Composants d’un système photovoltaïque

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📚 Semaine 3 – Composants d’un système photovoltaïque

🎥 E-learning (3 h)

Objectif : Comprendre la fonction, le rôle et les caractéristiques des composants d’un système PV.

Introduction générale (15 min)
- Rappel des bases de la conversion solaire → électrique (photovoltaïque).
- Schéma global d’un système PV connecté ou autonome.
Panneaux solaires (45 min)
- Types : monocristallin, polycristallin, couches minces.
- Puissance nominale (Wc), rendement, tolérances.
- Courbes I–V et P–V, facteurs influençant la performance (température, inclinaison, ombrage).
- Normes de sécurité et marquages (IEC, CE, etc.).
- Quiz interactif (10 questions).
Régulateurs de charge (30 min)
- Rôle : protéger la batterie contre surcharge/surdécharge.
- Deux grandes familles : PWM vs MPPT (avantages/inconvénients).
- Dimensionnement simplifié (courant, tension).
- Exemples d’utilisation dans systèmes isolés.
Onduleurs (45 min)
- Conversion DC → AC.
- Onduleur centralisé, string, micro-onduleur, hybride.
- Paramètres : rendement, facteur de puissance, THD (distorsion harmonique).
- Fonctionnalités modernes : monitoring, stockage, injection réseau.
- Études de cas (autoconsommation vs vente au réseau).
Batteries (45 min)
- Rôle : stockage de l’énergie, continuité d’alimentation.
- Types : Plomb-acide (AGM, gel), Lithium-ion (LiFePO4), nouvelles technologies.
- Caractéristiques clés : capacité (Ah/kWh), profondeur de décharge (DoD), cycles de vie, rendement.
- Notion de dimensionnement (C-rate, autonomie).
- Sécurité : BMS (Battery Management System).
Synthèse et mise en perspective (15 min)
- Comment chaque composant s’intègre dans l’ensemble.
- Différences entre systèmes isolés (off-grid) et raccordés au réseau (on-grid).
- Mini-quiz récapitulatif (10 questions

🛠 Présentiel (2 h) – Atelier pratique

Objectif : Reconnaître et manipuler les composants.

Présentation et manipulation (60 min)
- Panneaux solaires (observer la plaque signalétique, mesurer tension/courant à vide).
- Régulateur de charge (identifier bornes, mode PWM vs MPPT).
- Onduleur (observer connecteurs, écran, ventilation).
- Batteries (identifier tension nominale, bornes, vérifier protections).
Travaux pratiques (40 min)
- Constituer un mini-système PV (panneau → régulateur → batterie → onduleur → charge).
- Mesures de tension/courant avec multimètre aux différentes étapes.
Discussion / Debrief (20 min)
- Erreurs observées, bonnes pratiques.
- Mise en lien entre théorie et pratique.

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🎯 Compétence visée

Être capable d’identifier chaque composant d’un système photovoltaïque, d’expliquer son rôle, et de vérifier ses principales caractéristiques techniques.

version détaillée sous forme de plan de cours / syllabus, structurée séquence par séquence, avec objectifs pédagogiques, activités et supports :

Semaine 3 – Composants d’un système photovoltaïque

Volume total : 5 h (E-learning 3 h | Présentiel 2 h)

Semestre : L1 – Semestre 1

Crédits ECTS : 2 (partie d’un module plus large)

Prérequis : notions de base en électricité (tension, courant, puissance)

🎯 Objectifs pédagogiques

Comprendre la fonction et le rôle des composants principaux d’un système photovoltaïque.
Identifier visuellement et techniquement chaque composant.
Relier théorie et pratique via manipulation en atelier.

📚 Séquences e-learning (3 h)

Séquence 1 – Introduction & schéma global (15 min)

Objectifs : Situer les composants dans un système complet.
Activités : Vidéo explicative + schéma animé.
Supports : Infographie système PV on-grid / off-grid.

Séquence 2 – Les panneaux solaires (45 min)

Objectifs :
- Connaître les différents types de modules PV.
- Comprendre la puissance nominale et le rendement.
- Lire une courbe I–V.
Activités :
- Mini-vidéo (10 min) sur la fabrication d’un panneau.
- Étude d’une fiche technique (lecture des données).
- Quiz interactif (5 questions).
Supports : Slides + fiche technique réelle.

Séquence 3 – Les régulateurs de charge (30 min)

Objectifs :
- Expliquer la fonction de protection des batteries.
- Différencier PWM et MPPT.
Activités : Étude de schémas comparatifs.
Supports : Tableau comparatif + vidéo courte (5 min).

Séquence 4 – Les onduleurs (45 min)

Objectifs :
- Comprendre la conversion DC → AC.
- Identifier les types d’onduleurs et leurs usages.
Activités :
- Animation schéma bloc.
- Étude de cas (autoconsommation vs injection réseau).
Supports : Article interactif + vidéo (10 min).

Séquence 5 – Les batteries (45 min)

Objectifs :
- Distinguer les types de batteries PV (plomb, lithium).
- Lire une fiche technique (capacité, cycles, DoD).
Activités :
- Étude comparative plomb vs lithium.
- Mini-quiz (5 questions).
Supports : Tableau comparatif + vidéo témoignage installateur.

Séquence 6 – Synthèse & mini-évaluation (15 min)

Objectifs :
- Relier les composants entre eux.
- Vérifier les acquis.
Activités : Quiz global (10 questions).
Supports : Schéma global + test en ligne.

🛠 Séquences présentiel (2 h)

Atelier 1 – Manipulation & reconnaissance (1 h)

Objectifs : Identifier visuellement les composants et lire leurs plaques signalétiques.
Activités :
- Observer un vrai panneau, un régulateur, un onduleur, une batterie.
- Mesurer tension à vide d’un panneau et tension d’une batterie.
Supports : Matériel réel + multimètre.

Atelier 2 – Mini-système PV (40 min)

Objectifs : Comprendre l’intégration des composants.
Activités :
- Montage simple (panneau → régulateur → batterie → onduleur → lampe).
- Mesure de tension/courant en différents points.
Supports : Banc pédagogique photovoltaïque.

Atelier 3 – Débrief & discussion (20 min)

Objectifs : Relier pratique et théorie.
Activités :
- Discussion sur erreurs courantes (polarité, surcharge).
- Retour d’expérience en groupe.
Supports : Fiche récap pratique.

✅ Compétence visée

Être capable de décrire, identifier et manipuler en sécurité les principaux composants d’un système photovoltaïque.

ANNEXES : la fiche pédagogique enseignan

📘 Fiche pédagogique enseignant

Module : Systèmes photovoltaïques – Semaine 3

Thème : Composants d’un système photovoltaïque

Durée : 5 h (E-learning 3 h | Présentiel 2 h)

Niveau : Licence 1 – Semestre 1

🎯 Compétence visée

Être capable de décrire, identifier et manipuler en sécurité les principaux composants d’un système photovoltaïque : panneaux solaires, régulateurs de charge, onduleurs, batteries.

📚 E-learning (3 h)

Séquence	Durée	Objectifs pédagogiques	Activités proposées	Supports / Ressources
Intro & schéma global	15 min	Situer les composants dans un système PV.	Visionnage d’une vidéo + lecture d’un schéma animé.	Infographie, vidéo 5 min.
Panneaux solaires	45 min	Identifier types de panneaux, lire une courbe I–V.	Étude de fiche technique, quiz (5 Q).	Slides, fiche technique réelle, vidéo 10 min.
Régulateurs de charge	30 min	Expliquer rôle, différencier PWM / MPPT.	Étude de schémas, mini-quiz.	Tableau comparatif, vidéo 5 min.
Onduleurs	45 min	Comprendre DC → AC, comparer types d’onduleurs.	Étude de cas autoconsommation vs injection.	Schéma bloc animé, article interactif, vidéo 10 min.
Batteries	45 min	Distinguer types de batteries, lire capacité/cycles.	Analyse comparative plomb vs lithium, quiz (5 Q).	Tableau comparatif, vidéo témoignage installateur.
Synthèse & mini-évaluation	15 min	Vérifier compréhension globale.	Quiz récap (10 Q).	Test en ligne, schéma global.

🛠 Présentiel (2 h)

Séquence	Durée	Objectifs pédagogiques	Activités proposées	Matériel requis
Atelier 1 – Manipulation & reconnaissance	60 min	Identifier visuellement les composants, lire plaques signalétiques.	Observation des composants + mesures tension/courant.	1 panneau PV, 1 régulateur PWM, 1 régulateur MPPT, 1 onduleur, 1 batterie plomb ou lithium, multimètres.
Atelier 2 – Mini-système PV	40 min	Comprendre intégration des composants.	Montage simple : panneau → régulateur → batterie → onduleur → lampe.	Banc pédagogique photovoltaïque ou kit démonstratif, câbles de connexion, lampe 12 V et/ou lampe AC.
Atelier 3 – Débrief & discussion	20 min	Relier théorie et pratique.	Discussion collective : erreurs fréquentes, bonnes pratiques.	Fiche récap pratique distribuée aux étudiants.

🧑‍🏫 Méthodes pédagogiques

E-learning : auto-apprentissage guidé, vidéos courtes, quiz interactifs.
Présentiel : pédagogie active, manipulation de matériel réel, travail en petits groupes.
Évaluation formative : quiz en ligne + observation en atelier.

📦 Matériel nécessaire

Salle multimédia (vidéoprojecteur, connexion internet).
Banc pédagogique PV ou kits démonstratifs comprenant :
- 1 à 2 panneaux solaires (50–100 Wc).
- 1 régulateur de charge PWM + 1 MPPT.
- 1 onduleur (300–1000 W).
- 1 batterie (plomb 12 V 50 Ah ou lithium équivalente).
- Multimètres (au moins 2).
- Charges (lampe 12 V DC, lampe 220 V AC).
Fiches techniques imprimées (modules, régulateurs, onduleurs, batteries).
Fiche récap pratique pour débrief.

✅ Évaluation de la séance

En ligne (30 %) : quiz intermédiaires + test récap (20 questions).
En atelier (70 %) :
- Capacité à identifier chaque composant (20 %).
- Lecture correcte d’une fiche technique (20 %).
- Réalisation correcte du mini-montage PV et mesures (30 %).

ANNEXE: 📘 Fiche récap – Composants d’un système photovoltaïque

📘 Fiche récap – Composants d’un système photovoltaïque

🔆 Schéma global d’un système PV

Panneau solaire → Régulateur de charge → Batterie → Onduleur → Consommateur (AC/DC)

1. Panneaux solaires

Rôle : convertir la lumière en électricité (courant continu, DC).
Types :
- Monocristallin → rendement élevé, coût + élevé.
- Polycristallin → moins cher, rendement moyen.
- Couches minces → souples, rendement faible.
Paramètres clés : Puissance nominale (Wc), Rendement (%), Courbe I–V.
Bonnes pratiques : éviter ombrage, orienter plein soleil, inclinaison adaptée.

2. Régulateurs de charge

Rôle : protéger la batterie (évite surcharge & décharge profonde).
Types :
- PWM (Pulse Width Modulation) → simple, économique.
- MPPT (Maximum Power Point Tracking) → optimise l’énergie, plus cher.
Paramètres clés : tension système (12/24/48 V), courant max admissible (A).

3. Batteries

Rôle : stocker l’électricité pour une utilisation différée.
Types :
- Plomb-acide (AGM, gel) → moins cher, durée de vie limitée.
- Lithium-ion (LiFePO4) → plus cher, durée de vie plus longue.
Paramètres clés :
- Capacité (Ah ou kWh).
- Profondeur de décharge (DoD %).
- Nombre de cycles.
Sécurité : toujours utiliser un BMS (Battery Management System).

4. Onduleurs

Rôle : convertir le courant continu (DC) en courant alternatif (AC).
Types :
- Onduleur centralisé → grosses installations.
- String onduleur → installations moyennes.
- Micro-onduleur → un par panneau, flexible.
- Hybride → gère PV + batteries + réseau.
Paramètres clés : rendement (%), puissance nominale (kW), monitoring.

5. Intégration pratique

Composant	Entrée	Sortie	Risques si absent
Panneau	Soleil	DC (tension/courant)	Pas d’énergie produite
Régulateur	DC panneau	DC stabilisé → batterie	Batterie endommagée
Batterie	DC	DC stocké	Pas de stockage, coupure dès la nuit
Onduleur	DC	AC utilisable	Impossible d’alimenter appareils AC

✅ Points clés à retenir

Un système PV = production + protection + stockage + conversion.
Chaque composant a un rôle précis et complémentaire.
La sécurité et le bon dimensionnement sont essentiels.

📌 Astuce : En atelier, observez toujours la plaque signalétique (panneau, régulateur, batterie, onduleur) : c’est la carte d’identité du composant.

Annexe 📌 Poster pédagogique – Composants d’un système photovoltaïque

✅ Voici une version illustrée et condensée de la fiche étudiante, pensée pour être imprimée en A3 (poster pédagogique) et affichée en atelier.

📌 Poster pédagogique – Composants d’un système photovoltaïque

🌞 Schéma global


[Panneau solaire] → [Régulateur de charge] → [Batterie] → [Onduleur] → [Consommateur AC/DC]

🔆 Panneaux solaires

📸 Rôle : transformer la lumière en électricité (DC).

Types : Monocristallin (haut rendement), Polycristallin (économique), Couches minces (souples).
⚡ Clés : Puissance (Wc), Rendement (%), Courbe I–V.
✅ Bonnes pratiques : éviter ombrages, inclinaison adaptée, ventilation.

🔋 Batteries

📸 Rôle : stocker l’énergie produite.

Types : Plomb-acide (moins cher, cycles limités), Lithium (longue durée de vie, plus cher).
⚡ Clés : Capacité (Ah/kWh), Profondeur de décharge (DoD), Nombre de cycles.
✅ Sécurité : toujours avec BMS (Battery Management System).

🔌 Régulateurs de charge

📸 Rôle : protéger la batterie contre surcharge/décharge.

Types :
- PWM → simple, économique.
- MPPT → plus performant, optimise énergie.
⚡ Clés : tension système (12/24/48 V), courant admissible (A).

⚡ Onduleurs

📸 Rôle : transformer DC → AC utilisable.

Types : Centralisé, String, Micro-onduleur, Hybride.
⚡ Clés : Rendement (%), Puissance (kW), Monitoring intégré.

✅ Récap rapide (tableau comparatif)

Composant	Fonction	Sans lui…
Panneau	Produire du courant DC	Pas d’énergie
Régulateur	Protéger batterie	Batterie détruite
Batterie	Stocker énergie	Pas d’électricité la nuit
Onduleur	Convertir en AC	Pas d’appareils AC utilisables

📝 Message clé

👉 Un système PV = Produire + Protéger + Stocker + Convertir

⚠️ Toujours vérifier la plaque signalétique de chaque composant avant installation.

Source : https://chatgpt.com/c/68b6a977-5cf4-8327-bca3-be86576a2616