Partie C - Câblage et pertes en ligne · Bac STI2D Ingénierie, Innovation et Développement Durable Métropole remplacement - EE 2024

Mise en situation

Les centrales photovoltaïques terrestres sont actuellement bien répandues en France, mais les centrales photovoltaïques flottantes sont encore peu installées.

Dans le cadre du projet de parc photovoltaïque flottant de Saint-Élix-le-Château, les caractéristiques des modules photovoltaïques sélectionnés sont les suivantes:

Caractéristiques techniques des modules sélectionnés

Type de cellules · Silicium monocristallin

Puissance unitaire · Entre 380 et 430 Wc

Longueur · 2 m

Largeur · 1 m

Caractéristiques techniques de l'installation

Nombre · Environ 30 590

Surface des panneaux photovoltaïques · Environ 6,8 ha

Surface de l'ensemble de la zone photovoltaïque · Environ 12 ha

La conception du projet a été faite sur la base de panneaux permettant d'obtenir une puissance allant de 11 à 13 MWc pour l'ensemble du parc photovoltaïque flottant.

Câblage des structures flottantes

Tous les câbles issus d'un groupe de panneaux sont reliés à une boîte de jonction, pour ensuite rejoindre le poste de transformation, via des groupes de câbles. Les câbles haute tension en courant alternatif partant du poste de transformation transportent le courant jusqu'au réseau public de distribution d'électricité via le poste de livraison.

Il existe différents câbles au sein d'un projet photovoltaïque:

les câbles DC transportant l'énergie produite par les modules vers les onduleurs;

les câbles AC transportant l'énergie des onduleurs aux transformateurs, puis vers le poste de livraison.

Le principe de câblage est identique aux systèmes installés au sol. La différence principale est que les câbles DC sont en contact avec de l'eau. En conséquence, le revêtement utilisé est étanche et inaltérable.

Les postes de transformation

En amont du poste de transformation, les modules sont connectés entre eux en série. Chaque série de modules est appelée string, les strings convergent jusqu'aux blocs de jonctions. Généralement un bloc de jonctions comporte 16 strings. Les blocs de jonctions permettent de réduire le nombre de câbles allant des modules vers les onduleurs. Les onduleurs permettent de convertir le courant continu en courant alternatif.

Afin de réduire les pertes lors du transport d'électricité, la tension du système est élevée à la tension du réseau via un transformateur. Cette tension est de 20 kV dans le cas du projet de parc photovoltaïque de Saint-Élix-le-Château.

Les postes de transformation sont des locaux spécifiques comprenant les onduleurs, les transformateurs BT/HTA, et les cellules de protection.

La centrale photovoltaïque nécessite l'utilisation de 7 postes de transformation (onduleurs/transformateur), afin de collecter l'électricité produite par les modules photovoltaïques. Ils sont situés à l'Est du lac du site.

Partie C: Câblage et pertes en ligne

Quel est l'influence des câbles sur le bon fonctionnement des onduleurs ?

Documents techniques de référence

Consultez les caractéristiques électriques des modules (DTS2) ainsi que les données relatives aux câbles Prysmian (DTS5) ci-dessous:

Question C.1

Déterminer le courant circulant dans ce câble à puissance maximale (DTS2, bloc de jonctions de 16 strings).

Question C.2

Déterminer la section préconisée du câble pour une température ambiante de 70 °C (DTS5, pose à l'air libre).

La distance moyenne de raccordement étudiée est de 50 m entre le bloc de jonctions et le groupe onduleurs/transformateur. La chute de tension maximum autorisée est de 5 %.

Question C.3

Calculer la chute de tension pour une température de 90 °C pour un câble de section 16 mm² (DTS5).

Question C.4

Calculer la chute de tension en Volt puis en % provoquée par la ligne composée de 2 câbles qui relie le bloc de jonction à l'onduleur.

%

Question C.5

Calculer la puissance perdue dans la ligne (DTS5).

Question C.6

Conclure sur le respect de la chute de tension maximale et l'impact du câble sur la production.