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Situation initiale et problème

L'expansion des systèmes photovoltaïques et le nombre de véhicules électriques sont en constante augmentation. De plus en plus de personnes utilisent des véhicules électriques à titre privé et professionnel, et leur nombre sur les routes ne cesse de croître. Cependant, ces véhicules passent la majeure partie de leur temps dans des garages, des abris, des parkings publics ou des parkings d'entreprise. La possibilité de charger et de décharger les voitures électriques de manière bidirectionnelle (et donc de les utiliser comme dispositif de stockage d'électricité) offre des perspectives considérables. Cela permet non seulement de réduire, voire d'éliminer, les effets indésirables de l'électromobilité, mais aussi – si cette technologie est utilisée correctement – ​​de générer des avantages supplémentaires pour le réseau et le système énergétique, dont chacun – particuliers, entreprises ou collectivités – peut bénéficier. Les projets Car2Flex ont prouvé la faisabilité technique de la recharge bidirectionnelle et démontré ses effets positifs sur des prototypes. Toutefois, des solutions clés en main et applicables font encore défaut, tout comme la sensibilisation et l'acceptation du public.

Objectifs et méthodes

Afin de relever ces défis et d'exploiter ainsi l'énorme potentiel, le projet prévu poursuit les objectifs suivants :

• Démonstration de la faisabilité technique, de l'adéquation pratique et de l'évolutivité : À cette fin, le projet testera trois à cinq stations de recharge bidirectionnelles sélectionnées et disponibles dans le commerce sur des sites d'essai très visibles et très fréquentés pendant plus de six mois en utilisant différentes stratégies de gestion.

• Développement de solutions système orientées utilisateur et application : à cette fin, des concepts et des solutions orientés utilisateur et application pour une utilisation future optimale de l’infrastructure de recharge bidirectionnelle seront développés lors d’ateliers de co-création avec diverses parties prenantes telles que des entreprises et leurs employés, des groupes d’intérêt, des particuliers, etc. Ce développement conjoint devrait conduire à un niveau élevé d’acceptation des solutions développées.

• Sensibiliser et favoriser l'acceptation : Afin de rendre l'électromobilité, et notamment la recharge bidirectionnelle, plus accessible et compréhensible pour le public, une station de recharge bidirectionnelle sera déployée lors d'événements à forte fréquentation, en complément des sites d'essai prévus sur plusieurs mois. Cette visualisation permettra de démontrer concrètement le potentiel de la recharge bidirectionnelle. L'accent est mis ici sur les zones rurales, où les transports privés continueront de jouer un rôle prépondérant.

• Analyse et évaluation des impacts individuels et systémiques des solutions et modèles commerciaux développés, ainsi que de leur contribution aux ODD, à l'aide d'une combinaison de méthodes expérimentales et empiriques qualitatives.

Résultats attendus

• Analyse du potentiel technique, économique, durable et social des solutions de recharge bidirectionnelles
• Solutions système éprouvées, clés en main et applicables pour la recharge bidirectionnelle
• Des modèles commerciaux évolutifs, axés sur l'utilisateur et l'application, bénéficiant d'une forte acceptation auprès des entreprises et du public.
• Recommandations d’action à l’intention des décideurs et des autorités tenant compte des objectifs de développement durable

Pourquoi est-il important de disposer d'une méthode de mesure fiable de l'irradiance solaire ?

Pyranomètres

Avantages :

• Précision : les pyranomètres offrent une grande précision dans la mesure de l’irradiation solaire totale sur une large plage spectrale.
• Faible maintenance : ce sont généralement des instruments nécessitant peu de maintenance, capables de fournir des données fiables sur de longues périodes.
• Rentabilité : comparés à d'autres instruments spécialisés, les pyranomètres sont rentables et largement utilisés dans l'industrie de l'énergie solaire.

Désavantages :

• Sensibilité directionnelle : les pyranomètres sont sensibles à l'angle d'incidence de la lumière solaire, ce qui peut conduire à une sous-estimation de l'irradiance dans des conditions d'incidence non normales.
• Dépendance spectrale : Certains pyranomètres peuvent avoir une réponse spectrale qui ne s'aligne pas parfaitement avec le spectre solaire, ce qui entraîne de petites erreurs de mesure.

Cellules de référence

Avantages :

• Traçabilité : les cellules de référence offrent des mesures traçables aux normes internationales, établissant une hiérarchie d'étalonnage claire.
• Haute précision : ces cellules sont méticuleusement calibrées et fournissent des mesures extrêmement précises de l'irradiation solaire.
• Stabilité : des cellules de référence bien entretenues peuvent conserver leur précision sur de longues périodes.

Désavantages:

• Coût : Les cellules de référence peuvent être relativement coûteuses par rapport à d’autres instruments, ce qui peut limiter leur utilisation dans certains projets.
• Fragilité : Ce sont des instruments délicats qui nécessitent une manipulation soigneuse, ainsi qu'un réétalonnage régulier pour maintenir leur précision.

Modules de référence

Avantages :

• Simulation du monde réel : les modules de référence fournissent une représentation plus réaliste des performances du système photovoltaïque par rapport aux cellules de référence isolées.
• Spécifique à l'application : ils peuvent être adaptés pour correspondre aux caractéristiques des modules photovoltaïques spécifiques utilisés dans un projet.
• Vérification de l'étalonnage : l'utilisation de modules de référence permet une vérification périodique de l'exactitude des mesures du système photovoltaïque.

Désavantages:

• Complexité : La configuration et la maintenance d'un module de référence peuvent être plus complexes que l'utilisation d'une cellule de référence et peuvent nécessiter une attention plus particulière aux conditions environnementales.

Mesure de l'irradiance solaire pour le traçage de la courbe IV

Comme illustré ci-dessous, ce pyranomètre capte la majeure partie du rayonnement solaire utile. Les pertes par transmission et par thermalisation sont considérées comme des pertes d'énergie. Dans le cas des pertes par transmission, l'énergie du photon incident est insuffisante pour franchir la bande interdite du panneau de silicium. En revanche, dans le cas de la thermalisation, l'énergie du photon est trop élevée, et une partie est dissipée sous forme de chaleur.

En conclusion, chaque instrument  ​​pyranomètres, cellules de référence et modules de référence  joue un rôle essentiel dans la mesure précise de l'irradiance solaire pour les systèmes photovoltaïques. Les pyranomètres permettent des mesures d'irradiance totale économiques et pratiques. Les cellules de référence fournissent des étalons de calibration traçables et très précis. Les modules de référence, bien que plus complexes à mettre en œuvre, offrent une représentation plus réaliste des performances du système photovoltaïque. La compréhension des avantages et des limites de ces outils permet de sélectionner la méthode la plus appropriée à une application donnée, garantissant ainsi le succès et l'efficacité des installations photovoltaïques.

Les analyseurs de puissance offrent généralement une large gamme de plages de mesure, chacune étant conçue pour améliorer la précision dans sa gamme spécifique. En général, pour sélectionner la plage optimale, un algorithme de sélection automatique de plage est utilisé. Cependant, le basculement entre différentes gammes n'est pas instantané et entraîne des écarts de mesure. Pour répondre aux exigences de l'analyse de puissance dynamique, DEWETRON présente le module innovant SUB-XV, qui permet des mesures sans interruption sur plusieurs plages de mesure.

Cependant, avant d’explorer cette technologie passionnante, examinons l’importance des plages de mesure et l’état actuel de la technique.

Qu'est-ce qu'une plage de mesure ?

Il s'agit de la plage de valeurs qu'un instrument de mesure est capable de mesurer avec précision. La plage de mesure est généralement spécifiée par le fabricant de l'instrument et constitue un élément important à prendre en compte lors de la sélection de l'instrument approprié pour une application particulière. Elle définit les valeurs minimales et maximales que l'instrument peut détecter dans les limites de précision spécifiées. Par exemple, un voltmètre avec une plage de 0 à 10 volts mesure avec précision les tensions dans cette plage. Toute lecture en dehors de cette plage entraînera des mesures inexactes ou des erreurs affichées par l'instrument.

Pourquoi est-il important de choisir une plage de mesure correcte ?

Le choix de la plage de mesure appropriée est essentiel pour garantir des mesures précises et fiables. Cela garantit que l'instrument peut mesurer avec précision la quantité souhaitée dans la limite de ses capacités. Si la plage est trop large, l'instrument peut manquer de justesse nécessaire pour des mesures précises. À l'inverse, si la plage est trop étroite, il peut ne pas être en mesure de capturer toute l'étendue du signal, ce qui entraîne des mesures erronées ou saturées. De plus, la plage de mesure sélectionnée affecte la résolution de l'instrument. Une plage plus étroite offre généralement une résolution plus élevée, permettant la détection de changements plus petits dans la quantité mesurée. Cela est essentiel pour mesurer avec précision les faibles variations du signal.

État actuel de l'art

Les analyseurs de puissance actuels offrent généralement un large éventail de plages de mesure. Chacune est conçue pour améliorer la précision et la résolution dans sa plage spécifique. En général, un algorithme de sélection automatique de plage est utilisé pour sélectionner automatiquement la plage optimale pour la valeur de mesure actuelle. Cependant, cela présente un défi car le basculement entre les plages n'est pas instantané ni automatique. Ce processus de commutation prend quelques dizaines de millisecondes et entraîne donc des lacunes dans les données pendant la mesure. Par conséquent, cette méthode est mieux adaptée aux tests quasi-statiques.

Pour répondre aux exigences de l'analyse de charge dynamique actuelle, une approche alternative est nécessaire. L'une de ces approches a été introduite par DEWETRON il y a quelques années : l'entrée à plage unique. Cette approche repose sur l'utilisation d'une seule plage de mesure large. Ainsi, les écarts de mesure sont éliminés et les mesures continues sur une large plage sont facilitées. Cependant, cette méthode a également ses limites. Dans une plage étroite, souhaitable pour sa haute résolution, le signal d'entrée maximal est sévèrement limité et sera écrêté s'il dépasse la plage. D'un autre côté, dans une plage large, l'instrument peut manquer de précision requise pour des lectures précises de petits signaux d'entrée. Comme nous le voyons, les deux approches ne sont pas entièrement satisfaisantes.

Solution : la technologie de réglage automatique sans faille de DEWETRON

La technologie « Seamless Auto-Gamme » de DEWETRON permet de résoudre ces problèmes. Le résultat est une entrée multi-gamme sans multiplexage ni commutation physique. Cela signifie qu'elle combine les avantages de l'approche multi-gamme classique et de l'approche mono-gamme.

Selon le type d'entrée, deux à quatre plages de mesure physiques par canal d'entrée acquièrent simultanément les données de mesure. Cela signifie que chaque entrée physique génère jusqu'à quatre flux de données, un pour chaque plage. Ces flux de données sont ensuite combinés en faisant passer les données échantillonnées du canal actif d'une plage à la plage suivante. Tout cela est effectué dans le DSP embarqué à une vitesse d'échantillonnage de plusieurs méga-échantillons. De plus, cette technologie de pointe compense automatiquement les éventuels décalages CC dans les plages supérieures, surpassant la fonction de mise à zéro automatique appliquée lors de la commutation de plage traditionnelle. Globalement, cette technologie permet des mesures de tension sans interruption dans une plage d'entrée de 1 à 1000 V.

Avec des défis techniques croissants et le besoin d'adaptabilité pour de nouvelles applications, le module SUB-XV avec sa technologie de plage automatique sans faille implémentée est la solution parfaite. Il combine les points forts de l'approche de plage automatique d'origine avec une mesure continue sans faille et garantit la plus grande flexibilité pour des exigences en constante évolution. Particulièrement utile dans les applications avec des charges et des tensions de commutation ainsi que des tests de circuit ouvert et de court-circuit. DEWETRON surmonte ainsi les limites des deux approches dominantes et offre une technologie de plage automatique sans faille. Intégrée au module SUB-XV, cette innovation permet des mesures de tension ininterrompues sur plusieurs plages. En combinant les avantages de l'analyse multi-gammes traditionnelle avec l'approche à plage unique, elle garantit une capture de signal sans interruption sans sacrifier la résolution. Avec des mesures allant de 1 à 1000 V, DEWETRON offre une précision et une fiabilité inégalées.