OA20862A

OA20862A - Sizing system for a solar electric installation adapted to 100% direct current.

Info

Publication number: OA20862A
Application number: OA1202200305
Authority: OA
Inventors: Adama IRA
Original assignee: Adama IRA
Filing date: 2022-06-29
Publication date: 2023-05-29

Abstract

La présente invention concerne un système de dimensionnement solaire d'une installation électrique adapté à 100% en courant continu à partir d'au moins un panneau solaire photovoltaïque (2) destiné à la charge d'accumulateur d'énergie électrique (3), caractérisé en ce que la structure interne dudit panneau (2) est définie de manière à délivrer, sous un éclairement donné, une intensité de court-circuit aussi élevée que possible pour autant que la tension de coude du panneau ou au moins sa tension à vide, reste supérieure au seuil de fonctionnement dudit accumulateur (3). Le système peut être installé aussi bien dans des bâtiments à usage d'habitation, à usage de service administratif, à usage industriel ou dans des conteneurs sans être limitatif. Avec un tel système, la capacité de charge de la batterie est doublée et diminue donc son temps de charge de moitié. Aussi, le restant de la période initialement qui incombait à la batterie est mis directement au profit des récepteurs, ce qui augmente la durée de vie de la batterie (3).
The present invention relates to a system for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current from at least one photovoltaic solar panel (2) intended for charging an electrical energy accumulator (3), characterized in that the internal structure of said panel (2) is defined so as to deliver, under a given illumination, a short-circuit intensity as high as possible insofar as the knee point voltage of the panel or at least its open-circuit voltage, remains above the operating threshold of said accumulator (3). The system can be installed equally well in buildings for residential use, for administrative service use, for industrial use or in containers without being limiting. With such a system, the charging capacity of the battery is doubled and therefore reduces its charging time by half. Also, the remainder of the period initially incumbent on the battery is put directly to the benefit of the receivers, which increases the life of the battery (3).

Description

Titre : Système de dimensionnement d'une installation solaire électrique adapté à 100% en courant continu.Title: Sizing system for a solar electric installation adapted to 100% direct current.

Abrégé :Abbreviated:

La présente invention concerne un système de dimensionnement solaire d'une installation électrique adapté à 100% en courant continu à partir d'au moins un panneau solaire photovoltaïque (2) destiné à la charge d'accumulateur d'énergie électrique (3), caractérisé en ce que la structure interne dudit panneau (2) est définie de manière à délivrer, sous un éclairement donné, une intensité de court-circuit aussi élevée que possible pour autant que la tension de coude du panneau ou au moins sa tension à vide, reste supérieure au seuil de fonctionnement dudit accumulateur (3). Le système peut être installé aussi bien dans des bâtiments à usage d'habitation, à usage de service administratif, à usage industriel ou dans des conteneurs sans être limitatif. Avec un tel système, la capacité de charge de la batterie est doublée et diminue donc son temps de charge de moitié. Aussi, le restant de la période initialement qui incombait à la batterie est mis directement au profit des récepteurs, ce qui augmente la durée de vie de la batterie (3).The present invention relates to a system for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current from at least one photovoltaic solar panel (2) intended for charging an electrical energy accumulator (3), characterized in that the internal structure of said panel (2) is defined so as to deliver, under a given illumination, a short-circuit intensity as high as possible insofar as the knee point voltage of the panel or at least its open-circuit voltage, remains above the operating threshold of said accumulator (3). The system can be installed equally well in buildings for residential use, for administrative service use, for industrial use or in containers without being limiting. With such a system, the charging capacity of the battery is doubled and therefore reduces its charging time by half. Also, the remainder of the period initially incumbent on the battery is put directly to the benefit of the receivers, which increases the life of the battery (3).

Planche lll/lllPlate III/III

O.A.P.I. - B.P. 887, YAOUNDE (Cameroun) - Tel. (237) 222 20 57 00-Site web: http:/www.oapi.int- Email: oapi@oapi.intO.A.P.I. - B.P. 887, YAOUNDE (Cameroon) - Tel. (237) 222 20 57 00 - Website: http:/www.oapi.int - Email: oapi@oapi.int

La présente invention concerne un -système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu à partir d'au moins un panneau solaire photovoltaïque (2) destiné à la charge d'accumulateur d'énergie électrique (3), caractérisé en ce que la structure interne dudit panneau (2) est définie de manière à délivrer, sous un éclairement donné, une intensité de court-circuit aussi élevée que possible pour autant que la tension de coude du panneau ou au moins sa tension à vide, reste supérieure au seuil de fonctionnement dudit accumulateur (3). Le système peut être installé aussi bien dans des bâtiments à usage d’habitation, à usage de service administratif, à usage industriel ou dans des conteneurs sans être limitatif.The present invention relates to a solar sizing system for an electrical installation adapted to 100% direct current from at least one photovoltaic solar panel (2) intended for charging an electrical energy accumulator (3), characterized in that the internal structure of said panel (2) is defined in such a way as to deliver, under a given illumination, a short-circuit intensity as high as possible insofar as the knee point voltage of the panel or at least its off-load voltage , remains above the operating threshold of said accumulator (3). The system can be installed both in buildings for residential use, for administrative service use, for industrial use or in containers without being limiting.

La question d’accès à l’énergie reste une préoccupation majeure pour bon nombre d’Etats. Pour ce faire, les énergies renouvelables notamment l’énergie solaire, constituent une alternative voire une solution pérenne lorsqu’on s’inscrit dans une dynamique d’énergie respectueuse de l’environnement. Dans les zones à faible potentiel énergétique comme le Burkina Faso, les panneaux solaires photovoltaïques constituent une des alternatives pour répondre à cette forte demande d’énergie par les populations. Les installations photovoltaïques permettant la production d’énergie électrique, comportent généralement des cellules photovoltaïques configurées pour délivrer en sortie un courant et une tension électrique continue lorsqu’ils sont soumis à un rayonnement solaire incident, un générateur configuré pour délivrer un courant et une tension électrique alternatif à partir du courant et de la tension électrique continue délivrée par les cellules photovoltaïques, un condensateur d’énergie (batteries qui sont rechargées par le courant continu venant des panneaux solaires photovoltaïques)»The question of access to energy remains a major concern for many States. To do this, renewable energies, in particular solar energy, constitute an alternative or even a lasting solution when one is part of an energy dynamic that respects the environment. In areas with low energy potential such as Burkina Faso, photovoltaic solar panels are one of the alternatives to meet this high demand for energy by the populations. Photovoltaic installations allowing the production of electrical energy, generally comprise photovoltaic cells configured to deliver an output current and a direct electrical voltage when they are subjected to incident solar radiation, a generator configured to deliver a current and an electrical voltage alternating current from the direct current and voltage delivered by the photovoltaic cells, an energy capacitor (batteries which are recharged by the direct current coming from the photovoltaic solar panels)”

De manière connue, une installation solaire photovoltaïque est composée de panneaux solaires photovoltaïques, d'un onduleur et d’un condensateur d’énergie. L'onduleur permet de transformer le courant continu accumulé dans les condensateurs, par les panneaux solaires en courant alternatif destiné à un réseau de distribution.In a known way, a photovoltaic solar installation is composed of photovoltaic solar panels, an inverter and an energy capacitor. The inverter transforms the direct current accumulated in the capacitors by the solar panels into alternating current intended for a distribution network.

Il est également connu que pour des installations électriques dans les bâtiments que ce soit à usage d’habitation, administratif ou à usage industriel, le système de câblage encastré dans le bâtiment avec des câbles rigides est le plus utilisé pour le fonctionnement en courant alternatif, assurant une protection contre les percements, les coups, l’humidité ou les fuites d’eau. Lorsque le bâtiment requiert une installation par un système en courant continu, ladite installation nécessite un deuxième câblage électrique se présentant de deux manières : soit sous la forme apparente ou sous la forme encastrée avec des câbles souples.It is also known that for electrical installations in buildings, whether for residential, administrative or industrial use, the wiring system embedded in the building with rigid cables is the most used for alternating current operation, providing protection against punctures, blows, humidity or water leaks. When the building requires installation by a direct current system, said installation requires a second electrical wiring in two ways: either in visible form or in embedded form with flexible cables.

La. pose apparente utilise plusieurs types de profilés disponibles notamment les goulottes. Quant à la pose encastrée, elle utilise des tubes gorgés dans le mur perforé àLa. exposed installation uses several types of profiles available including trunking. As for the recessed installation, it uses tubes embedded in the perforated wall at

cet effet. Quel que soit le type de câblage en courant continu, les câbles souples faits à base de cuivre sont le plus souvent utilisés.this effect. Regardless of the type of DC wiring, flexible cables made from copper are most often used.

Lorsque les installations sont faites, les différents appareils fonctionnant à l’énergie solaire, en courant continu (DC) sont munis de pinces pour être branchés sur les batteries. Cela peut être de nature à créer des court-circuits (baisse de tension, inversion de bornes ou hausse de tension) qui pourront endommager les récepteurs.When the installations are made, the various devices running on solar energy, in direct current (DC) are equipped with clamps to be connected to the batteries. This may be likely to create short-circuits (drop in voltage, inversion of terminals or rise in voltage) which could damage the receivers.

Pour apporter des solutions aux problèmes de surtension, inversion de bornes ou de baisses de tension, l’on munit la pince d’une diode dont le rôle est de réguler la tension afin d’éviter que les appareils qui y sont branchés ne soient grillés. L’inconvénient est qu’un tel récepteur ne peut pas être placé à plus de 2 m de la batterie. Ainsi les appareils à brancher à la batterie doivent être à proximité de celle-ci, ce qui n’est pas sans conséquence quant aux problèmes de surcharge sur les bornes de la batterie et les interférences de sorte à créer des coûts-circuits qui peuvent à leur tour faire péter les diodes lorsqu’elles se chauffent. Un autre inconvénient réside dans le fait que les problèmes de surcharge constatés usent les coches de la batterie et créent des dommages au niveau de la charge de celle-ci, de telle sorte que la batterie n’est plus protégée contre les risques de décharge profonde et du coup peut accélérer son usure et nécessiter un changement régulier de la diode.To provide solutions to problems of overvoltage, inversion of terminals or voltage drops, the clamp is fitted with a diode whose role is to regulate the voltage in order to prevent the devices connected to it from being burnt out. . The disadvantage is that such a receiver cannot be placed more than 2 m from the battery. Thus the devices to be connected to the battery must be close to it, which is not without consequence as regards the problems of overload on the terminals of the battery and the interferences so as to create cost-circuits which can in turn cause the diodes to blow up when they heat up. Another disadvantage lies in the fact that the observed overcharging problems wear out the notches of the battery and create damage to the level of its charge, so that the battery is no longer protected against the risks of deep discharge. and suddenly can accelerate its wear and require a regular change of the diode.

Les appareils fonctionnant à l’énergie solaire photo voltaïque sur le marché sont munis de deux câbles de connexion : l’un pour l’alimentation en DC qui comporte les pinces pour brancher directement sur les batteries, l’autre câble de connexion comporte un transformateur qui est branché sur le convertisseur de tension qui lui-même est branché à la batterie. La conséquence est qu’il faut deux transformateurs pour alimenter les récepteurs, ce qui est de nature à créer des pertes de tension qui agissent négativement sur l’autonomie normale. Dans le DC, l’éloignement des récepteurs ne permet pas un bon fonctionnement de ceux-ci. Dans un système normal, la tension de la batterie ne devrait pas être en dessous de lOv, c’est le seuil minimum de décharge de la batterie. Mais avec le branchement des pinces, la décharge peut aller en dessous de lOv voire 4 ou 5V et user de façon précipitée la durée de vie de la batterie.Devices running on photovoltaic solar energy on the market are equipped with two connection cables: one for the DC power supply which includes clamps to connect directly to the batteries, the other connection cable includes a transformer which is connected to the voltage converter which itself is connected to the battery. The consequence is that two transformers are needed to supply the receivers, which is likely to create voltage losses which have a negative effect on normal autonomy. In the DC, the distance between the receivers does not allow them to operate correctly. In a normal system, the battery voltage should not be below lOv, this is the minimum threshold for battery discharge. But with the connection of the clamps, the discharge can go below lOv or even 4 or 5V and use up the life of the battery in a precipitous way.

La présente invention vient corriger ces insuffisances en proposant un système de dimensionnement solaire d’une installation électrique adapté à 100% en courant continu à partir d'au moins un panneau solaire photovoltaïque (2) destiné à la charge d'accumulateur d'énergie électrique (3), caractérisé en ce que la structure interne dudit panneau (2) est définie· de manière à délivrer, sous un éclairement donné, une intensité de court-circuit aussi élevée que possible pour autant que la tension de coude du panneau ou au moins sa tension à vide, reste supérieure au seuil de fonctionnement dudit accumulateur (3),L’installation peut se faire selon que le câblage est encastré ou qu’il est apparent.The present invention corrects these shortcomings by proposing a solar sizing system for an electrical installation adapted to 100% direct current from at least one photovoltaic solar panel (2) intended for charging an electrical energy accumulator. (3), characterized in that the internal structure of said panel (2) is defined so as to deliver, under a given illumination, a short-circuit intensity as high as possible provided that the knee point voltage of the panel or at the minus its no-load voltage, remains above the operating threshold of said accumulator (3), Installation can be done depending on whether the wiring is recessed or exposed.

La technique consiste à polariser le câblage électrique et les appareils ménagers solaires afin de protéger les batteries et les récepteurs contre les risques de courtscircuits, et de résoudre du même coup le problème de l’éloignement des récepteurs et d’accroître l’autonomie des batteries. Aussi, il n’est plus besoin de recourir à l’installation d’une diode ni de convertisseur de tension.The technique consists of polarizing electrical wiring and solar home appliances to protect batteries and receivers against the risk of short circuits, and at the same time solve the problem of remoteness of receivers and increase battery autonomy. . Also, it is no longer necessary to resort to the installation of a diode or a voltage converter.

La technique selon l’invention permet de maintenir l’alimentation de la batterie à un niveau de charge minimale de 1 Ov. Etant donné le fait que le niveau de charge ne peut être en deçà de lOv, le système permet donc une charge plus rapide pendant le jour de sorte qu’après en moyenne 5 ou 6h de charge, tous les appareils ménagers sont directement alimentés par l’énergie provenant des panneaux solaires et non plus par les batteries. Ce qui du même coup permet de reposer les batteries. Ce n’est qu’à partir de la tombée de la nuit (c’est-à-dire le soir à partir de 18h), que les batteries recommencent à travailler. Avec une telle technique, les batteries sont au repos en moyenne 6h de temps, ce qui augmente leur durée de vie, contrairement à l’état de la technique où les batteries travaillent permanemment.The technique according to the invention makes it possible to maintain the battery supply at a minimum charge level of 1 Ov. Given the fact that the charge level cannot be below lOv, the system therefore allows faster charging during the day so that after an average of 5 or 6 hours of charging, all household appliances are directly powered by the electricity. energy from solar panels and no longer from batteries. This at the same time allows the batteries to be rested. It is only after nightfall (i.e. in the evening from 6 p.m.) that the batteries start working again. With such a technique, the batteries are at rest for an average of 6 hours, which increases their lifespan, unlike the state of the art where the batteries work permanently.

La présente invention peut être comprise à travers les illustrations suivantes :The present invention can be understood through the following illustrations:

- La figure I illustre le système complet de polarisation et de dérivation pour la mise en œuvre du système solaire en courant continu- Figure I illustrates the complete bias and bypass system for DC solar system implementation

- La planche Π est une vue illustrant le dispositif traditionnel d’un panneau solaire photovoltaïque de puissance supérieure à 150 watts;- Plate Π is a view illustrating the traditional device of a photovoltaic solar panel with a power greater than 150 watts;

- La figure III est une vue schématique du dispositif du panneau solaire selon l’invention ;- Figure III is a schematic view of the solar panel device according to the invention;

En référence aux figures, la présente invention part d’un régulateur de charges (1) qui dispose de trois sorties : une sortie (10) pour l’alimentation du ou des panneaux (2), une sortie (11) pour l’alimentation des batteries (3), une sortie (12) qui est connectée au coffret (13) du circuit électrique ou câblage électrique pour l’alimentation des récepteurs (ventilateur (4), télé (5), prise (8), lampes (7, 6, 9)). La troisième sortie représente la source d’alimentation principale des récepteurs solaires par le biais du coffret (13). Les câbles qui relient la source d’énergie principale c’est-à-dire le régulateur (1) au boîtier principal (3) doivent viles câbles souples d’un diamètre minimum de 2x 2,5 mm². A partir du coffret (13), de multiples câbles dont le diamètre minimum est de 2x 1,5 mm² sont acheminés vers les différents appareillages. Pour que le récepteur en courant continu puisse être· branché sur la prise, il· faut un composant électrique de type fiche mâle gobelet (19, 20).With reference to the figures, the present invention starts from a charge regulator (1) which has three outputs: an output (10) for supplying the panel(s) (2), an output (11) for supplying batteries (3), an outlet (12) which is connected to the box (13) of the electrical circuit or electrical wiring for supplying the receivers (fan (4), TV (5), socket (8), lamps (7 , 6, 9)). The third output represents the main power source for the solar receivers via the box (13). The cables that connect the main power source, ie the regulator (1) to the main box (3), must be flexible cables with a minimum diameter of 2x 2.5 mm ² . From the box (13), multiple cables whose minimum diameter is 2×1.5 mm ² are routed to the various devices. In order for the DC receiver to be plugged into the outlet, an electrical component of the male cup plug type (19, 20) is required.

iI

Les panneaux (2) doivent être en régime 12volts pour alimenter les récepteurs solaires en 12 vol s, tous deux en circuit fermé. Pour une bonne autonomie, chaque panneau solaire de plus de 150watt fait obligatoirement 24 volts en circuit fermé. Pour adapter la tension du panneau à celle des récepteurs, il faut redimensionner le panneau. Le 5 dimensionnement va consister à diviser la tension et à multiplier l’ampérage.The panels (2) must be in 12 volt mode to supply the solar receivers in 12 vol s, both in closed circuit. For a good autonomy, each solar panel of more than 150watt is obligatorily 24 volts in closed circuit. To adapt the voltage of the panel to that of the receivers, the panel must be resized. The 5 dimensioning will consist of dividing the voltage and multiplying the amperage.

Le panneau (2) est formé de diode (17), de boîtier (16) et de cellule (15) comme illustré sur la planche I1/1IL La connexion des cellules (15) en longueur forme un Streng (14). Chaque Streng (14) comporte au moins 8 cellules. Avant transformation, le panneau est composé de deux lots de trois Streng (14) en largeur, chaque lot étant 10 monté en parallèle et les deux lots montés en série. Le redimensionnement va consister à annuler le branchement des lots en série pour les monter en parallèle. La capacité de charge est doublée et diminue donc le temps de charge de la batterie de moitié. Du même coup, le restant de la période initialement qui incombait à la batterie est mis directement au profit des récepteurs, ce qui augmente la durée de vie de la batterie (3).The panel (2) is formed of diode (17), casing (16) and cell (15) as illustrated on the board I1/1IL The connection of the cells (15) in length forms a Streng (14). Each Streng (14) has at least 8 cells. Before transformation, the panel is composed of two batches of three Streng (14) in width, each batch being mounted in parallel and the two batches mounted in series. The resizing will consist of canceling the connection of the batches in series to mount them in parallel. The charging capacity is doubled and therefore cuts the battery charging time in half. At the same time, the remainder of the period initially incumbent on the battery is put directly to the benefit of the receivers, which increases the life of the battery (3).

Claims

1. A solar sizing system for an electrical installation adapted to 100% direct current from at least one photovoltaic solar panel (2) intended for charging an electrical energy accumulator (3), characterized in that that the internal structure of the panel (2) is defined in such a way as to deliver, under a given illumination, as high a short-circuit intensity as possible provided that the knee point voltage of the panel or at least its no-load voltage remains higher at the operating threshold of said accumulator (3).

2. System for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current according to claim 1, comprising an electrical energy accumulator (3), of nominal voltage, a charge regulator (1), a voltage converter , at least one photovoltaic solar panel (2), characterized in that the connection of the cells (15) of said panel is essentially parallel.

3. System for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current according to claims 1 and 2, characterized in that the charge regulator (1) has three outputs: an output (10) for the power supply of the panel(s) (2), an output (11) for supplying the battery(ies) (3), an output (12) connected to the cabinet (13) of the electrical circuit or electrical wiring for supplying the receivers, said output (13) representing the main power source of said receivers through said cabinet (13).

4. System for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current, according to any one of the claims, characterized in that the cells of the panel connected in parallel are separated into batches of streng (14), said batches of streng being connected in parallel.

5. System for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current, according to any one of the claims, characterized in that the connection of said batches of streng (14) in parallel makes it possible to double the amperage of said panel and to reduce the nominal voltage of said panel by half.

6. System for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current according to claim 5, characterized in that said charge regulator (1) makes it possible to maintain the battery or batteries (3) at a minimum charge level. of 10 volts.

7. System for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current according to claim 6, characterized in that during the day the receivers are directly powered by the energy coming from the photovoltaic solar panels (2).

8. System for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current according to claim 7, characterized in that the dimensioning allows a rest time of the batteries for an average duration of 6 hours, which increases their duration of life, contrary to the state of the art where the batteries (3) work permanently.

9. System for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current according to any one of the claims, characterized in that the power source (8) of each receiver from said box (13) is made via a cup plug (19, 20).

10. System for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current according to any one of the claims, characterized in that the cup plug (19, 20) is of the male type.

11. System for solar dimensioning of an electrical installation adapted to 100% direct current according to any one of the claims, characterized in that the nominal voltage of the photovoltaic solar panel is between 40 and 46 volts.