Applications de l'énergie solaire photovoltaïque

Les applications de l'énergie obtenue à l'aide de générateurs photovoltaïques sont extrêmement variées.

De façon générale, elles peuvent être classées en deux grandes sections :

  • Les systèmes isolés
  • Les systèmes raccordés au réseau

Atersa a accompli des projets sous ces deux modalités. En voici quelques exemples :


Les systèmes isolés

  • Télécommunications
  • Électrification rurale
  • Applications agricoles
  • Applications pour l'élevage
  • Éclairage public
  • Signalisation
  • Contrôle
  • Développement rural

Analysons un peu plus en détail les points ci-dessus :

Télécommunications :

  • Téléphonie mobile
  • Répéteurs radio et télévision
  • Bornes d'appel d'urgence
  • Télécommande
  • Contrôle des réseaux d'arrosage à distance
  • Télémétrie
  • Radars
  • Radiotéléphonie générale ou militaire, ou pour les postes de surveillance des forêts
  • Téléphonie rurale par satellite
  • Micro-ondes
  • Cabines téléphoniques publiques
  • Centrales de commutation
  • Liaisons radio
  • Systèmes TRUNKING
  • Couverture radio et communications dans les tunnels ferroviaires

Il existe deux types de stations de téléphonie mobile : celles appelées BTS, composées d'un système hybride photovoltaïque - diesel, la puissance crête du panneau photovoltaïque étant de 6 Kwp et le groupe électrogène n'ayant qu'une fonction d'appui.

Le deuxième type d'installation, appelé RF, ne fonctionne qu'à partir des panneaux photovoltaïques et la puissance crête installée varie entre 0,6 Kwp et 1,8 Kwp.

Les télécommandes et les contrôles à distance via radio sont très utilisés pour des applications ayant rapport à l'eau, aux réservoirs, à l'irrigation, aux débitmètres et, de façon générale, au relevé et au contrôle de toute sorte de données.

Électrification rurale :

  • Habitat temporaire
  • Habitat permanent
  • Électrification centralisée permettant le contrôle individuel des consommations pour chaque habitation, dans les agglomérations rurales
  • Électrification de refuges et auberges de montagne
  • Postes de soins de premier niveau (éclairage, conservation de médicaments et vaccins dans des réfrigérateurs)
  • Écoles et établissements communaux
  • Postes de police et de frontière
  • Installations religieuses (ermitages, missions, etc.)

De nos jours, l'électrification rurale apporte tout le confort fourni par un système d'électrification conventionnel, car les nouveaux onduleurs à onde sinusoïdale permettent l'utilisation de toute sorte d'appareils électroménagers.

L'électrification de petites agglomérations rurales à l'aide d'un système centralisé est l'une des principales applications actuelles. Les avantages de ce système par rapport à l'installation dans chaque logement sont les suivants :

  • Le moindre coût de l'installation
  • Une réduction des frais de maintenance
  • Un meilleur confort de l'utilisateur
  • Une installation plus sûre
  • Une meilleure performance globale

Afin de permettre une meilleure gestion de l'énergie, un appareil électronique limiteur de la puissance est installé dans chaque habitation et programmé pour fournir une quantité donnée d'énergie par jour à l'utilisateur. Cet appareil doit être suffisamment intelligent pour pouvoir augmenter la quantité d'énergie attribuée si la batterie est en bon état, ou pour la réduire, si elle est en mauvais état. Afin de simplifier et de ne pas avoir à poser de réseaux électriques compliqués, la communication entre le limiteur de puissance et les onduleurs passe par la même ligne à 220 Vca et ne subit que de légères variations qui n'ont as d'influence sur le fonctionnement du système.

Un autre inconvénient, la puissance de l'onduleur et sa performance en cas de petites charges, est contrecarré par l'installation de plusieurs onduleurs en parallèle, dont l'un (le maître) agit sur le contrôle des autres (les esclaves). Ainsi, en cas de puissance consommée inférieure à la somme de la puissance de tous les onduleurs, il commande l'arrêt de certains d'entre eux afin de s'adapter à celle-ci. Le grand avantage est que tous les onduleurs sont capables d'agir aussi bien en tant que maîtres ou esclaves, ce qui permet d'assurer la fourniture d'électricité en cas de panne de l'un d'entre eux.

Applications agricoles :

  • Pompage d'eau, en CC ou en CA, (avec batterie)
  • Pompage d'eau à entraînement direct (sans batterie)
  • Électrification de bâtiments industriels
  • Contrôle de l'irrigation
  • Serres (Automatisation des fenêtres et de l'éclairage)

L'une des principales applications pour l'agriculture, du fait de sa simplicité et surtout, de l'absence de maintenance et de l'automatisation totale, est le pompage d'eau à entraînement direct, qui consiste dans un champ de panneaux solaires photovoltaïques, un équipement électronique et l'ensemble du système de contrôle et de capteurs du pompage.

Pour les pompages à faible débit, la fonction de cet équipement électronique consiste à obtenir le meilleur rendement du panneau. Dans le cas des pompages à haut débit, il se charge aussi de transformer le courant continu du panneau en courant alternatif.

Le plus grand avantage des pompages à entraînement direct est la correspondance de la courbe de radiation avec la courbe de demande en eau. Ils permettent en outre d'extraire de l'eau en milieu rural, où le coût de l'installation d'une ligne conventionnelle s'avère trop élevé.

Une autre application dans le milieu agricole correspond à l'électrification des systèmes de contrôle de l'irrigation et des électrovannes, qui permet une meilleure distribution et une économie de l'eau, notamment pour les systèmes de micro-irrigation ou basse pression.

Applications pour l'élevage :

  • Pompages d'eau pour l'abreuvement du bétail
  • Électrification de fermes (éclairage, moteurs, tondeuses, etc.)
  • Systèmes de traite et de refroidissement du lait
  • Électrification de clôtures

Outre leur application agricole, les pompages à entraînement direct jouent un rôle important dans l'élevage.

La fabrication d'onduleurs haute puissance a permis, dans le milieu de l'élevage, de fournir de l'électricité aux systèmes de traite, de conservation du lait (cuves de refroidissement) et aux pompes de nettoyage, d'éclairer les bâtiments et installations pour le bétail, d'alimenter les moteurs de distribution des aliments, les ventilateurs, d'automatiser les persiennes des bâtiments pour le bétail et les serres. À l'origine, afin d'obtenir un meilleur rendement, les moteurs de ces installations fonctionnaient au CC. Actuellement, grâce aux nouveaux onduleurs haute performance, l'utilisation de moteurs à CA a permis d'augmenter la sécurité de l'exploitation en cas de panne, car s'il est aisé de se procurer un moteur à CA, les moteurs à CC font l'objet d'une fabrication spéciale.

L'onduleur installé pour augmenter la sécurité du système est modulaire et dispose de plusieurs étapes de puissance, qui peuvent être réparées sans priver l'ensemble du système de courant électrique.

Éclairage :

  • Panneaux publicitaires
  • Lampadaires pour l'éclairage public
  • Arrêts de bus
  • Éclairage de tunnels, grottes, etc.

L'éclairage public à l'aide de systèmes photovoltaïques constitue l'une des solutions les plus économiques pour l'illumination des accès des villages, des carrefours, des aires de repos, etc.

L'installation d'un nouveau type de lampadaires (plus de 300 unités) intégrant des batteries longue durée à électrolyte gélifié est en cours aux îles Canaries. De ce fait, ils ne requièrent pas de maintenance.

Signalisation :

  • Phares et bouées de signalisation maritime
  • Radiophares et radiobalises à usage aéronautique
  • Signalisation routière de virages, obstacles, ronds-points, etc., dans les villes et sur les routes, à base de led.
  • Indicateurs de l'heure et la température sur la voie publique
  • Passages à niveau
  • Plates-formes pétrolières

L'utilisation de l'énergie solaire photovoltaïque a permis l'automatisation des phares, ainsi qu'une augmentation de la sécurité des bouées, pour lesquelles l'acétylène était auparavant utilisé, ainsi qu'une diminution importante de leur maintenance.

Des panneaux sont utilisés en aéronautique pour l'alimentation des balises et des panneaux de signalisation sur les pistes. Aux aéroports de Madrid et des Baléares en particulier, ils permettent d'identifier très facilement les installations.

Une nouvelle application est récemment venue s'ajouter aux précédentes, pour la sécurité routière : la signalisation de ronds-points, virages, panneaux de signalisation, obstacles, etc., à base de led haute luminosité, qui permettent de réaliser des installations photovoltaïques de format réduit et à faible consommation.

Contrôle :

  • Débitmètres et anémomètres
  • Actionnement de vannes (électrovannes)
  • Contrôles et stations météorologiques et sismiques
  • Caméras de TV pour la surveillance et la mesure du trafic routier
  • Monitorage et automatisation de portes
  • Répéteurs à fibre optique
  • Stations de mesure environnementale
  • Contrôle de gazoducs et d'oléoducs
  • Collecte de données
  • Contrôle et maîtrise à distance du fonctionnement des barrages
  • Protection cathodique

Des travaux sont actuellement accomplis dans les bassins fluviaux pour le contrôle du débit et de la qualité de l'eau, les systèmes photovoltaïques étant les plus sûrs et les plus économiques pour ce type d'application.

Les installations photovoltaïques ont fait preuve d'une grande fiabilité pour des applications et des projets aussi importants que les gazoducs et les oléoducs, en ce qui concerne la fourniture d'énergie électrique aux systèmes de contrôle, de communication, d'actionnement des vannes et de protection cathodique. Cette dernière application est également utilisée pour les ponts.

Autres applications :

  • Chloration par pompe doseuse
  • Épuration par lagunage et alimentation des moteurs de nettoyage des grilles et des débitmètres
  • Oxygénation de l'eau à l'aide de compresseurs
  • Dessalage de l'eau saumâtre (osmose inverse)
  • Ponts-bascules pour le pesage de camions (décharges, sites industriels, etc.)
  • Systèmes de détection d'incendie à l'aide de caméras à infrarouges
  • Systèmes de sécurité périmétrale aux infrarouges
  • Surveillance et contrôle d'accès (visiophones, ouverture et fermeture de portes, télécommande)
  • Paratonnerres avec dispositif d'ionisation
  • Fournitures didactiques pour les universités, les écoles professionnelles, etc.
  • Voiliers et autocaravanes
  • Équipement espaces de loisirs

Les systèmes raccordés au réseau électrique constituent le deuxième grand groupe d'applications de l'énergie photovoltaïque.

Systèmes connectés au réseau électrique

Il s'agit d'une application récente et innovante des systèmes photovoltaïques, consistant à installer une ferme photovoltaïque et un onduleur capable de transformer l'énergie fournie par les panneaux et l'injecter dans le réseau électrique.

Dans ce type d'installation, l'onduleur est le noyau central et doit disposer d'un certain nombre de protections contre des situations susceptibles de se produire dans le réseau électrique :

  • Tension hors-plage
  • Panne du réseau
  • Réseau en déphasage

Pour rendre ces systèmes économiquement viables, le pays doit disposer d'une réglementation et d'aides financières permettant de compenser l'accroissement du coût par Kwh produit.