement du compresseur en cas de variation de la puissance et des besoins en froid
- charge et décharge des accumulateurs de froid
- coefficient de performance de l’installation frigorifique en fonction des conditions de fonctionnement
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Bloc d'alimentation pour des essais de laboratoire avec ET 256
Contenu didactique/essais
- en association avec l’ET 256:
- fonctionnement d’une installation frigorifique à compression avec du courant continu
- influence du courant et de la tension sur le comportement en service de l’installation frigorifique
- commande/régulation d’une installation frigorifique solaire pour différentes puissances d’alimentation électrique
Production de froid à l'aide d'énergie thermique; un véaporateur et un condenseur transparents permettent d'observer les phénomènes
Contenu didactique/essais
- comprendre l’installation frigorifique à compression selon le procédé d’éjection de vapeur
- cycle de Clausius-Rankine fonctionnant à droite et à gauche
- bilans énergétiques
- détermination du coefficient de performance du circuit frigorifique
- cycle sur le diagramme log p,h
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Fonctionnement solaire thermique d'un compresseur à jet de vapeur
Contenu didactique/essais
- exploitation de la chaleur solaire pour la réfrigération
- composants des installations frigorifiques solaires selon le procédé d’éjection de vapeur
- fonctionnement d’un compresseur à jet de vapeur: exemple du capteur solaire plan
- optimisation du point de fonctionnement
- bilans énergétiques
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Conversion de l'énergie rayonnante du soleil en chaleur et stockage de la chaleur
Contenu didactique/essais
- familiarisation avec le fonctionnement du capteur plan et du circuit solaire
- détermination de la puissance utile
- rapport entre le débit et la puissance utile
- détermination du rendement du capteur
- rapport entre la différence de température (capteur / environnement) et le rendement du capteur
Familiarisation avec le fonctionnement du capteur à tubes et du circuit solaire
Contenu didactique/essais
- familiarisation avec le fonctionnement du capteur à tubes et du circuit solaire
- détermination de la puissance utile
- rapport entre le débit et la puissance utile
- détermination du rendement du capteur
- rapport entre le différentiel de température (capteur solaire / air ambiant) et le rendement du capteur