Hybride PV [PDF]

Zitiervorschau

Université Hassan II- Casablanca Faculté des Sciences Aïn Chock Département de Physique

II. Description du projet : Con d’une mini-centrale hybrid 1. Introduction

Mémoire de Master

Ces dernières années, le coût, les perf renouvelables se sont nettement amélio Energies Renouvelables et Systèmes Energétiques les sources d’énergie classiques dans pl Spécialité

Conception et mise en place d’un prototype d’une mini centrale Hybride mobile 13KVA

Réalisé par :

Encadré par :

Figure 13-Coûts de la production d’électricité e Encadrants pédagogiques

AYMAN BENKADDOUR

Pr. Jaafar KHALID NACIRI

La diminution régulière des prix des é compétitivité, en termes de coûts, de p Encadrante DRON Maroc qui ne dispose ni de ressources en pétro Mme Mariame ZAGRIRI tôt intéressé aux énergies renouvelables Pr. Rabha KHATYR

Soutenu publiquement le

/07/2018 devant le jury :

Pr.

……………………………………………………………………………………Président DRON Maroc dans son secteur d’activi

Pr.

……………………………………………………………………………………Examinateur Le projet consiste à concevoir

Pr. R. KHATYR

et mettre ……………………………………………………………………………………Co-Encadrante (facile à transporter, à monter, et à dém

Pr. J. KHALID NACIRI

……………………………………………………………………………...……Encadrant

Mme. M. ZAGRIRI

……………………………………………………………………………………Encadrante

Année Universitaire : 2017/2018

Le système sera alimenter par plusieurs le photovoltaïque, et les Batteries. Cett stockage de l’excès en production vue l en cas de coupure.

Remerciements En préambule à ce mémoire, il m’est agréable de m’acquitter d'une dette de reconnaissance auprès de toutes les personnes dont l'intervention au cours de ce projet a favorisé son aboutissement. Avant tout, je remercie DIEU le tout-puissant de m’avoir donné le courage, la volonté, la patience et la santé durant toutes ces années d'études et que grâce à lui ce travail a pu être réalisé. J’adresse mes remerciements les plus sincères à mon tuteur de stage, Mme. Mariam ZAGRIRI Responsable maintenance de la société DRON MAROC, pour son soutien, ses judicieux conseils et le temps qu'elle soit bien voulu me prodigué et sans qui ce mémoire et ce projet n'auraient jamais vu le jour. J’exprime aussi mes profondes reconnaissances à l’équipe techniques pour son soutien et son expertise dans le domaine d’énergie mobile. Mes chers remerciements sont destinés également à mes encadrants de stage, les Professeurs Jaafar KHALID NACIRI et Rabha KHATYR qu'ils retrouvent ici mes profondes gratitudes pour leur disponibilité, leurs directives précieuses et leurs conseils. Mes gratitudes au corps professoral et administratif de la Faculté des Sciences Aïn Chock de Casablanca d'avoir enrichi de maintes connaissances et d'un bagage techniques qui m’a facilité la confrontation au monde de travail avec le nécessaire de compétence, de sérieux et de responsabilité. Ainsi, je tiens à remercier tous les membres du jury pour leurs bienveillances de vouloir juger mon travail. Enfin, que toute personne ayant contribué, de près ou de loin, à la réussite de ce travail trouve ici l'expression de mes sentiments les meilleurs.

2

Glossaire Cellule PV Dispositif PV fondamental pouvant générer de l’électricité lorsqu’il est soumis à la lumière tel qu’un rayonnement solaire. Module PV Le plus petit ensemble de cellules solaires interconnectées complètement protégé contre l’environnement. Chaîne PV Circuit dans lequel des modules PV sont connectés en série afin de former des ensembles de façon à générer la tension de sortie spécifiée. Groupe PV Ensemble mécanique et électrique intégré de chaînes et d’autres composants pour constituer une unité de production d’énergie électrique en courant continu. Boîte de jonction de groupe PV Enveloppe dans laquelle toutes les chaînes PV de tous groupes PV sont reliées électriquement et où peuvent être placés les dispositifs de protection éventuels. Générateur PV Ensemble de groupes PV, également appelé champ PV. Boîte de jonction ou tableau de générateur PV Enveloppe dans laquelle tous les groupes PV sont reliés électriquement et où peuvent être placés les dispositifs de protection éventuels. Câble de chaîne PV Câble reliant les chaînes PV à la boîte de jonction générateur ou à la boîte de jonction groupe PV. Câble de groupe PV Câble reliant les boîtes de jonction groupe PV à la boîte de jonction générateur PV. Installation PV Ensemble de composants et matériels mis en œuvre dans l'installation PV. Partie courant continu (DC) Partie d'une installation PV située entre les modules PV et les bornes en courant continu de l'équipement de conversion PV. Partie courant alternatif (AC) Partie de l'installation PV située en aval des bornes à courant alternatif de l'équipement de conversion.

3

Liste des figures Figure 1.1: siège social de Dron France 1922 ........................................................................................ 11 Figure 1.2: Siège social de Dron Maroc ................................................................................................. 12 Figure 1.3: Groupes électrogènes ......................................................................................................... 12 Figure 1.4: Bancs de charge ................................................................................................................... 12 Figure 1.5: Accessoires pour groupes.................................................................................................... 13 Figure 1.6: Tours d’éclairage ................................................................................................................. 13 Figure 1.7: Inverseurs ............................................................................................................................ 13 Figure 1.8: Armoires de couplage.......................................................................................................... 13 Figure 1.9: Armoires de distribution ..................................................................................................... 14 Figure 1.10: Cuves carburant ................................................................................................................ 14 Figure 1.11: Module de commande DSE ............................................................................................... 15 Figure 1.12: Plateforme télégestion DSE ............................................................................................... 15 Figure 2.1: Coûts de la production d’électricité en pourcentage des niveaux de 1980, évolution passée et prévue ................................................................................................................................... 16 Figure 2.2: Schéma type de couplage DC des générateurs du système hybride (PV/diesel) ................ 17 Figure 2.3: Schéma type de couplage AC .............................................................................................. 17 Figure 2.4: Système hybride PV - Diesel série ....................................................................................... 18 Figure 2.5: Système hybride PV - Diesel commuté ............................................................................... 19 Figure 2.6: Système hybride PV - Diesel parallèle ................................................................................. 20 Figure 2.7: Système hybride PV/GE or Grid/Batt .................................................................................. 21 Figure 3.1: Module PV ........................................................................................................................... 22 Figure 3.2: Module PV ........................................................................................................................... 22 Figure 3.3: Module PV ........................................................................................................................... 22 Figure 3.4: Principe de fonctionnement................................................................................................ 22 Figure 3.5: Association en parallèle de deux batteries 12 Volts / 100 Ah............................................. 26 Figure 3.6: Association en série de deux batteries 12 Volts / 100 Ah ................................................... 26 Figure 4.1: Groupe électrogène 13kVA ATLAS COPCO Type QAS 14 KD ............................................... 29 Figure 4.2: Localisation du site DRON Maroc ........................................................................................ 31 Figure 4.3: Irradiation moyenne journalière a Nouaceur (ref-GuidenR)............................................... 31 Figure 4.4: Modélisation d'un câble ...................................................................................................... 35 Figure 4.5: Opération en parallèle pour une application en trois phases ............................................. 40 Figure 4.6: Diagramme d'application d'opti-solar SP5000 Brilliant ...................................................... 40 Figure 4.7: Schéma de la configuration PV............................................................................................ 43 Figure 5.1: Structures métalliques des modules ................................................................................... 45 Figure 5.2: Les connecteurs MC4 .......................................................................................................... 45 Figure 6.1: Le modele envisagé de la mini centrale hybrid ................................................................... 49 Figure 6.2: Fixation des onduleurs ........................................................................................................ 49 Figure 6.3: schéma de Câblage de puissance utilisation triphasé ......................................................... 50 Figure 6.4: Câblage de communication entre onduleur........................................................................ 50 Figure 6.5: Schéma en 2D de la mini centrale hybride .......................................................................... 50 Figure 6.6: Schéma d'exécution de la mini centrale hybride ................................................................ 51 Figure 6.7: Répartition de production entre le PV et le GE ................................................................... 53

4

Liste des tableaux Tableau 3.1: Comparatifs des différentes technologies ........................................................................ 23 Tableau 4.1: Caractéristiques du GE-Atlas COPCO 13kVA .................................................................... 29 Tableau 4.2: les chiffres normatifs pour le calcule d’inclinaison optimale ........................................... 31 Tableau 4.3: Somme moyennes annuelles à long terme ...................................................................... 32 Tableau 4.4: Moyenne mensuelle à long terme.................................................................................... 32 Tableau 4.5: Evolution de le puissance crête nécessaire au bon fonctionnement de l'installation ..... 33 Tableau 4.6: Caractéristique électrique de Jinko Solar Eagle 72P 330Wc ............................................ 34 Tableau 4.7: Choix de de la tension du parc batterie f(Pc) ................................................................... 37 Tableau 4.8: Caractéristique essentiel pour le dimensionnement ....................................................... 37 Tableau 4.9: Configuration PV ............................................................................................................... 43 Tableau 5.1: Courants admissibles des câbles de chaînes PV ............................................................... 46 Tableau 6.1: Repartition de production entre le PV et le GE ................................................................ 52 Tableau 6.2: Etude monétaire sur la consommation en carburant ...................................................... 53

5

Liste des Annexes ANNEXE 1: DataSheet des panneaux photovoltaïques de la gamme Jinko Solar série Eagle 72P. (Le module choisi est teinté en bleu) .......................................................................................................... 56 ANNEXE 2: DataSheet de la batterie a plomb marque Must-Solar gamme Gel Sealed Lead Acid FCG 12V 250Ah. ............................................................................................................................................ 57 ANNEXE 3: Courant admissible des câbles pour installations PV pour une température maximale de l'âme de 90°C......................................................................................................................................... 58 ANNEXE 4: DataSheet d’onduleur multifonctionnel intelligent de la marque Opti-solar série SP5000 Brilliant 5KVA ......................................................................................................................................... 58 ANNEXE 5: Détermination des coefficients (AC) (K2)............................................................................ 59 ANNEXE 6: Les modes de pose (K1) (Ref) .............................................................................................. 59 ANNEXE 7: Détermination des coefficients (AC) (K3)............................................................................ 60 ANNEXE 8: Sections des conducteurs(AC) ............................................................................................ 60 ANNEXE 9: Schéma unifilaire d'une installation PV en générale.......................................................... 61 ANNEXE 10: Schéma type d’une installation PV dans des bâtiments .................................................. 62

6

Table des matières Remerciements ............................................................................................................................ 2 Glossaire ...................................................................................................................................... 3 Liste des figures ................................................................................................................................... 4 Liste des tableaux ................................................................................................................................ 5 Liste des Annexes ................................................................................................................................ 6 Table des matières .............................................................................................................................. 7 Introduction générale ................................................................................................................. 10 1.

CHAPITRE 1 ................................................................................................................................ 11

Présentation de l’organisme d’accueil DRON ............................................................................... 11

2.

1.1.

L'histoire de la société mère DRON ....................................................................................... 11

1.2.

Présentation de la société DRON MAROC ............................................................................. 12

1.3.

Activités et services ............................................................................................................... 12

CHAPITRE 2 ................................................................................................................................ 16

Description du projet : Conception et mise en place d’un prototype d’une mini-centrale hybride 13KVA ........................................................................................................................................ 16 2.1.

Introduction ........................................................................................................................... 16

2.2.

Différents couplages d’un système hybride (PV/Diesel/Batterie) ........................................ 17

2.2.1.

Couplage DC .................................................................................................................. 17

2.2.2.

Couplage AC................................................................................................................... 17

2.3.

2.3.1.

Configuration système hybride PV - Diesel série .......................................................... 18

2.3.2.

Configuration système hybride PV - Diesel commutée ................................................. 19

2.3.3.

Configuration système hybride PV - Diesel parallèle .................................................... 20

2.4. 3.

Différentes configurations d’un système hybride (PV/Diesel/Batterie) ............................... 18

Vue globale sur le fonctionnement de la mini-centrale hybride........................................... 21

CHAPITRE 3 ................................................................................................................................ 22

Généralité sur les différentes sources énergétiques..................................................................... 22 3.1.

Généralité sur les panneaux photovoltaïques ...................................................................... 22

3.1.1.

Introduction ................................................................................................................... 22

3.1.2.

Définitions .................................................................................................................... 22

3.1.3.

Principe de fonctionnement .......................................................................................... 22

3.2.

Généralités sur les groupes électrogènes ............................................................................. 24

3.2.1.

Principe de fonctionnement ........................................................................................ 24

3.2.2.

Types de fonctionnement du groupe électrogène ..................................................... 24

3.2.3.

Composantes du groupe électrogène ......................................................................... 24

7

3.2.4. 3.3.

Généralité sur les Batteries solaires ...................................................................................... 25

3.3.1.

Introduction ................................................................................................................... 25

3.3.2.

Différents types de batteries ....................................................................................... 25

3.3.3.

Avantage et désavantage de 12, 24, 48 volts ............................................................. 26

3.3.4.

Associations des batteries ........................................................................................... 26

3.4.

4.

Caractéristiques essentielles d’un groupe électrogène ............................................ 24

Synthèse sur l’onduleur multifonctionnel intelligent............................................................ 27

3.4.1.

Présentation .................................................................................................................. 27

3.4.2.

Différents types d’onduleurs multifonctionnels ........................................................... 27

3.4.3.

Différentes fonctions intégrer dans un onduleur multifonctionnel .............................. 28

CHAPITRE 4 ................................................................................................................................ 29

Dimensionnement et configuration du prototype hybride 13 kVA................................................ 29 4.1.

Choix du groupe électrogène diesel ...................................................................................... 29

4.2.

Dimensionnement des panneaux photovoltaïques .............................................................. 30

4.2.1.

Calcul du besoin électrique ........................................................................................... 30

4.2.2.

Evaluation du gisement solaire local ............................................................................. 31

4.2.3.

Dimensionnement du champ photovoltaïque .............................................................. 32

4.3.

4.3.1.

Détermination de la tension du parc de batteries ........................................................ 35

4.3.2.

Choix de la batterie ....................................................................................................... 37

4.3.3.

Détermination de la capacité du parc de batteries ....................................................... 37

4.3.4.

Conception du parc batterie ......................................................................................... 38

4.4.

5.

Dimensionner le parc de batteries ........................................................................................ 35

Choix et le dimensionnement de l’onduleur ......................................................................... 39

4.4.1.

Choix de l’onduleur ....................................................................................................... 39

4.4.2.

Configuration du champ PV........................................................................................... 41

CHAPITRE 5 ................................................................................................................................ 44

Dimensionnement des appareillages électrique de la mini centrale hybride 13kVA ...................... 44 5.1.

Protection des biens et des personnes ................................................................................. 44

5.2.

Protection de l'installation hybride ....................................................................................... 44

5.2.1.

Mise à la terre et protection contre les chocs électriques ............................................ 44

5.2.2. Protection contre les surintensités et détermination des sections des câbles partie courant continu ............................................................................................................................. 46 5.2.3. Protection contre les surintensités et détermination des sections des câbles partie courant alternatif (sortie/entrer) .................................................................................................. 47 5.3.

Sectionnement et coupure général ....................................................................................... 48

5.3.1.

Coupure générale DC..................................................................................................... 48 8

6.

5.3.2.

Sectionnement général DC ............................................................................................ 48

5.3.3.

Sectionnement général AC ............................................................................................ 48

CHAPITRE 6 ................................................................................................................................ 49

Résultat et Etude de consommation gasoile ................................................................................ 49 6.1.

Résultat envisagé par l’équipe .............................................................................................. 49

6.1.1.

Le modèle approchée de la mini centrale hybride ........................................................ 49

6.1.2.

Positionnement et couplage des onduleurs en triphasé .............................................. 49

6.1.3.

Le resultat envisagé de l’intérieur de la mini centrale .................................................. 50

6.1.4.

Schéma d’exécution de la mini-centrale ....................................................................... 51

6.2.

Pertinence économique en consommation du carburant .................................................... 52

6.2.1.

Evaluation ...................................................................................................................... 52

6.2.2.

Interprétation ................................................................................................................ 53

6.3.

Conclusion ............................................................................................................................. 53

CONCLUSION GENERALE ............................................................................................................. 54 BIBLIOGRAPHIE .......................................................................................................................... 55 ANNEXES.................................................................................................................................... 56

9

Introduction générale Dans le cadre de la transition énergétique, les centrales thermiques sont appelées soit à disparaitre, soit à évoluer vers un modèle plus respectueux de l’environnement, sur le modèle des unités de production des énergies renouvelables. Un défi énergétique et technologique de taille qui a pourtant déjà trouvé sa réponse : la centrale hybride. Cette nouvelle génération de centrale, capable de coupler l’activité d’une centrale thermique avec une unité de production renouvelable, est un modèle qui séduit de plus en plus le pays. Au Maroc, elle pourrait bien être la solution à l’épineux problème des centrales thermiques que le gouvernement souhaite fermer. Une centrale hybride, c’est le terme qu’on emploie pour désigner une centrale qui fonctionne avec au moins deux unités de production d’énergie de natures différentes. Avec une centrale hybride, on peut notamment coupler une activité thermique avec une production d’énergie renouvelable. Une centrale thermique assure la sécurité de l’approvisionnement en énergie car elle est constante, à l’inverse des énergies vertes qui sont par définition intermittentes. Le réseau électrique couvre donc les besoins énergétiques de la population, sans subir de coupures de courant. Mais l’énergie produite est polluante, et le coût de production de l’énergie thermique est élevé à cause de son approvisionnement (en charbon, en diesel…). D’un autre côté, l’intermittence des énergies renouvelables les rend peu fiables. Et il est compliqué de lisser leur production, et les solutions de stockage sont encore très coûteuses. Le couplage des deux types d’unités de production s’avère donc être un bon moyen de compenser les faiblesses respectives de la thermique et du renouvelable. Surtout, cette solution peut offrir une seconde vie aux centrales thermiques, en les faisant évoluer vers un modèle hybride incluant des unités de production d’énergie verte. Le présent rapport détaille tout le processus de déploiement de la mini centrale hybride 13KVA allant de la présentation du projet jusqu'à l'étude de la consommation en gasoil de ce dernier, il est axé sur six chapitres chacun d'eux est subdivisée en plusieurs titres et sous-titres dont le nombre varie selon la consistante des informations à mettre en valeur. Le premier chapitre s’intéresse par la présentation de l’organisme d’accueil DRON ses services et ses activités en domaine de l’énergie mobile au Maroc. Le deuxième chapitre est consacré à la présentions des différentes configuration et couplage d’un système hybride ainsi qu’une conception initiale de la mini centrale. Dans le troisième chapitre va décrire, comprendre les composants principaux de la mini central, et va aussi aboutir dans une synthèse sur l’onduleur multifonctionnel intelligent. Le quatrième chapitre et le cinquième chapitre présentes le choix et le dimensionnement des différents composants et les appareillages électriques de la mini centrale hybride. Enfin le sixième chapitre s’intéresse à la modélisation approche de la mini central et la pertinence économique en consommation du carburant.

10

1.

CHAPITRE 1

Présentation de l’organisme d’accueil DRON I . Présentation de l’organisme d’accueil I .1 L’histoire de société DRONmère DRON 1.1. L'histoire dela la société Créée en 1922 parCréée Maurice société DRON est une société qui fait dequi la fait de La société DRON a été enDron, 1922lapar Maurice Dron. C’est une familiale société familiale la satisfaction client sonson ferferdedelance. satisfaction client lance.

Figure 1- siège siège social de Dron 1922 Figure 1.1: social de France Dron France 1922

1922

1938

• Création des Établissements DRON par Maurice Dron à Valenciennes •

• Dron s'installe en région parisienne à Pantin •

1950

• Face à la pénurie de machines d'après guerre, la société DRON lance son offre de location de machines •

1998

• acques et Philippe Massieux, petits-fils de Maurice Dron prennent la direction de la société DRON •

• MBO Partenaires, via son fonds MBO Capital 2, accompagne en tant qu’actionnaire minoritaire la reprise de DRON par les deux dirigeants opérationnels, Jacques et 2011 • Philippe Massieux, ainsi que par leur sœur. • Création de DRON Maroc. Paul-Henri Massieux, arrière petit-fils de Maurice DRON, . y assure la fonction de gérant. 2012 •

• MBO Capital 2 cède sa participation aux actionnaires historiques, ainsi qu’à Olivier 2012 Poisson, représentant de la 4ème génération. 2016 •

2016 11

1.2. Présentation de la société DRON MAROC !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Créé en 2012, DRON Maroc est devenu leader au Maroc de la production d'énergie temporaire (Figure 1.2). L'expérience, la réactivité et l´efficacité de ses équipes associées à la fiabilité reconnue de son matériel ont permis de satisfaire de nombreux projets. !

Selon les contraintes et caractéristiques du lieu d’utilisation, et la durée de location, les équipes de DRON Maroc vous accompagnent pour vous aider à qualifier votre demande et s’assurer de 2.! Présentation!de!la!société!DRON!MAROC! vous proposer un produit conforme à vos besoins.

Figure 1.2: Siège social de Dron Maroc Figure)2I)siège)social)de)Dron)Maroc)

Créé1.3. en 2012, DRON Maroc est devenu leader au Maroc de la production d'énergie temporaire. Activités et services L'expérience, la réactivité et l´efficacité de ses équipes associées à la fiabilité reconnue de son d'énergie temporaire matériel-ontLocation/vente permis de satisfairede deproduction nombreux projets. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!  Location/vente de groupes électrogènes d'occasions Selon les contraintes et caractéristiques du lieu d’utilisation, et la durée de location, les équipes !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!  Vente de groupes électrogènes neuf de DRON Maroc vous accompagnent pour vous aider à qualifier votre demande et s’assurer de Locationconforme de bancsàde charge vous proposerun produit vos besoins.  Location/vente de tours d'éclairage 3.! Activités!et!services!!  Location d'accessoires pour groupes

-!

Location/vente de production d'énergie temporaire o! o! o! o! o!

Location/vente de groupes électrogènes d'occasions Vente de groupes électrogènes neuf Location de bancs de charge Location/vente de tours d'éclairage Location d'accessoires pour groupes

Figure 1.3: Groupes électrogènes

Figure 1.4: Bancs de charge 12

Figure 1.5: Accessoires pour groupes

Figure 1.6: Tours d’éclairage

-

Les accessoires disponibles  Armoires Inverseurs

-! Les accessoiresd'une disponibles Garantit le bon fonctionnement installation par la permutation de la source principale o! Armoires Inverseurs (réseau) sur une source secondaire de secours (groupe électrogène).

!

Figure 1.7: Inverseurs le bon fonctionnement d'une installation par la permutation de la source principale Garantit Armoires de couplage !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! (réseau) sur une source secondaire de secours (groupe électrogène).

L’Armoire de couplage est destinée à raccorder deux groupes électrogènes en parallèle. On peut soit basculer la charge d’uno!groupe électrogène Armoires de couplage à l’autre, soit laisser les deux en fonction pour une période de surcroît d‘activité. 11! !

DRON!MAROC! Figure)8Iarmoires)de)couplage) Figure 1.8: Armoires de couplage

L’Armoire de couplage est destinée à raccorder deux groupes électrogènes en parallèle. On peut soit basculer la charge d‘un groupe électrogène à l‘autre, soit laisser les deux en fonction pour 13 une période de surcroît d‘activité.

o! Armoires électriques de distribution

!

 Armoires électriques de distribution Les armoires de distribution électrique, aussi appelées armoires ou coffrets de chantier, sont destinées aux applications extérieures et assurent l'alimentation électrique du matériel de chantier et d’événementiel mobile ou portatif.

Figure 1.9: Armoires de distribution

 Cuves carburant Les cuves à!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! carburant permettent une mise en œuvre rapide, sécurisée, respectueuse de l’environnement (bac de rétention intégré) pour l’alimentation des groupes électrogènes. Les cuves à carburant sont gérables et équipées de raccords rapides. Elles servent également à la distribution du carburant pour les engins fonctionnant au diesel (chariots élévateurs, nacelles, o! Cuves carburant mini-pelles etc.)

Figure Figure)10I)cuves)carburant 1.10: Cuves carburant

-

Services Les cuves à carburant permettent une mise en œuvre rapide, sécurisée, respectueuse de  l’environnement Conseils d'experts (bac de rétention intégré) pour l’alimentation des groupes électrogènes.  Analyse et étude des besoins pour sélectionner le matériel adapté à

Les cuves à carburant sont gérables et équipées de raccords rapides. Elles servent également à l’utilisation (bilan de puissance, type de fonctionnement) la distribution du carburant pour les engins fonctionnant au diesel (chariots élévateurs, nacelles,  Control de qualité des installations électriques à basse tension mini-pelles etc.)  Conseils techniques sur la bonne utilisation afin de sécuriser le matériel pour éviter les pannes et les usures prématurées

-! Services  Analyser / Optimiser les coûts de production d'énergie o! Conseils d'experts

14 !! Analyse et étude des besoins pour sélectionner le matériel adapté à l’utilisation (bilan de puissance, type de fonctionnement) !! Control de qualité des installations électriques à basse tension

 Installation / Mise en route    

Transport & Manutention Intervention sur site pour la mise en route Formation aux procédures de démarrage Validation de la conformité avec le cahier des charges

 Capacité à faire face aux imprévus sur le terrain  Maintenance / Entretien  Contrôles, tests et entretien avant départ atelier  Entretiens rigoureux selon les préconisations constructrices  Mobilisation possible d'une équipe en service continu !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!  Possibilité de gestion externalisée de projet !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!  Service d’entretien préventif et curatif

 Contrôles/ Programmation/ Télégestion  Contrôles au banc de charge o! Contrôles/ Programmation/ Télégestion  Contrôles/ Contrôles àProgrammation/ distance de vos groupes électrogènes par télégestion o! Télégestion !! Contrôles au banc et de programmation charge Configuration des contrôleurs des Groupes électrogènes DSE, Gensys, Comap…) (Figures 1.11 et 1.12) !! Contrôles au(technologie banc de charge

Figure)12Iplateforme)télégestion)DSE)

Figure)11I)module)de)commande)DSE)

Figure 1.11: Module de commande DSE Figure 1.12: Plateforme télégestion DSE !! Contrôles à distance de vos groupes électrogènes par télégestion Figure)12Iplateforme)télégestion)DSE) Figure)11I)module)de)commande)DSE)  Dépôt-Vente Gestion locative !! Configuration/ et programmation des contrôleurs des Groupes électrogènes (technologie !! Contrôles à Reprise distance de groupes parprix télégestion  DSE, de vos groupe sur électrogènes estimation du par l’équipe Dron Gensys, Comap…) !! Configuration et programmation des contrôleurs des Groupes électrogènes (technologie  Miseo! en Dépôt-Vente dépôt/vente / Gestion locative DSE, Gensys, Comap…) Offre de degroupe gestion endu plaçant groupeDron dans un parc Dron !! Reprise surlocative estimation prix parlel’équipe o! Dépôt-Vente / Gestion locative !! Mise en dépôt/vente Révision complète / Rapport de test !! Reprise!!deOffre groupe sur estimation par l’équipe de gestion locativeduenprix plaçant le groupeDron dans un parc Dron  Stockage !! Mise en dépôt/vente !! Révision complète / Rapport de test  Consommation carburant !! Offre de locative en plaçant le groupe dans un parc Dron !! gestion Stockage  Optimisation de de carburant !! Révision complète devos testconsommations o!/ Rapport Consommation carburant Rapprochement entre les heures de fonctionnement, la charge et vos !! Stockage !! Optimisation de vos consommations de carburant

!! !! !! !!

consommations delesgasoil o! Consommation ! ! Rapprochement entrecarburant heures de fonctionnement, la charge et vos consommations de  Prévenir les risques de volcarburant sur le chantier Optimisation de vos consommations de gasoil Rapprochement entre heures la charge et vos consommations de Proposition de changement de matériel en cas d'utilisation prolongée en !! Prévenir les les risques de de volfonctionnement, sur le chantier gasoil !! Proposition de changement de matériel en cas d'utilisation prolongée en sous charge sous charge Prévenir les risques de vol sur le chantier Proposition de changement de matériel en cas d'utilisation prolongée en sous charge 15

2.

CHAPITRE 2

Description du projet : Conception et mise en !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! place d’un prototype d’une mini-centrale hybride 13KVA I.! Description*du*projet*:*Conception*et*mise*en*place*d’un*prototype* d’une*miniBcentrale*hybride*13KVA* 2.1. Introduction 1.! Introduction! Ces dernières années, le coût, les performances et la fiabilité des technologies des énergies

Ces dernières années, le coût, les performances et la fiabilité des technologies des énergies renouvelables se sont nettement améliorés, au point qu’elles peuvent aujourd’hui concurrencer renouvelables sont nettement au point qu’elles peuvent aujourd’hui concurrencer les sourcesse d’énergie classiquesaméliorés, dans plusieurs applications. les sources d’énergie classiques dans plusieurs applications.

Figure 2.1: Coûts de la production d’électricité en pourcentage des niveaux de 1980, évolution passée et prévue diminution régulière des prix des énergies renouvelables a considérablement amélioré

La la La diminution régulière prix de desplusieurs énergies renouvelables amélioré la compétitivité, en termes dedes coûts, d’entre elles, adeconsidérablement ce faits le royaume marocain compétitivité, en termes de coûts, de plusieurs elles, ce fait le royaume marocain qui ne dispose ni de ressources en pétrole ni ded’entre réserves dedegaz naturel, le royaume s'estquiassez ne dispose ni de ressources en pétrole ni de réserves de gaz naturel, le royaume s'est assez tôt tôt intéressé aux énergies renouvelables. intéressé aux énergies renouvelables. DRON Maroc dansdans sonson secteur d’activité demanded’une d’une partie de ces clients. DRON Maroc secteur d’activitéveux veux satisfaire satisfaire lalademande partie de ces clients. Le projet consiste à concevoiretetmettre mettreen en place place une multi-sources mobile Le projet consiste à concevoir une centrale centraleélectrique électrique multi-sources mobile (facile à transporter, à monter, démonter) dont dont l’une renouvelable. (facile à transporter, à monter, etetà àdémonter) l’unedes dessources sourcesestest renouvelable. Le système sera alimenter par plusieurs sources d’énergies le groupe électrogène ou le réseau,

Le système sera alimenter plusieurs d’énergies le groupe électrogène ou le réseau, le photovoltaïque, et les par Batteries. Cettesources hybridation des sources est pour assurer l’autonomie le photovoltaïque, et les Batteries. Cette desque sources estl’injection pour assurer l’autonomie, de stockage de l’excès en production vuehybridation les contraintes présente dans le réseau, et en de casl’excès de coupure. stockage en production vue les contraintes que présente l’injection dans le réseau, et en cas de coupure.

2.! Les!différents!couplages d’un système hybride (PV/Diesel/Batterie) a)! COUPLAGE!DC! Présentation+

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le photovoltaïque, et les Batteries. Cette hybridation des sources est pour assurer l’autonomie, stockage de l’excès en production vue les contraintes que présente l’injection dans le réseau, et en cas de coupure.

2.! Les!différents!couplages d’un système hybride (PV/Diesel/Batterie) 2.2. Différents couplages d’un système hybride (PV/Diesel/Batterie) a)! COUPLAGE!DC! Présentation+ 2.2.1. Couplage DC couplageDC DCconsiste consiste àà raccorder raccorder le champ ! LeLecouplage champ photovoltaïque photovoltaïquesur surlelebus busDC DCdes desbatteries. batteries. Chaque donc raccordé raccordéavec avecles lesbatteries batteriesvia viaununrégulateur, régulateur, Chaquegénérateur générateur(PV (PVou ouGroup Group diesel) diesel) est donc qui a pour fonction de réguler la charge électrique de la batterie. qui a pour fonction de réguler la charge électrique de la batterie.!

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

Figure 2.2: Schéma type de couplage DC des générateurs du système hybride (PV/diesel)

! Fonctionnement+et+régulation+ 15! Les appareils raccordés sur le BUS DC utilisent la tension du BUS, image de l’état a- différents Fonctionnement et régulation

!

de charge des batteries, pour appliquer leur stratégie de régulation. Quand la tension du BUS Les différents appareils raccordés le BUSetDC la tension du BUS,sur image de l’état DC est élevée, les batteries sontsur chargées il utilisent y a un excès de puissance le BUS, les derégulateurs charge desphotovoltaïques batteries, pour réduisent appliquerou leur stratégie de régulation. Quand la tension du BUS coupe la puissance solaire produite, A l’inverse, quand DCla est élevée, les batteries sont chargées et il y peut a unfaire excès de puissance surd’énergie le BUS, AC les tension batterie est basse, l’onduleur/chargeur appel à une source régulateurs photovoltaïques réduisent ou coupe la puissance solaire produite. A l’inverse, quand comme un groupe électrogène ou le réseau pour recharger les batteries. Si cette source est la tension batterie est basse, l’onduleur/chargeur peut faire appel à une source d’énergie AC indisponible, l’ultime solution pour protéger les batteries d’une décharge trop profonde consiste comme un groupe électrogène ou le réseau pour recharger les batteries. Si cette source est à couper la fourniture d’énergie à la charge les électrique. autre source trop de production, comme indisponible, l’ultime solution pour protéger batteriesTout d’une décharge profonde consiste l’éolien, êtred’énergie raccordé àsur bus DC est intégrée auautre système, moyennant une régulation à couper lapouvant fourniture la le charge électrique. Tout source de production, comme adaptée. + l’éolien, pouvant être raccordé sur le bus DC est intégrée au système, moyennant une régulation b)! COUPLAGE!AC! adaptée.

Présentation+ 2.2.2. Couplage AC Le couplage AC, plus récent, a pu se développer grâce à l’émergence de l’électronique de Le couplage AC, plus récent, a pu se développer grâce à l’émergence de l’électronique de puissance dans les années 1990. Les onduleurs/chargeurs de plus en plus performants, robustes puissance dans les années 1990. Les onduleurs/chargeurs de plus en plus performants, robustes bonmarché, marché,associés associésauaudéveloppement développementrapide rapidedes desonduleurs onduleurs «« raccordés raccordés réseaux réseaux »» ont ont et et bon favorisé naissancededecette cettesolution, solution,portée portéepar parles lesgrands grandsfabricants fabricantsdu du secteur. secteur. favorisé la la naissance

Figure 2.3: Schéma type de couplage AC Figure)15ISchéma)type)de)couplage)AC)

Fonctionnement+et+régulation+

17

Les sources d’énergies sont raccordées sur le BUS AC. Crée par l’onduleur/chargeur le BUS AC offre un support de tension alternative sur lequel l’onduleur de connexion réseau peut se

a- Fonctionnement et régulation Les sources d’énergies sont raccordées sur le BUS AC. Crée par l’onduleur/chargeur le BUS AC offre un support de tension alternative sur lequel l’onduleur de connexion réseau peut se connecter et réinjecter dans le réseau « raccordé réseau ». Des sources d’énergie AC comme par exemple un groupe électrogène ou le réseau électrique public peuvent être intégrées sur le BUS AC. En pratique, ces sources sont branchées sur l’onduleur/chargeur qui se charge de contrôler la synchronisation des phases avant de les raccorder sur le BUS AC. La puissance des sources d’énergie (photovoltaïque, éolien, pico-hydraulique) alimente directement la charge électrique. Le surplus de puissance sur le BUS AC recharge les batteries à travers l’onduleur/chargeur (mode chargeur), et en cas de manque de puissance ou la nuit, le complément est fourni par l’onduleur/chargeur à l’aide des batteries (mode onduleur). Dans le cas où la puissance produite est supérieure à la puissance consommée et les batteries sont chargées, les batteries ne peuvent plus accepter la charge. L’onduleur/chargeur régule la puissance photovoltaïque en dégradant volontairement le point de fonctionnement du champ photovoltaïque. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! Remarque : Le couplage AC va nécessiter un onduleur PV disposant de la fonction « synchronisation ». Pour éviter l’encombrement causé par la présence de plusieurs onduleurs, ainsi que !Remarque!! diminuer le coût, le choix du couplage DC sera plus adapté à notre projet. Le!couplage!AC!va!nécessiter!un!onduleur!PV!disposant!de!la!fonction!«!synchronisation!».!Pour! éviter!l’encombrement!causé!par!la!présence!de!plusieurs!onduleurs,!ainsi!que!diminuer!le!cout,! (PV/Diesel/Batterie) le!choix!du!couplage!DC!sera!plus!adapté!à!notre!projet.!

2.3. Différentes configurations d’un système hybride

Le champ photovoltaïque génère du courant continu, mais la consommation domestique exige 3.! !Les différentes configurations d’un système hybride le plus souvent(PV/Diesel/Batterie) du courant alternatif, c’est pourquoi il est souvent nécessaire d’adjoindre au ! système un onduleur. De cette façon, le générateur photovoltaïque travaille en parallèle ou en Le champ photovoltaïque duOn courant continu, la consommation domestique exige alternance avec le générateurgénère diesel. distingue les mais configurations suivantes : le plus souvent du courant alternatif, c’est pourquoi il est souvent nécessaire d’adjoindre au système un onduleur. De cette façon, le générateur photovoltaïque travaille en parallèle ou en 2.3.1. Configuration système hybride PV - Diesel série alternance avec le générateur diesel. On distingue les configurations suivantes :

a)! Configuration!système!hybride!PV!U !Diesel!série! Dans cette configuration, l’énergie produite par le générateur diesel est d’abord redressée et Dans cette configuration, l’énergie produite par fournie le générateur diesel est d’abord redressée et puis convertie de nouveau en alternatif pour être à la charge, ce qui implique des pertes puis convertie de nouveau en alternatif pour être fournie à la charge, ce qui implique des pertes de conversion significatives. Lorsque l’énergie produite par le champ photovoltaïque et de conversion significatives. Lorsque l’énergie produite par le champ photovoltaïque et l’énergie stockée sont suffisantes pour répondre à la demande de la charge, le diesel est débrayé. l’énergie stockée sont suffisantes pour répondre à la demande de la charge, le diesel est débrayé. La puissance en courant continu fournie par le champ et la batterie est convertie en courant La puissance en courant continu fournie par le champ et la batterie est convertie en courant alternatif par par un un onduleur. DeDeplus, danslalaplupart plupartdes des systèmes de type, ce type, alternatif onduleur. plus,ililfaut fautnoter noter que que dans systèmes de ce le le rendement du du système estestdiminué d’unegrande grandepartie partie l’énergie rendement système diminuéààcause cause du du transit transit d’une de de l’énergie par par la la batterie, augmentant ainsi lelenombre décharge. batterie, augmentant ainsi nombredes descycles cycles charge charge ––décharge.

FigureFigure)16ISystème)hybride)PV)I)Diesel)série) 2.4: Système hybride PV - Diesel série

Le régime de fonctionnement du générateur dépend d’une part de la demande d’énergie et d’autre part, de l’état de charge de la batterie 18 et de la production du champ PV. La batterie se charge quand de l’énergie est produite en excès par le champ. Avec un contrôleur solaire qui prévient la surcharge de la batterie et sa décharge trop profonde. Avec un régulateur (MPPT) le champ PV peut fonctionner à son point maximal de puissance.

Le régime de fonctionnement du générateur dépend d’une part de la demande d’énergie et d’autre part, de l’état de charge de la batterie et de la production du champ PV. La batterie se charge quand de l’énergie est produite en excès par le champ. Avec un contrôleur solaire qui prévient la surcharge de la batterie et sa décharge trop profonde. Avec un régulateur (MPPT) le champ PV peut fonctionner à son point maximal de puissance.

-

Le système électrique est simplifié à cause de l’absence de changement de la source d’électricité en courant alternatif.

-

L’onduleur ne peut pas travailler en parallèle avec le générateur diesel, c’est pourquoi il doit être dimensionné pour satisfaire la puissance de pointe de la charge.

-

La durée de vie de la batterie est diminuée à cause de l’augmentation du nombre des cycles charge - décharge.

-

Le rendement total du système est faible à cause des pertes de conversion dues au fait !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! que le générateur diesel ne peut pas fournir son énergie directement à la charge.

2.3.2.

Configuration système hybride PV - Diesel commutée

b)! Configuration!système!hybride!PV!U!Diesel!commutée!

Cette configuration est très fréquemment utilisée malgré ses limitations opérationnelles. La Cette configuration est très fréquemment utilisée malgré ses limitations opérationnelles. La charge peut être alimentée soit par le générateur diesel, soit par l’onduleur alimenté par le charge peut être alimentée soit par le générateur diesel, soit par l’onduleur alimenté par le photovoltaïque ou la batterie mais le fonctionnement en parallèle n’est pas encore possible. photovoltaïque ou la batterie mais le fonctionnement en parallèle n’est pas encore possible. L’avantage principal de cette configuration par rapport à la configuration série consiste dans L’avantage principal de cette configuration par rapport à la configuration série consiste dans l’élimination de la conversion de l’énergie fournie par le générateur d’où l’élimination des l’élimination de la conversion de l’énergie fournie par le générateur d’où l’élimination des pertes supplémentaires de conversion. En principe, la puissance produite par le générateur est pertes supplémentaires principe, la puissance produite le générateur est supérieure à la demandede deconversion. la charge et En l’excès est utilisé pour la charge depar la batterie. Comme supérieure la demande la charge et l’excès est la utilisé pour la la batterie. Comme dans le cas àprécèdent, le de diesel est arrêté, lorsque demande estcharge faible de et peut être satisfaite danslele cas précèdent, le diesel arrêté, lorsque la demande est faible et peut être satisfaite par champ photovoltaïque et laest batterie. par le champ photovoltaïque et la batterie.

Figure)17I)Système)hybride)PV)I)Diesel)commuté)

Figure 2.5: Système hybride PV - Diesel commuté

-! Le générateur peut fournir l’énergie produite directement à la charge, ce qui augmente - Le générateur du peut fourniretl’énergie directement à la charge, ce qui augmente le rendement système diminue produite la consommation de carburant. le rendement du système et diminue la consommation de carburant. -! Il y a une coupure instantanée, lors de la commutation des sources alternatives. générateur et l’onduleur sont dimensionnés pour la puissance pointe de la charge, ce --! IlLe y a une coupure instantanée, lors de la commutation des sources alternatives. qui réduit leurs rendements en fonctionnement à faible charge. Configuration!système!hybride!PV!U !Diesel!parallèle! -c)! Le générateur et l’onduleur sont dimensionnés pour la puissance pointe de la charge, ce

Dans laqui configuration parallèle, toutes les sources peuvent réduit leurs rendements en fonctionnement à faiblealimenter charge. la charge séparément à faible et moyenne demande mais également suppléer les pointes en combinant les sources. L’onduleur bidirectionnel peut fonctionner, soit comme un redresseur lorsqu’il y a un excès d’énergie produite par le diesel pour charger la19 batterie, soit comme un onduleur, pour transférer l’énergie fournie par le champ photovoltaïque ou par la batterie vers la charge. Grâce à l’onduleur bidirectionnel. Cette configuration rend possible la synchroniser de l’onduleur avec le générateur diesel, qui permet une meilleure flexibilité du système et de plus. En utilisant un

qui réduit leurs rendements en fonctionnement à faible charge.

c)! Configuration!système!hybride!PV!U!Diesel!parallèle!

s la configuration parallèle, toutes les sources peuvent alimenter la charge séparément à le et moyenne demande mais également les- pointes en combinant les sources. 2.3.3. Configuration systèmesuppléer hybride PV Diesel parallèle nduleur bidirectionnel peut fonctionner, soit comme un redresseur lorsqu’il y a un excès Dans la configuration parallèle, toutes les sources peuvent alimenter la charge séparément à ergie produite paret le dieseldemande pour charger la batterie, soitlescomme onduleur,lespour transférer faible moyenne mais également suppléer pointes un en combinant sources. L’onduleur peut fonctionner, ou soit comme redresseurvers lorsqu’il a un excès ergie fournie par le bidirectionnel champ photovoltaïque par launbatterie la ycharge. Grâce à d’énergie produite par le diesel pour charger la batterie, soit comme un onduleur, pour transférer duleur bidirectionnel. Cette rend possible labatterie synchroniser de l’onduleur l’énergie fournie parconfiguration le champ photovoltaïque ou par la vers la charge. Grâce à avec l’onduleur configuration rend possible la synchroniser l’onduleur avec énérateur diesel, qui bidirectionnel. permet uneCette meilleure flexibilité du système et dedeplus. En utilisant un le générateur diesel, qui permet une meilleure flexibilité du système et de plus. En utilisant un convertisseur comme onduleur et redresseur, on diminue le nombre des éléments dans le seul convertisseur comme onduleur et redresseur, on diminue le nombre des éléments dans le ème. De plus, les coûts dulescâblage et l’installation dudusystème peuvent diminués par système. De plus, coûts du câblage et l’installation système peuvent êtreêtre diminués par toutes les composantes dansseule une seule unité. égration de l’intégration toutes les de composantes dans une unité.

Figure)18ISystème)hybride)PV)I)Diesel)parallèle) Figure 2.6: Système hybride PV - Diesel parallèle

-

L’alimentation de la charge peut être faite d’une manière optimale.

18!peut être augmenté, Le rendement du générateur diesel Le besoin d’une maintenance du diesel est réduit. Le contrôleur intelligent est indispensable pour le fonctionnement du système.

Remarque Le fonctionnement du système n’est pas évident pour une personne non formée. Dans ce projet, nous avons choisi d’étudier un système hybride photovoltaïque fonctionnant selon la configuration parallèle, pour pouvoir assurer l’alimentation de la charge en cas de bon ensoleillement ou non. Ainsi que diminuer la surface du champ photovoltaïque (nombre de module PV) le maximum possible.

20

!

2.4. Vue globale sur le fonctionnement de la mini-centrale hybride En analysant les différents fonctionnements, avantage et désavantage des couplages et des configurations vues précédemment. Notre système hybride utilisera le couplage DC ainsi que la configuration parallèle. Pour éliminer l’encombrement de notre système car il doit être facile à transporter, un onduleur multifonctionnel intelligent sera utilisé, cet onduleur est capable de contrôler et gérer les diffèrent source AC et DC suivant l’ensoleillement, ainsi que la charge et la décharge des batteries de façon intelligente à partir des Groupe électrogène diesel ou les cellules photovoltaïques. Dans les cas extrêmes des onduleurs dont le régulateur solaire (MPPT) n’est pas intégré on va l’introduire de l’extérieur. A la fin on aura un système Modéliser comme indiquer dans la figure ci-dessous.

Onduleur Off Grid intelligent

Figure 2.7: Système hybride PV/GE or Grid/Batt

21

3.

CHAPITRE 3

Généralité sur énergétiques

les

différentes

sources

3.1. Généralité sur les panneaux photovoltaïques

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

3.1.1.

Introduction

!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

I I .! I I .! Généralité* sur* les*différentes* sources*énergétiques Généralité* sur* les*des différentes* énergétiques L’augmentation du coût énergies sources* classiques d’une part, et la limitation de leurs ressources 1.! Généralité sur les panneaux photovoltaïques Généralité les panneaux photovoltaïques d’autre 1.! part, font quesur l’énergie photovoltaïque devient de plus en plus une solution parmi les I I .! Généralité*sur*les*différentes*sources*énergétiques 1.1.! Introduction options 1.1.! Iénergétiques ntroduction prometteuses avec des avantages comme l’abondance, l’absence de toute !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

1.! Généralité sur lesgrandes panneaux photovoltaïques pollution et la disponibilité enénergies plus ou moins quantités en et toutlapoint du globe L’augmentation du coût des classiques d’une part, limitation deterrestre. leurs ressources L’augmentation du coût des énergies classiques d’une part, et la limitation de leurs ressources 1.1.! Iàntroduction d’autre part, font que l’énergie photovoltaïque devient de plusutilisant en plus une solution parmi les Actuellement, on assiste un regain d’intérêt pour les installations l’énergie solaire, d’autre part, font que l’énergie photovoltaïque devient de plus en plus une solution parmi les I options I .! Généralité* sur*les*différentes* sources* énergétiques énergétiques prometteuses avec des avantages comme l’abondance, l’absence de toute L’augmentation du coût desisolés. énergies d’une part, etdelatoute limitation de leurs ressources surtout les applications des sites options pour énergétiques prometteusessur avec des avantages commeclassiques l’abondance, l’absence sur photovoltaïques pollution 1.! et laGénéralité disponibilité en plus ou moins grandes quantités en tout point du globe terrestre. d’autre part, fontles quepanneaux l’énergie photovoltaïque devient de plus en plus une solution parmi les pollution et la disponibilité en plus ou moins grandes quantités en tout point du globe terrestre. options énergétiques prometteuses avec des avantages comme l’abondance, de toute Actuellement, on assiste à un regain d’intérêt pour les installations utilisantl’absence l’énergie solaire, 1.1.!Introduction Actuellement, on assiste à un regain d’intérêt pour les installations utilisant l’énergie solaire, 3.1.2. pollution etdes la sur disponibilité en plus ou moins grandes quantités tout point dude globe terrestre. surtout pour les Définitions applications des sites isolés. L’augmentation du coût énergies classiques d’une part, et laenlimitation leurs ressources surtout pour les font applications des on sitesassiste isolés. Actuellement, à un regain d’intérêt pour les utilisant l’énergie solaire, d’autre part, que sur l’énergie photovoltaïque devient de installations plus en plus une solution parmi les

1.2.!Dénergétiques éfinitions options avec avantages comme l’abondance, l’absence de toute surtoutprometteuses pour les applications sur des des sites isolés. pollution et la disponibilité en plus ou moins grandes quantités en tout point du globe terrestre. La cellule photovoltaïque est base qui permet de convertir utilisant l’énergiel’énergie lumineuse en Actuellement, on assiste à unl’unité regainde d’intérêt pour les installations solaire, 1.2.!Définitions La cellule photovoltaïque est l’unité sur de base quisites permetisolés. de convertir l’énergie lumineuse en surtout pour les applications des énergie électrique.

La cellule photovoltaïque est l’unité de base qui permet de convertir l’énergie lumineuse en 1.2.!Définitions énergie électrique (Figure 3.1).

La cellule photovoltaïque est l’unité de base qui permet de convertir l’énergie lumineuse en énergie électrique. Un panneau photovoltaïque est formé d’un assemblage de cellules photovoltaïques. Parfois, 1.2.! Définitions énergie électrique. Un panneau photovoltaïque est formé d’un assemblage de cellules photovoltaïques. Parfois, L a c e llule pho to vo ltaïque est l’unité de base qui (Figure permet3.2). de convertir l’énergie lumineuse en les sont aussi aussi appelés modules photovoltaïques Unpanneaux panneau sont photovoltaïque est formé d’un assemblage de cellules Parfois, photovoltaïques. Parfois, lesénergie panneaux appelés modules photovoltaïques. Un panneau photovoltaïque est formé d’un photovoltaïques. assemblage de cellules électrique. les panneaux sont aussi appelés modules photovoltaïques. lesto panneaux sont aussi appelés sur modules photovoltaïques. Un panneregroupe au pho vo ltaïque est formé d’un cellules Parfois, Lorsqu’on regroupe plusieurs panneaux unassemblage mêmemême site,de on obtient un champ Lorsqu’on plusieurs panneaux sur un site, onphotovoltaïques. obtient un champ les panneaux sont aussi appelés modules photovoltaïques. Lorsqu’on regroupe plusieurs panneaux sur obtient un même site, on obtient un champ Lorsqu’on regroupe plusieurs panneaux sur un même site, on un champ photovoltaïque. photovoltaïque (Figure 3.3). Lorsqu’on regroupe plusieurs panneaux sur un même site, on obtient un champ photovoltaïque. photovoltaïque. photovoltaïque.

!

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Figure)21I module)PV)

Figure)20I cellule)PV)

Figure)20Icellule)PV)

Figure)21Imodule)PV) Figure)21Imodule)PV)

Figure)22I champ)PV)

Figure)22Ichamp)PV) Figure)22Ichamp)PV) Figure 3.2: Module PV Figure 3.1: Module PV Figure 3.3: Module PVde fonctionnement 1.3.! Principe Figure)21Imodule)PV) Figure)20Icellule)PV) Figure)22Ichamp)PV) Principesolaire de fonctionnement 1.3.!Principe de1.3.! fonctionnement Transformer le rayonnement en électricité à l’aide d’une cellule photovoltaïque. 3.1.3. Principe de fonctionnement lesolaire rayonnement solaire en électricité à l’aide d’une cellulephotovoltaïque. photovoltaïque. 1.3.!Principe deTransformer fonctionnement Transformer le rayonnement en électricité à l’aide d’une cellule

!

Figure)20Icellule)PV)

Transformer lele rayonnement solaire en électricité à l’aide d’une celluled’une photovoltaïque. Transformer rayonnement solaire en électricité à l’aide cellule photovoltaïque.

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Figure)23I principe)de)fonctionnement

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Figure)23Iprincipe)de)fonctionnement

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Figure)23Iprincipe)de)fonctionnement

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20! Figure 3.4: Principe de fonctionnement

!

Figure)23Iprincipe)de)fonctionnement

22 20! !

20! !

!

!

Il existe plusieurs types des cellules solaires Il existe plusieurs types des cellules solaires

Comparaison des trois principales technologies de capteurs : Comparaison des trois principales technologies de capteurs : Technologie Monocristallin Polycristallin Technologie Monocristallin Polycristallin

Amorphe Amorphe

Cellule et module Cellule et module

Très bon rendement : Bon rendement : Rendement faible : Très bon rendement : Bon rendement : Rendement faible : 14 à 20 %. 11 à 15 %. 5 à 9 %. 14 à 20 %. 11 à 15 %. 5 à 9 %. Durée Durée de vie :de vie : DuréeDurée de viede : vie : DuréeDurée de viede: vie : Importante (30 ans) Importante (30 ans) importante (20 ans) Importante (30 ans) Importante (30 ans) AssezAssez importante (20 ans) Coût deCoût fabrication : Coût de fabrication : Coût de fabrication : de fabrication : Coût de fabrication : Coût de fabrication : Élevé. Élevé. Peu onéreux par rapport aux Meilleur marché que les Meilleur marché que les Peu onéreux par rapport aux autres technologies Puissance : Panneaux monocristallins Puissance : Panneaux monocristallins autres technologies 2 Puissance : 100 à 150 Wc/m . 2 Puissance : Puissance : 2 100 à 150 Wc/m . Puissance : 2 50 Wc/m . 2. 7 m2/kWc. 100 Wc/m . 2 2 50 Wc/m 7 m /kWc. 100 Wc/m . 2 16 m /kWc. 2 8 m2/kWc. 16 m /kWc. 8 m2/kWc. -Fonctionnement correct -Fonctionnement correct avec un éclairement faible.faible. -Rendement faible sous un avec un éclairement -Rendement faible sous un -Rendement faible sous un -Rendement faible sous un faible faible éclairement. faible éclairement. éclairement. faible éclairement. -Peu sensible aux aux -Peu sensible températures élevées. -Perte -Perte de rendement avec avec températures élevées. -Perte de rendement avec avec de rendement -Perte de rendement l’élévation de la l’élévation de la l’élévation de la l’élévation de la -Utilisables en panneaux -Utilisables en panneaux température. température. température. température. souples. souples. Caractéristiques Caractéristiques : élaborés à -Fabrication : élaborés à -Fabrication : élaborés à-Surface de panneaux plus -Fabrication : élaborés à-Fabrication -Surface de panneaux plus partir de silicium de qualité partir d’un bloc de silicium partir de silicium de qualité partir d’un bloc de silicium importante que pour importante que les pour les électronique qui en se fondu qui s’est en fondu quisolidifié s’est solidifié en électronique qui en se autresautres panneaux au silicium. panneaux au silicium. refroidissant forme plusieurs formantformant un seulun cristal refroidissant forme seul cristal cristaux. plusieurs cristaux. -Rendement faiblefaible en plein -Rendement en plein -Couleur bleue uniforme. soleil.soleil. -Couleur bleue uniforme. -Ces cellules sont bleues, -Ces cellules sont bleues, mais non : on : on maisuniforme non uniforme -Performances diminuant -Performances diminuant distingue des motifs créés créés distingue des motifs avec le temps. avec le temps. par lespar différents cristaux. les différents cristaux.

Part de marché Part de marché

-Fabrication : couches très très -Fabrication : couches minces de silicium qui sont minces de silicium qui sont appliquées sur dusur verre, du du appliquées du verre, plastique souplesouple ou duou du plastique métal,métal, par unpar procédé de de un procédé vaporisation sous vide. vaporisation sous vide. 43 % 47 % 10 % 43 % 47 % 10 % Tableau 3.1: Comparatifs des différentes technologies Tableau 1-comparatifs des différentes technologies

23

20

3.2. Généralités sur les groupes électrogènes 3.2.1.

Principe de fonctionnement

Un groupe électrogène est un dispositif autonome capable de produire de l’électricité. La plupart des groupes sont constitués d’un moteur thermique qui actionne un alternateur. Sa puissance est donnée en kVA. Les groupes électrogènes sont souvent utilisés dans les zones que le réseau de distribution électrique ne dessert pas ou comme source de secours lors d’une coupure d’alimentation électrique. Il représente pour l’installation une sorte de sécurité et source de remplacement en cas de défaillance des deux autres sources, si un black-out ou coupure générale se produit, il est nécessaire d’assurer l’alimentation des importants équipements.

3.2.2.

Types de fonctionnement du groupe électrogène

Le groupe électrogène peut avoir deux types de fonctionnement possibles selon son usage.

 Les groupes mobiles Les groupes mobiles nécessitent d'être le plus compact possible et proposent des puissances domestiques (1 à 6 kW pour les portatifs) jusqu'à 10 kW maximum pour les déplaçables dans des tensions de courant standard 230 V monophasé et 400 V triphasé.

 Les groupes fixes Les groupes fixes peuvent être imposants pour proposer des tensions élevées, des puissances beaucoup plus importantes et embarquer des systèmes plus poussés. On appréciera notamment le réchauffage permanent du moteur pour pouvoir démarrer à pleine puissance dès la mise en route sans délai de mise en température du moteur thermique, ainsi que le démarrage automatique avec une détection de panne secteur.

3.2.3.

Composantes du groupe électrogène

Le groupe électrogène est constitué de trois grandes parties :

-

Un moteur thermique, fonctionnant au diesel, de forte puissance Un alternateur entrainé par le moteur Un coffret de commande

3.2.4.

Caractéristiques essentielles d’un groupe électrogène

Les caractéristiques essentielles d’un groupe électrogène sont :

-

Fréquence : La fréquence des groupes électrogènes se calcule en Hertz. Les machines que l’on trouve principalement sont des groupes de 50/60 Hertz.

24

-

Puissance : Le Kilowatt (kW) et le Kilovolt ampères (KVA) sont les deux unités utilisées pour mesurer la puissance d’un groupe électrogène. La mesure en KVA représente la puissance apparente de notre appareil. La puissance en KW quant à elle est variable en fonction du facteur de puissance de notre appareil.

-

Options : Les groupes électrogènes peuvent être capotés et insonorisé pour qu’ils soient silencieux, ce sont souvent des appareils demandés par des hôpitaux ou autres organismes pour lesquels le calme à toute son importance. Ils peuvent être équipés de cheminée pour les échappements, montés sur châssis pour éviter le contact direct avec le sol dans certains endroits, munis d’une armoire électrique intégrée ou séparée et d’un démarreur automatique en cas de coupure électrique par exemple.

-

Consommation horaire : La consommation d’un groupe électrogène peut être évaluée sur l’ensemble de sa plage de puissance et pour diverses valeurs de sa puissance nominale.

-

Tension : s’exprime en volt on trouve généralement deux type de sortie monophasé ou triphasé, ainsi que deux type de tension simple (phase et neutre) et composer (phase et phase).

3.3. Généralité sur les Batteries solaires 3.3.1.

Introduction

Les batteries solaires stockent l'énergie produite par les panneaux photovoltaïques afin d’assurer l'alimentation électrique en toutes circonstances (jour ou nuit, ciel dégagé ou couvert). Une batterie utilisée avec des panneaux solaires ou une éolienne est une batterie à décharge lente (appelée aussi batterie solaire). Ces batteries sont spécifiquement conçues pour les applications solaires ou éoliennes. Elles n'ont pas les mêmes caractéristiques qu'une batterie de voiture par exemple, elles se déchargent plus progressivement et supportent mieux les décharges fréquentes peu profondes. Vous pouvez brancher une batterie solaire directement sur un panneau solaire, mais vous risquez d'endommager la batterie si son niveau de charge dépasse les 90%. C'est pour cela qu'il est vivement recommandé d'installer un régulateur solaire entre le panneau solaire photovoltaïque et la/les batteries solaires. Le cyclage indique la durée de vie de la batterie solaire. Les batteries solaires de qualité ont une durée de vie de plus de 500 cycles, soit de 7 ans jusqu'à 15 ans. Les principales utilisations d'une batterie solaire sont : installation solaire en site isolé, camping-car, caravaning, nautisme.

3.3.2.

Différents types de batteries

Batteries aux plombs Les batteries au plomb avec un électrolyte gélifié. Elles ont l’avantage d’être sans entretien, facilement manipulable (pas de fuite) avec une stabilité parfaitement contrôlée par le fabricant. Elles ont les inconvénients d’être plus chères et d’avoir une durée de vie plus courte. Elles fournissent en général environ 400 cycles à 80 % de décharge. Ils ont l’inconvénient d’être de faible tension puisqu’ils ne disposent pas d’une gamme avec une tension égale a 24V pour des capacité supérieur ou égale à 200Ah 25

Batteries au nickel On y trouve les batteries NiMH (nickel métal hydrure) qui ont quasiment remplacé les NiCd (nickel cadmium) qui posaient des problèmes de recyclage du cadmium. Les NiMH ont une grande densité énergétique et peuvent être complètement déchargée sans porter préjudice à leur durée de vie.

Elles ont l’inconvénient d’être de faible capacité, ce qui en fait des accumulateurs plutôt l’inconvénient d’être de faible capacité, ce dépasse qui en fait accumulateurs plutôt EllesElles ontà ont l’inconvénient d’être deportables faible capacité, ce qui en fait des des accumulateurs plutôt destinés alimenter des appareils où l’autonomie rarement quelques heures. destinés à alimenter des appareils portables où l’autonomie dépasse rarement quelques heures. destinés à alimenter des appareils portables où l’autonomie dépasse rarement quelques heures. Elles fournissent en général entre 500 et 700 cycles à 80 % de décharge. fournissent en général et 700 cycles de décharge. EllesElles fournissent en général entreentre 500 500 et 700 cycles à 80à%80de%décharge. Batteries au Lithium Batteries au L ithium Batteries au Lithium Lithium-métal, dangereuses et explosives, lithium-ions, stables avec la densité énergétique la Lithium-métal, dangereuses et explosives, lithium-ions, stables la densité énergétique plus élevée du marché, lithium-Polymère, technologie sèche prometteuse. Lithium-métal, dangereuses et explosives, lithium-ions, stables avecavec la densité énergétique la la plus élevée du marché, lithium-Polymère, technologie sèche prometteuse. plus élevée marché,aux lithium-Polymère, technologie portables sèche prometteuse. Elles sont du réservées systèmes photovoltaïques où leur grande capacité de Elles sont réservées aux systèmes photovoltaïques portables où leur grande capacité décharge (six fois mieux que le plomb étanche) est leur grand intérêt. Elles sont réservées aux systèmes photovoltaïques portables où leur grande capacité de de décharge (six fois mieux que le plomb étanche) est leur grand intérêt. décharge fois mieux que lemais plomb étanche) est leur intérêt. Leur prix (six est encore prohibitif elles fournissent engrand général, environ 1 300 cycles à 100 % Leur prix est encore prohibitif mais elles fournissent en général, environ 1 300 cycles de décharge. Cette technologie très jeune, est tout de même prometteuse en développement Leur prix est encore prohibitif mais elles fournissent en général, environ 1et300 cycles à 100à 100 % % de décharge. Cette technologie jeune, est tout de même prometteuse en développement constant. de décharge. Cette technologie très très jeune, est tout de même prometteuse et enetdéveloppement constant. constant.

4.2. L'avantage / désavantage de 12, 24, 48 volts 4.2. L'avantage / désavantage de 12, 24, 48 volts

Une batterie deAvantage tension plus peut-être plus efficace, envolts raison de câbles plus petits qui 3.3.3. etélevée désavantage de 12, 24, 48 Une batterie de tension plus élevée peut-être plus efficace, plus peuvent conduire à moins de courant, moins de chute de tensionenetraison moinsde decâbles chaleur. Enpetits plus, qui Une batterie de tension plus élevée peut-être plus efficace, en raison de câbles plus petits quiplus, peuvent de conduire moins de courant, moins de plusieurs chute de tension moins chaleur. En les batteries tensionà plus élevée ont typiquement batterieseten série de pour augmenter peuvent conduire à tension moins de de chute deplusieurs tension et moins de En plus, les batteries plus élevéemoins ont batteries en chaleur. sérievos pour augmenter la tension ; Celadeaugmente lacourant, quantité de typiquement cycles de charge et de décharge que batteries les batteries de; tension plus les élevée typiquement plusieurs batteries sérieutilisées pour la tension Cela augmente la ont quantité de cycles de sont charge et deen décharge queaugmenter vos peuvent gérer. Cependant, batteries à basse tension généralement pourbatteries des la tension ; Cela augmente la quantité de cycles de charge et de décharge que vos batteries peuvent gérer. Cependant, les batteries à basse tension sont généralement utilisées pour systèmes plus petits et ces batteries peuvent être moins efficaces et consommer plus de courant des peuvent gérer. Cependant, les batteries batteries à basse être tension sont généralement utiliséesplus pour systèmes plus petits età ces moins efficaces et consommer de des courant continu que les systèmes tension plus peuvent élevée. systèmes plus petits et ces batteries peuvent être moins efficaces et consommer plus de courant continu que les systèmes à tension plus élevée.

4.3.que Associations batteries continu les systèmesdes à tension plus élevée.

4.3. Associations des batteries

Pour déterminer la tension de stockage de l'énergie solaire : 12V, 24V ou 48V. La règle pour Pour déterminer la tension deutilisez stockage de l'énergie solaire : 12V, 24V une ou 48V. La élevée, règle pour 3.3.4. Associations des batteries cela est assez simple : plus vous d'énergie, plus vous devez utiliser tension cela est assez les simple : plus vous utilisez qui d'énergie, plus vous devez utiliser tension élevée, afin de diminuer déperditions d'énergie, surviennent l'énergie estune transportée ou Pourafin déterminer la tension de stockage de l'énergie solaire : quand 12V,quand 24V ou 48V. La règle pour de diminuer les déperditions d'énergie, qui surviennent l'énergie est transportée ou stockée. On associe les batteries en série pour obtenir des tensions multiples de 12 Volts (24V, celastockée. est assezOn simple : plus vous utilisez d'énergie, plus vous devez utiliser une tension élevée, associe les batteries en série pour obtenir des tensions multiples de 12 Volts (24V, 48V) et diminuer en parallèle pour augmenter la capacité. afin48V) de les déperditions d'énergie, qui surviennent quand l'énergie est transportée ou et en parallèle pour augmenter la capacité.

stockée. On associe les batteries en parallèle pour augmenter la capacité Figure 3.5 et en série pour obtenir des tensions multiples de 12 Volts (24V, 48V) Figure 3.6.

Figure 3.5: Association en parallèle de deux batteries 12 Volts / 100 Ah

Figure 3.6: Association en série de deux batteries 12 Volts / 100 Ah

Figure 24-association en série de deux batteries 12 Figure 25-association en parallèle de deux batteries Volts / 100 Ah de deux batteries 12 Figure 24-association en série 12 Volts /en 100 Ah Figure 25-association parallèle de deux batteries 26 Volts / 100 Ah 12 Volts / 100 Ah

23

3.4. Synthèse sur l’onduleur multifonctionnel intelligent 3.4.1.

Présentation a. Onduleur

Un onduleur prend une alimentation en courant continu DC (à partir d'une batterie ou d’un panneau solaire, par exemple) et le convertit en courant alternatif (AC) pour le fonctionnement des équipements électroniques et des appareils. b. La différence entre l'onduleur et ce qu'on appelle UPS Un UPS comprend généralement l'onduleur, la batterie et le chargeur de batterie dans une unité autonome. Cependant, il existe des UPS qui utilisent des batteries externes Les UPS peuvent également communiquer avec l'équipement qu'ils alimentent, ce qui permet à l'équipement de savoir qu'il fonctionne en mode veille, lui donnant un avertissement d'arrêt. Généralement, les simples onduleurs ne disposent pas de cette communication. c. Comment choisir la puissance de l'onduleur D’abord, calculer le besoin énergétique de tous les appareils, puis retenez l’onduleur qui correspond à la puissance immédiatement plus grande. Certains appareils, tels que les réfrigérateurs et les micro-ondes, demandent une surtension. Quelques onduleurs sont conçus pour alimenter de telles surtensions, mais comme chaque appareil a ses propres exigences, vous aurez parfois besoin d'un onduleur plus grand que vous ne le pensez. a. Onduleur multifonctionnel intelligent C’est une nouvelle génération d'onduleur adapté aux énergies renouvelables, notamment aux installations hybride solaires PV/diesel. Il permet d'orienter l’énergie en fonction de la consommation. Il effectue un arbitrage entre stockage et consommation de l’énergie en provenance des panneaux solaires ou des groupes électrogènes quand c'est nécessaire pour une meilleure gestion d’électricité. Ceci est possible grâce à la combinaison d’un onduleur solaire multifonctionnel avec un système électronique de contrôle dynamique de puissance intelligence (C.D.P). Il permet la gestion des sources d’une façon optimale selon l’irradiation et la consommation.

3.4.2.

Différents types d’onduleurs multifonctionnels

Onduleur Off Grid : Fait référence à un onduleur qui n'est pas connecté au réseau d'électricité. L'électricité que vous consommez provient uniquement de l'énergie générée par le biais des PV. Ces types de systèmes stockent le surplus d'énergie dans les batteries. Avec la possibilité de coupler à un groupe électrogène. Onduleur On Grid : (lié au réseau) avec possibilité de vendre l'énergie ou l’excédent. Absence de de stockage, Dans ce cas Il y a une nécessité d'avoir la norme de protection et découplage VDE 0126.1. Onduleur Hybride : Il fonctionne donc sur un parc de batteries mais aussi injecter dans le réseau comme l’onduleur on Grid C’est la grande spécificité des onduleurs hybrides. Cette double fonctionnalité permet une meilleure gestion de l'énergie. Avec une intelligence intégrer il pourra se basculer entre plusieurs modes (off Grid, on Grid, hybride).

27

3.4.3.

Différentes fonctions intégrer dans un onduleur multifonctionnel

Onduleur multifonctionnel intelligent Système de control dynamique de puissance intelligent CDP

DC Régulateur/contrôleur de charge solaire

Onduleur multifonctionnel DC

MPPT (1,2,… nombre de Tracker ‘string’)

Onduleur bidirectionnel Transformateur d’isolation galvanique (intégré ou séparé)

AC

DC

AC

Redresseur AC/DC lie a un chargeur PWM (Protection des batteries)

Onduleur hybride DC

Obligatoire

Onduleur On Grid (réseau) Onduleur Off Grid

AC

DC Généralement il a un chargeur solaire DC/DC intégré pour contrôler la charger, la décharge et protéger les batteries. Il y’a des types de chargeur DC/DC qui sont équiper avec la technologie MPPT/PWM.

-

-

Onduleur bidirectionnel permet de convertir le courant dans les deux sens (AC/DC ou DC/AC) Ceci est possible grâce à un redresseur intégrer dans un onduleur, ce redresseur également appelé convertisseur alternatif/continu, qui est un convertisseur destiné à alimenter une charge qui nécessite une tension ou un courant continu à partir d'une source alternative Le redresseur utiliser dans un onduleur est lie à un régulateur/chargeur PWM pour charger les batteries d’une façon à prolonger leur durée de vie.

Avec le transformateur d’isolation galvanique, le circuit électrique avant et après l’onduleur n’est pas connecté physiquement mais via un champ électromagnétique. Ce qui a comme effet d’augmenter la fiabilité de la protection. Les pics de tension et les perturbations ne peuvent pas passer dans le transformateur d’isolation galvanique.

Remarque :

-

Un système hybride est un système multi-source incluent ou non un onduleur hybride Un onduleur hybride intègre les deux fonctionnalité off-Grid et On-Grid

28

4.

CHAPITRE 4

Dimensionnement et configuration du prototype hybride 13 kVA V.

Dimensionnement et configuration du prototype hybride 13 KVA

1. Choix du groupe électrogènediesel diesel 4.1. Choix du groupe électrogène La technologie disponible au parc du matériel DRON Maroc d’une puissance nominale égale La technologie disponible au parc du matériel DRON Maroc d’une puissance nominale égale 13KVA est du marque ATLAS COPCO Type QAS 14 KD. 13kVA est du marque ATLAS COPCO Type QAS 14 KD. Legroupe groupeélectrogène électrogènemobile mobilededemarque marqueATLAS ATLASCOPCO COPCOestestalimenté alimentéparparununmoteur moteur diesel. Le diesel. Detype typeQAS QAS14 14KD, KD,cecegroupe groupeélectrogène électrogènedispose disposed'un d'unréservoir réservoirdede115 115litres litrespour pourune une De autonomiededefonctionnement fonctionnementd'environ d'environ3333heures. heures. autonomie Conçupour pourdes desapplications applicationsmobiles mobilesenenextérieur extérieuretetpour pourdes desdéplacements déplacements fréquents, groupe Conçu fréquents, cece groupe électrogènepeut peutêtre êtreutilisé utilisédans dansdes desenvironnements environnementssensibles sensiblesauaubruit bruitcomme commelesles hôpitaux, électrogène hôpitaux, lesécoles écolesetetles leszones zonesd'habitation d'habitationcar carson sonniveau niveausonore sonoreà à7 7mètres mètresn'est n'est que (A). les que dede 6161 dBdB (A).

Figure 26-groupe électrogène13kVA 13KVA ATLAS Type QASQAS 14 KD14 KD Figure 4.1: Groupe électrogène ATLASCOPCO COPCO Type

Puissance continue KVA/KW

Puissance continue KVA/KW

Tension (Volt) Intensité cos phi 0,8 Tensionà (Volt) Fréquence I ntensité diesel à cos phi 0,8 Régulation Capacité du réservoir

Fréquence

Autonomie Panneaux de prise Régulation diesel Dimension (LxlxHt en m)

Capacité du réservoir

13 / 10,4

13 / 10,4

400 tri + neutre 18,6 400Ampères tri + neutre 50/60 Hertz 18,6 Ampères Mécanique 115L

50/60 Hertz

33 heures 1x32 A Tétra - 1x16A Tétra - 1x16A mono 220V Mécanique 1,78x0,85x1,17

115L

Poids en ordre de marche Démarrage automatique Autonomie Consommation à 4/4 de charge

766 kg Oui 33 heures 3,5L/h

Panneaux de prise Section des câbles de puissance

1x32mm² A Tétra - 1x16A Tétra - 1x16A mono 220V 5G10 pour 25m

du GE-Atlas COPCO 13kVA Dimension (LxlxHtTableau en m) 4.1: Caractéristiques1,78x0,85x1,17

Poids en ordre de marche

29766 kg

Démarrage automatique

Oui

Consommation à 4/4 de charge

3,5L/h

4.2. Dimensionnement des panneaux photovoltaïques 4.2.1.

Calcul du besoin électrique

La définition du besoin électrique est un travail préalable important impactant le dimensionnement du champ photovoltaïque et du parc de batteries. Une sous-estimation du besoin électrique provoquera des défauts de fonctionnement (coupure électrique, vieillissement prématuré des batteries), alors que sa surévaluation aura pour effet d'augmenter considérablement le coût de l'installation. Il convient dans un premier temps d’effectuer un inventaire des équipements consommateurs d’électricité. Ceux-ci sont divers et variés (Eclairage, Equipements courants à faible puissance électrique, Equipements courants à forte puissance électrique). Calculer les besoins électriques consiste à calculer l’énergie électrique journalière consommée par les usagers. Ainsi, les besoins électriques s’exprimeront en Wh/jour (ou kWh/jour). La méthodologie est la suivante :

-

D’abord, il convient d’identifier l’ensemble des appareils électriques qui seront alimentés par l’installation photovoltaïque autonome. Pour chacun de ces appareils, la puissance nominale de fonctionnement doit être identifiée. Pour cela, on pourra s'appuyer sur des mesures directement sur site, ou bien les indications inscrites sur les fiches techniques/signalétiques des appareils. En dernier recours, si aucune information n'est disponible, on pourra effectuer une approximation de la puissance électrique de l'appareil en s'inspirant de l'inventaire réalisé précédemment.

-

Ensuite, une estimation de la durée d’utilisation journalière devra être effectuée. En ce sens, il est primordial de connaître les habitudes des usagers (car ce sont bien eux qui utilisent, à leur guise, les appareils consommateurs d'énergie).

-

Le produit de la puissance électrique (en W) par le temps d’utilisation (en h) indiquera l’énergie journalière consommée (en Wh) par l’appareil considéré. Dans le domaine de l’électricité, il est d’usage d’utiliser le W et le Wh comme unités de mesure respectivement de la puissance et de l’énergie électriques.

-

Enfin, la somme des énergies journalières calculées donnera une évaluation globale des besoins électriques du bâtiment.

Cette méthodologie peut s'effectuer facilement grâce à un tableau. L’équipe de projet a décidé de choisir une charge d’ordre 13kVA fonctionnant pendant 4h par jour 𝐄𝐛𝐞𝐬𝐨𝐢𝐧 = 𝟎. 𝟖 × 𝟏𝟑 × 𝟒 = 𝟒𝟏. 𝟔 (𝐤𝐖𝐡/𝐣)

30

4.2.2.

Evaluation du gisement solaire local

a. Orientation Notre prototype sera testé avec un banc de charge dans le dépôt de la société DRON Maroc situé dans les environs de la zone industriel Nouaceur.

A ce site, qui se positionne dans l’hémisphère nord, l’orientation plein sud est la meilleure orientation possible pour un champ PV photovoltaïque.

Latitude : 33.405741° Longitude : -7.548306°

Figure 4.2: Localisation du site DRON Maroc

b. Angle d'inclinaison optimale des modules PV L’inclinaison optimale s’obtient une fois le mois le plus proche de la moyenne annuel d’ensoleillément est défini, en additionnant le chiffre correspondant a ce mois dans le tableau 4.2 a la latitude du lieu où se trouve votre installation : Jan

Fev

Mar

Avr

Mai

Jui

Juil

Août

Sept

Oct

Nov

Dec

+13°

+7°

0°

-7°

-13°

-20°

-13°

-7°

0°

+7°

+13°

+20°

Tableau 4.2: les chiffres normatifs pour le calcule d’inclinaison optimale

Figure 4.3: Irradiation moyenne journalière a Nouaceur (ref-GuidenR)

Pour la position de Nouaceur Casablanca l’inclinaison optimal est 33,4° (33,4+0=53,4°) 31

4.2.3. 4.2.3.1.

Dimensionnement du champ photovoltaïque Détermination du gisement solaire

Les 3 données précédentes vont nous permettre de déterminer le gisement solaire du site. Pour ce faire, nous utilisons les données depuis l’année 1994 à 2014 de L'Agence marocaine pour l'énergie solaire (MASEN) disponibles sur leur site internet https://solaratlas.masen.ma/. Après avoir indiqué la localisation (Nouaceur) ainsi que l'inclinaison (33°) et l'orientation (plein sud), nous obtenons les valeurs de l'irradiation solaire : Irradiation Horizontale Globale (Kwh/m²)( GHI)

1890

Irradiation Normale Directe (Kwh/m²)(DNI)

1856

Somme d'Irradiation Globale Inclinée (Kwh/m²)(GTI) 2121 (inclinaison: 30°, azimut: 180°) Température de l'air à 2 mètres (°C)( TEMP)

18.0

Production d'électricité (kWh/kWc)( PVOUT)

1668

Ratio de Performance (%)(PR)

78.7

Tableau 4.3: Somme moyennes annuelles à long terme MOIS JAN FEV MAR AVR MAI JUI JUIL AOUT SEPT OCT NOV DEC

GHI 93 110 155 180 207 222 233 212 167 132 96 83

DNI GTI TEMP PVOUT 130 139 12.3 114 131 149 12.9 120 154 183 14.9 146 162 188 16.1 149 172 198 18.7 155 190 204 21.4 158 195 220 23.1 167 183 215 23.6 164 158 189 22.0 146 142 169 20.4 133 124 138 16.4 112 123 129 13.6 106 Tableau 4.4: Moyenne mensuelle à long terme

Acronymes GHI : Somme mensuelle/annuelle d'Irradiation Globale Horizontale [kWh/m²] DNI : Somme mensuelle/annuelle d'Irradiation Normale Directe [kWh/m²] GTI : Somme mensuelle/annuelle d'Irradiation Globale Inclinée [kWh/m²] TEMP : Température moyenne journalière (24 heures) de l'air à 2 mètres [°C] PVOUT : Somme mensuelle de production d'électricité photovoltaïque [kWh/kWc] PR : Ratio de Performance [%]

32

PR 82.2 81.0 79.6 79.1 78.2 77.1 76.2 76.1 77.1 78.5 80.7 82.2

4.2.3.2.

Calcul de la puissance crête du champ photovoltaïque

A partir du calcul de la consommation journalière et des données d'irradiation solaire, nous pouvons calculer la puissance crête nécessaire au bon fonctionnement de l'installation photovoltaïque, mois par mois, en appliquant la formule suivante : 𝐏𝐜 ≥ Pc : Ebesoin : Pi : Ej : PR :

𝐄𝐛𝐞𝐬𝐨𝐢𝐧 × 𝐏𝐢 𝐄𝐣 × 𝐏𝐑

Puissance crête du champ photovoltaïque (kWc) Energie journalière consommée (kWh/jour) Puissance d’éclairement aux conditions STC (1 kW/m²) Energie solaire journalier (kWh/m²/jour) Ratio de performance

MOIS GTI EJ PR PI EBESOIN PC (KWC) JAN 139 4,4 0,822 1 41,6 11,50 FEV 149 5,2 0,81 1 41,6 9,876 MAR 183 5,9 0,796 1 41,6 8,857 AVR 188 6,2 0,791 1 41,6 8,482 MAI 198 6,3 0,782 1 41,6 8,443 JUI 204 6,8 0,771 1 41,6 7,934 JUIL 220 7 0,762 1 41,6 7,799 AOUT 215 6,9 0,761 1 41,6 7,922 SEPT 189 5,6 0,771 1 41,6 9,634 OCT 169 5,4 0,785 1 41,6 9,813 NOV 138 4,6 0,807 1 41,6 11,20 DEC 129 4,1 0,822 1 41,6 12,34 TOTAL 113.8173 MOYEN 5,7 9.484776 MENSUEL Tableau 4.5: Evolution de le puissance crête nécessaire au bon fonctionnement de l'installation

On constate qu'une puissance crête de 11.5 kWc est suffisante pour assurer les besoins électriques pendant les mois de Janvier à Novembre (92% de l'année). Par contre, durant le mois de décembre, la puissance crête nécessaire est de 12.34 kWc. Avec cette puissance, on couvrirait la totalité des besoins du site. Néanmoins, une telle puissance est surdimensionnée pour le reste de l'année. On va mettre les panneaux pour assurer un minimum de 45% de la charge, ceci est pour diminuer la consommation du gasoil par le groupe électrogène diesel. De ce fait la puissance crête du champ photovoltaïque doit être supérieur ou égale à 5.175kWc

4.2.3.3.

Choix & Dimensions des modules photovoltaïques

Le choix des modules photovoltaïques dépend dans un premier temps, de la technologie du régulateur, et dans un deuxième temps de la tension du système (à savoir la tension du parc de batteries).

33

Le diagramme suivant indique le raisonnement à suivre pour le choix des modules photovoltaïques : Tous les modules photovoltaïques peuvent être installés

Régulateur avec MPPT

UBatterie =12V Choisir des modules à 36 cellules en constituant des chaînes d'un seul module

Tous les modules photovoltaïques

UBatterie =24V Choisir des modules à 72 cellules en constituant des chaînes d'un seul module OU Choisir des modules à 36 cellules en constituant des chaînes de 2 modules en série. UBatterie =48V Choisir des modules à 72 cellules en constituant des chaînes de 2 modules en série OU Choisir des modules à 36 cellules en constituant des chaînes de 4 modules en série.

Choix des modules photovoltaïques en fonction de la tension du parc de batteries

Dans notre cas, nous choisissons un onduleur multifonctionnel disposant de la fonction MPPT intégrer ou externe. En conséquence, il n'y a pas de contrainte vis-à-vis du choix des modules photovoltaïques (et notamment son nombre de cellules). Nous choisissons, en l'occurrence, un module photovoltaïque présent sur le marché de marque Jinko Solar série Eagle 72P 330w. La fiche technique nous indique les Caractéristiques électriques suivants : Puissance nominal Pmpp(W)

330Wp

Tension à la puissance Vmpp(V )

37.8V

Courant à la puissance max Impp(A)

8.74A

Tension en circuit ouvert Voc(V )

46.9V

Courant de court-circuit IscSTC(A)

9.14A

Tension Maximale du Système

1000VDC (IEC)

Caractéristiques Fusibles en Série

20A

Dimension d’un module (h*L*l) mm

(40*1956*992)

Tableau 4.6: Caractéristique électrique de Jinko Solar Eagle 72P 330Wc

Le document de l'annexe 1 illustre le DataSheet des panneaux photovoltaïques de la gamme Jinko Solar série Eagle 72P. Nous notons également que la puissance crête d'un module est de 330 Wc. Par conséquent, il conviendra de mettre en place 16 modules pour atteindre la puissance crête recherchée (5,28 kWc). La puissance crête de l'installation sera alors exactement de 16 × 330 = 5280 Wc = 5,8 kWc. 34

4.3. Dimensionner le parc de batteries Le dimensionnement de la batterie consiste à effectuer les deux choix techniques suivants :  Choix de la tension de la batterie.  Choix de la capacité de la batterie. Il est à noter, et le lecteur pourra s’en rendre compte à travers ce rapport, que le dimensionnement de la batterie est indépendant du champ photovoltaïque.

4.3.1.

Détermination de la tension du parc de batteries

Le calcul de la tension du parc de batteries repose sur 2 contraintes :  Minimiser la chute de tension dans les câbles (contrainte de performance),  Éviter les échauffements des câbles (contrainte de sécurité),

4.3.1.1.

Minimiser la chute de tension

La première contrainte consiste à minimiser la chute de tension dans les câbles. En effet, un câble se comporte, dans la pratique, comme une résistance électrique ce qui induit une chute de tension entre les deux extrémités.

VA

I

R

VB

𝑼 = 𝑽𝑨 − 𝑽𝑩 Figure 4.4: Modélisation d'un câble

Notons ε la chute de tension, en %. Il convient qu'elle ne soit pas trop importante entre le lieu où est générée la tension (le parc de batteries) et le lieu où est délivrée cette tension (régulateur). Or, cette chute de tension dépend des paramètres suivants :  U : tension au départ des câbles, en l'occurrence dans ce cas précis, la tension du parc de batteries USys.  ρ : résistivité du matériau conducteur (cuivre ou aluminium) dans les conditions de température d’exploitation, exprimée en Ω.mm²/m.  L : Longueur des câbles, exprimée en m.  P est la puissance électrique traversant les câbles, exprimée en W.  S : Section des câbles, exprimée en mm². On peut alors démontrer que la chute de tension s'exprime de la façon suivante : 𝛆=

𝛒×𝟐×𝐋×𝐈 𝐒 × 𝐔𝐁𝐚𝐭𝐭

On peut, par suite, extraire la formule permettant d'exprimer la tension de la batterie : 𝐔𝐒𝐲𝐬 =

𝛒×𝟐×𝐋×𝐈 𝐒×𝛆

35

4.3.1.2.

Analyse de la formule de la tension de la batterie

 Le facteur 2 permet de prendre en compte les distances aller et retour du câble.  Plus la longueur L est importante, plus la tension du parc de batteries doit être élevée. On privilégiera donc une forte proximité entre le parc de batteries et l'onduleur. Notons que le régulateur ne devra néanmoins pas se situer à moins de 50 cm du parc de batteries pour des raisons de sécurité.  En augmentant la section la section des câbles, on peut se permettre de diminuer la tension du parc de batteries. On applique donc la formule : 𝐔𝐒𝐲𝐬 = √

𝛒×𝟐×𝐋×𝐏 𝐒×𝛆

Résistivité d'un conducteur : La résistivité du conducteur est une donnée du fabricant et dépend du matériau :  ρ = 1.851 × 10-8 Ωm pour un conducteur en cuivre  ρ = 2.941 × 10-8 Ωm pour un conducteur en aluminium Il est de coutume d’exprimer la résistivité d’un conducteur en Ω.mm²/m. Cette unité permet, lors du calcul des sections de câbles, d’exprimer les longueurs directement en mètre et les sections en mm².  ρ = 0.01851 Ω.mm²/m pour un conducteur en cuivre  ρ = 0.02941 Ω.mm²/m pour un conducteur en aluminium Avec : ρ : résistivité du matériau conducteur (cuivre ou aluminium) dans les conditions de température d’exploitation, exprimée en Ω.mm²/m.

Paramètre connu Nous utiliserons des câbles en cuivre, donc : ρ = 0.01851 Ω.mm²/m pour un conducteur en cuivre sous 20°C. Paramètre connu

2×L : Longueur aller-retour des câbles entre le parc de batteries et l'onduleur, Il convient d'évaluer la longueur L des câbles entre le exprimée en m. S : section des câble entre le parc batterie et l’onduleur 𝜀: chute de tension dans les câbles

parc de batteries et l'onduleur (min 50cm). L = 3m mètres. Paramètre inconnu La section des câble son inconnu à ce stade de calcule de ce fait on va limiter la section a 35mm Paramètre connu

La chute de tension dans les câbles DC son généralement limité à 0.03 (3%) P: puissance électrique traversant les câbles

Paramètre connu

Cette puissance égale à la puissance nominal de la charge 10,4Kw 36

De ce fait on trouve que USys=33,2V, donc on prendra une tension pour le parc batterie directement plus grande USys=48V. Le choix de la tension nominale d’un système peut être déterminer avec la disponibilité de matériels (Modules et récepteurs), niveaux de puissance, et l’énergie nécessaire Selon le type d’application.

Gamme de puissance crête (Wc)

Tension du système Batterie (V)

< 500 Wc

12Vdc

500Wc - 2KWc

24Vdc

>2KWc

48Vdc Tableau 4.7: Choix de de la tension du parc batterie f(Pc)

Ce qui confirme notre calcul.

4.3.2.

Choix de la batterie

Notre choix va se baser sur 5 critère essentiel pour minimiser le nombre de batterie et leur encombrement, la capacité, la tension, a la profondeur de décharge maximal de la batterie, la qualité ainsi que le cout à long terme. De ce fait nous avons mis le choix sur le « Gel Sealed Lead Acid Battery FCG Series 12V 250Ah » batterie plomb à cycle profond de la marque Must Solar. Caractéristique nécessaire pour le calcul (annexe 2) : Modèle

FCG12250

Tension Nominale (V)

Profondeur Maximal

12

80%

Capacité (Ah)

250/10HR

Les dimensions (mm) Longueur

Largeur

hauteur

Hauteur globale

520

268

220

225

Tableau 4.8: Caractéristique essentiel pour le dimensionnement

4.3.3.

Détermination de la capacité du parc de batteries

La capacité de stockage dont vous aurez besoin dépend essentiellement de 2 paramètres : l'énergie consommée par jour et l'autonomie de votre système, c'est-à-dire le nombre de jours qu'il devra pouvoir supporter sans soleil. 𝐄𝐛𝐞𝐬𝐨𝐢𝐧 = 𝟎. 𝟖 × 𝟏𝟑 × 𝟒 = 𝟒𝟏. 𝟔 𝐤𝐖𝐡/𝐣 37

Notre installation se trouve en région équatoriale, pendant la saison des pluies, il arrive que le temps soit couvert 2-3 jours à la suite. Des périodes de mauvais temps plus longue existent mais sont rares. Comme il s'agit d’une central hybride, l'alimentation peut être compenser de temps en temps par le groupe diesel. On choisit donc une autonomie faible : N=2 jours. Avec : 𝐂𝐬𝐲𝐬 =

𝐄𝐛𝐞𝐬𝐨𝐢𝐧 × 𝐍 𝐔𝐒𝐲𝐬 × 𝐃



𝐶S𝑦𝑠: Capacité nominale du système en Ampère-heure (Ah),



𝐸besoin: Energie à produire par jour (Wh/J).



N : Nombre de jours d’autonomie. Pour notre système il est de 2 jours en moyenne,



D : Profondeur de décharge maximale admissible par les batteries (0.8 pour les batteries notre batterie).

On arrive à : 𝐂𝐬𝐲𝐬 =

4.3.4.

𝟒𝟏. 𝟔 × 𝟏𝟎𝟎𝟎 × 𝟐 = 𝟐𝟏𝟔𝟔. 𝟔𝟔𝐀𝐡 𝟒𝟖 × 𝟎. 𝟖

Conception du parc batterie

Le nombre de batterie en série, en parallèle et totale sont calculé comme suivants : 𝐍𝐨𝐦𝐛𝐫𝐞 𝐝𝐞 𝐛𝐚𝐭𝐭𝐞𝐫𝐢𝐞 𝐞𝐧 𝐬é𝐫𝐢𝐞 = 𝐍𝐨𝐦𝐛𝐫𝐞 𝐝𝐞 𝐛𝐚𝐭𝐭𝐞𝐫𝐢𝐞 𝐞𝐧 𝐩𝐚𝐫𝐚𝐥𝐥è𝐥𝐞 =

𝑼𝑺𝒚𝒔 𝟒𝟖 = =𝟒 𝑼𝒃𝒂𝒕𝒕 𝟏𝟐

𝑪𝑺𝒚𝒔 𝟐𝟏𝟔𝟔. 𝟔𝟔 = =𝟗 𝑪𝒃𝒂𝒕𝒕 𝟐𝟓𝟎

Donc le nombre de batterie totale est : 𝐍𝐁𝐚𝐭𝐭 =

𝐔𝐒𝐲𝐬 𝐂𝐒𝐲𝐬 × = 𝟒 × 𝟗 = 𝟑𝟔 𝐔𝐛𝐚𝐭𝐭 𝐂𝐛𝐚𝐭𝐭



𝑁𝑏𝑎𝑡𝑡 : Le nombre des batteries



𝑈𝑠𝑦𝑠 : La tension du système (48V)



𝑈𝑏𝑎𝑡𝑡 : La tension de la batterie (12V)



𝐶𝑠𝑦𝑠 : La capacité de stockage du système (2166.66Ah)



𝐶𝑏𝑎𝑡𝑡 : La capacité d’une batterie (250Ah)

38

4.4. Choix et le dimensionnement de l’onduleur 4.4.1.

Choix de l’onduleur

a. Les caractéristiques principales  Puisque le groupe électrogène solaire doit fournir une puissance allons jusqu’à 13KVA a la charge alors, la composante principale qui est l’onduleur doit pouvoir fournir une puissance de sortie plus grande ou égale à 13KVA.  Suivant le domaine d’activité de l’entreprise et que les groups diesels son triphasé notre onduleur doit être triphasé.  L’onduleur devra être de type multifonctionnel intelligents ou d’utiliser un onduleur bidirectionnel intelligent avec un contrôleur de charge solaire MPPT ou MLI. L’intelligence est pour gérer les différentes sources électriques renouvelable et diesel  L’onduleur sera aussi off Grid puisqu’on n’a pas besoin d’injecter dans le réseau électrique.  Compatibilité avec les groupes diesel. b. La disponibilité dans le marché marocain. c. Les différentes solutions et les domaines d’utilisations que l’onduleur offre. d. Les services que le fournisseur et l’entreprise fabriquant offrent (garantis, manuel d’utilisation, maintenance, pièce de rechange...). e. L’onduleur le plus performant dans ces caractéristiques. En considérant tous les critères vus précédemment nous avons choisie la marque Opti-solar série SP5000 Brilliant 5KVA (annexe 3). Il s'agit d'un onduleur multifonctionnel off-Grid intelligent, combinant les fonctions d'onduleur, régulateur/chargeur solaire MPPT, et redresseur/chargeur de batterie pour offrir un soutien de puissance sans interruption avec une taille portative. Son écran LCD complet admet des options configurables par l'utilisateur, et un bouton a accès facile. Il introduit aussi une technologie qui permet de mettre 3 onduleurs en parallèle pour le fonctionnement triphasé et pour une puissance nominale de 15KVA. Le fournisseur sera la société Cleanenergy suite à sa position relationnelle et géographique proche à la nôtre. Ainsi on peut bien profiter de leur expertise sur le marché des installations d’énergie verte, et de la rapidité des interventions techniques.

39

Les fonctionnalités de SP5000 Brilliant :           

Onduleur sinusoïdal pur Chargeur solaire intégré : PWM / MPPT Plage de tension d'entrée sélectionnable pour les appareils ménagers et les ordinateurs personnels Courant de charge sélectionnable basé sur des applications Priorité d'entrée configurable AC / Solar Compatible avec le réseau électrique ou le groupe électrogène Redémarrage automatique en cas de reprise d'alimentation Protection contre les surcharges et les court-circuit (Protection de découplage Intégrer) Conception de chargeur de batterie intelligente pour des performances de batterie optimisées Fonction de démarrage à froid Application parallèle

Figure 4.6: Diagramme d'application d'opti-solar SP5000 Brilliant

Figure 4.5: Opération en parallèle pour une application en trois phases

Remarque :  

Un parc batterie en commun peut être utilisée en parallèle. On va se reporter au guide d'installation en parallèle pour les détails de câblage des applications triphasées. 40

4.4.2.

Configuration du champ PV

4.4.2.1.

La compatibilité en tension

D'après la sélection d'onduleur, la plage de tension est entre 60V et 115V et la tension des panneaux choisit est 46,9V. Ce qui fait : 

Tension MPP maximale admissible

Un onduleur est caractérisé par sa tension d'entrée maximale admissible U max,mpp. La tension à vide de la sortie des strings Uoc ne doit pas dépasser la tension d'entrée maximale du tracker MPP dans l’onduleur, sinon on pourra pas atteindre le point de fonctionnement maximale du string PV. Par ailleurs, comme la tension des modules PV s'ajoute lorsqu'on les branche en série, la valeur de Umax,mpp va donc déterminer le nombre maximum des modules en série. 𝛂𝐔 𝐊𝟏 = 𝟏 + × (𝐓𝐦𝐢𝐧 − 𝟐𝟓) 𝟏𝟎𝟎 𝟎, 𝟑𝟏 𝐊𝟏 = 𝟏 + × (𝟏𝟐, 𝟑 − 𝟐𝟓) 𝟏𝟎𝟎 𝐊 𝟏 = 𝟎. 𝟎𝟗𝟔𝟎𝟔𝟑 

αU : Coefficient de variation de la tension du module en température, en %/°C



Tmin : Température ambiante minimale du site d'installation, en °C 𝐔𝐦𝐚𝐱,𝐦𝐩𝐩 𝐍𝐬𝐦𝐚𝐱,𝐦𝐩𝐩 = 𝐏𝐄 [ ] 𝐕𝐦𝐩 × 𝐊 𝟏 𝟏𝟏𝟓 𝐍𝐬𝐦𝐚𝐱,𝐦𝐩𝐩 = 𝐏𝐄[ ] 𝟑𝟕, 𝟖 × 𝟎, 𝟗𝟔𝟎𝟔𝟑 𝐍𝐬𝐦𝐚𝐱,𝐦𝐩𝐩 = 𝟑



Nsmax,mpp : Le nombre maximum des panneaux PV en série



PE : Partie entière de la fraction



Vmp : Tension à vide d'un panneau



Umax,mpp : Tension d'entrée maximale admissible par le tracker



K1 : Facteur de correction de température 

Tension MPP minimale admissible

Un onduleur est caractérisé par sa tension d'entrée minimale admissible Umin,mpp. La tension à vide de la sortie des strings Uoc ne doit pas être inferieur a la tension d'entrée minimale du tracker MPP dans l’onduleur, sinon on pourra pas atteindre le point de fonctionnement maximale du string PV. Par ailleurs, comme la tension des modules PV s'ajoute lorsqu'on les branche en série, la valeur de Umin,mpp va donc déterminer le nombre minimale des modules en série. 41

𝛂𝐔 𝐊𝟐 = 𝟏 + × (𝐓𝐦𝐚𝐱 − 𝟐𝟓) 𝟏𝟎𝟎 𝟎, 𝟑𝟏 𝐊𝟐 = 𝟏 + × (𝟐𝟖. 𝟔 − 𝟐𝟓) 𝟏𝟎𝟎 𝐊 𝟐 = 𝟏. 𝟎𝟏𝟏𝟏𝟔 

αU : Coefficient de variation de la tension du module en température, en %/°C



Tmax : Température ambiante minimale du site d'installation, en °C 𝐔𝐦𝐢𝐧,𝐦𝐩𝐩 ] 𝐕𝐦𝐩 × 𝐊 𝟏 𝟔𝟎 𝐍𝐬𝐦𝐚𝐱,𝐦𝐩𝐩 = 𝐏𝐄[ ] 𝟑𝟕. 𝟖 × 𝟏, 𝟎𝟏𝟏 𝐍𝐬𝐦𝐚𝐱,𝐦𝐩𝐩 = 𝟏 𝐍𝐬𝐦𝐢𝐧,𝐦𝐩𝐩 = 𝐏𝐄 [



Nsmin,mpp : Le nombre maximum des panneaux PV en série



PE : Partie entière de la fraction



Vmp : Tension à vide d'un panneau



Umin,mpp : Tension d'entrée maximale admissible par le tracker



K2 : Facteur de correction de température

4.4.2.2.

La compatibilité en courant

Un onduleur est caractérisé par un courant maximal admissible en entrée (Imax). Le courant délivré par le groupe de strings doit être inférieur à Imax. Par ailleurs, comme les courants s'ajoutent lorsque les chaînes sont en parallèles, la valeur de Imax va déterminer le nombre maximal des chaînes PV en parallèle raccordées à un onduleur. Le courant maximal admissible de l'onduleur choisi : 80 A et le courant Impp des panneaux PV choisi : 8,74 A. 𝐍𝐦𝐚𝐱,𝐩 = 𝐏𝐄 [ 𝐍𝐦𝐚𝐱,𝐩 = 𝐏𝐄 [

𝐈𝐦𝐚𝐱 ] 𝐈𝐦𝐩𝐩

𝟔𝟎 ] 𝟖, 𝟕𝟒

𝐍𝐦𝐚𝐱,𝐩 = 𝟔 Le nombre maximal des chaines en parallèles raccordées à un MPPT : 3 chaines

4.4.2.3.

La compatibilité en puissance

 Les onduleurs sont également caractérisés par leur puissance maximale admissible en entrée.  La puissance délivrée par un groupe de strings ne doit pas trop dépasser la puissance maximale d’entrée des onduleurs auxquels ils sont associés, une marge de 10% est tolérée

42

 Lorsque la puissance en entrée de l'onduleur est supérieure à la puissance maximale admissible par l'onduleur, celui-ci continue à fonctionner mais fournit au réseau sa puissance maximale. Le générateur PV est dans ce cas sous-exploité.  Idéalement, la puissance crête délivrée par le groupe PV doit être sensiblement égale à la puissance maximale admissible de l'onduleur.

4.4.2.4.

La configuration finale du champ PV

Nous avons 16 modules à installer avec une idée sur les nombres limites des panneaux en série et des chaines en parallèle. Nous allons examiner les différentes configurations afin d'obtenir une configuration optimale (Figure 4.7) qui assure l'installation des 16 modules et respecte les différentes compatibilités (tableau 4.9). le nombre de module augementera a 18 pour assurer la synchronisation entre les trois onduleurs en mode triphasé. Connecteur des module PV

Module PV

Figure 4.7: Schéma de la configuration PV

N°de l'onduleur

Chaine parallèle

PV série

Puissance Puissance Totale Totale des PV

L'onduleur 1

2

3

1,98kWc

L'onduleur 2

2

3

1,98kWc

L'onduleur 3

2

3

1,98kWc

5,94kWc

Tableau 4.9: Configuration PV

43

18

5.

CHAPITRE 5

Dimensionnement des appareillages électrique de la mini centrale hybride 13kVA

Le but de cette phase est de déterminer les câbles et les protections nécessaires pour avoir une installation dans des conditions de sécurité optimale. Les schémas des annexes 9 et 10 doivent être respecté à la lettre en vue d'obtenir une installation conforme au guide des installations Photovoltaïque UTE C15 712-1. Toutes les règles et les méthodes de dimensionnement sont extraites du guide des installations photovoltaïques UTE C15 712-1 et de la norme C15 100.

5.1. Protection des biens et des personnes Compte tenu de la spécificité des installations PV et conformément au guide C15-712-1, on retient le principe d'assurer la protection électrique des biens et des personnes par les dispositions suivantes en BT :  L'ensemble des composants côté DC sont de classe II (annexe 9) ;  Toutes les parties métalliques des matériels (y compris de classe II) constituant l'installation PV sont interconnectées et reliées à la même prise de terre ;  La protection contre les surcharges des câbles en cas de défaut est assurée par fusibles ou disjoncteurs ;  La prévention contre la dégradation des installations PV est assurée par un contrôle d'isolement de la partie courant continu ;  La protection des équipements sensible (onduleurs, module PV, etc.…) contre les surtensions atmosphériques est assurée par la mise en œuvre de parafoudre éventuellement de paratonnerres pour les sites exposés à la foudre.

5.2. Protection de l'installation hybride 5.2.1.

Mise à la terre et protection contre les chocs électriques

a. Mise à la terre des masses et éléments conducteurs Il est à noter que la protection des personnes est assurée par une isolation double ou renforcée (classe II de l’annexe 9 et l’annexe 10) des matériels DC, et ne nécessite donc, pas à priori, de mise à la terre des éléments métalliques. Toutefois, un défaut d'isolement éventuel des matériels DC provoqué par une dégradation de leur isolant (détérioration lors de la mise en œuvre ou vieillissement) pourrait entraîner :

44



Au premier défaut : la mise au potentiel des éléments métalliques à une valeur de plusieurs centaines de volts potentiellement dangereuse pour les personnes.



Au deuxième défaut : un court-circuit au niveau du champ PV susceptible de provoquer des arcs électriques et un risque d'incendie.

En conséquence, la mise à la terre des parties métalliques constituant un générateur PV s'impose essentiellement pour assurer le contrôle de défaut d'isolement éventuel des matériels DC et également pour contribuer à la protection des matériels contre les éventuelles surtensions induites par la foudre. Les structures métalliques (Figure 5.1) des modules et les structures métalliques support (y compris les chemins de câbles métalliques) doivent être reliées à une liaison équipotentielle de protection elle-même reliée à la terre. Ces masses et les éléments conducteurs d'une installation PV doivent être connectés à la même prise de terre.

Figure 5.1: Structures métalliques des modules

a. Protection contre les contacts directs Tous les points de connexions nécessaires à la réalisation d'une chaîne PV dont la tension de sortie est supérieure à 60 V, doivent être assurés par des connecteurs y compris à ses extrémités. Les connecteurs doivent être : Spécifiés pour le courant continu et dimensionnés pour des valeurs de tensions et courants identiques ou supérieures à celles des câbles qui en sont équipés. Assurer une protection contre les contacts directs. Etre de classe II. Et enfin résister aux conditions extérieures (UV, humidité, température…). Conformes à la norme NF EN 50521. Nous avons choisi les connecteurs MC4 (Figure 5.2). Ils disposent en effet d'une fonction déverrouillage dit « Snap-In ». Les connecteurs mâles et femelles restent ancrés l'un dans l'autre et ne peuvent être déconnectés qu'en actionnant un processus de déverrouillage mécanique.

Figure 5.2: Les connecteurs MC4 45

5.2.2. Protection contre les surintensités et détermination des sections des câbles partie courant continu a. Protection des modules photovoltaïque Si le générateur PV est constitué de deux chaînes en parallèle, le courant inverse maximal qui peut circuler dans la chaîne en défaut peut valoir jusqu’à 1,25 IscSTC (Courant de court-circuit des modules PV aux conditions STC = 9,14A pour jinko solar 72P 330 Wc voir annexe 1). Les modules de la chaîne en défaut sont toujours capables de supporter ce courant inverse et aucun dispositif de protection des chaînes contre les surintensités n’est exigé. Dans notre cas nous avons deux chaine en parallèle par onduleur avec un courant maximale par chaine Iscmax =11.425A, ce qui n’exige pas une protection contre la surintensité.

b. Dimensionnement des câbles des chaînes photovoltaïques Le dimensionnement des câbles de chaînes PV se fait à l'aide du Tableau 5.1. Nc Nombre de chaine du générateur 1 2 Nc

Np Nombre de chaînes par dispositif de protection

Courant inverse maximal dans un câble de chaîne -

-

Avec protection ?

In Courant assigné des dispositifs de protection des modules -

1,25 IscSTC (Nc-1) IscSTC

NON

1,25

-

Iz Courant admissible des câbles de chaînes Iz ≥ 1,25 IscSTC Iz ≥1,25 IscSTC Iz ≥ (Nc -1) 1,25 IscSTC

Tableau 5.1: Courants admissibles des câbles de chaînes PV

D'après le tableau 5.1, on a Iz ≥1,25 IscSTC donc Iz ≥11,425A D'après annexe 4, la section de câble de chaine correspond au courant admissible juste supérieur à Iz qui est 1,5 mm² du courant admissible 14A. « type de pose deux câble adjacent sur paroi »

c. Dimensionnement du câble principal photovoltaïque Le câble principal d'un générateur PV n'a pas besoin de comporter de protection contre les surintensités dans la mesure où le courant ne dépassera jamais Iscmax,Gen. En conséquence, il doit être dimensionné avec un courant admissible Iz supérieur ou égal à Iscmax,Gen. Avec : Iscmax,Gen = Nc × Iscmax Donc Iscmax,Gen = 22,85 A D’où : Iz ≥ 22.85 × 1, 25 = 28,5625 A Donc câble de section 6mm² du courant admissible 33 A.

46

ATTENTION : Selon les recommandations mentionner dans le manuel d’installation des onduleur opti-solar, Avant de connecter les modules PV, il faut installer séparément un disjoncteur DC entre l'onduleur et les modules PV

d. Dimensionnement de la section du câble batterie/onduleur 𝑼𝑺𝒚𝒔 = √ 𝑑𝑒 𝑐𝑒 𝑓𝑎𝑖𝑡 ⇒ 𝐒 =

𝝆×𝟐×𝑳×𝑷 𝝆×𝟐×𝑳×𝑷 ⟺𝑺= 𝑺×𝜺 𝑼²𝑺𝒚𝒔 × 𝜺

𝟎. 𝟎𝟏𝟖𝟓𝟏 × 𝟐 × 𝟑 × 𝟏𝟎, 𝟒 × 𝟏𝟎𝟎𝟎 = 𝟏𝟔, 𝟕𝟏𝐦𝐦² 𝟎, 𝟎𝟑 × 𝟒𝟖𝟐

ATTENTION : Pour le fonctionnement de sécurité et la conformité à la réglementation, il est demandé d'installer un dispositif de protection contre la surintensité ou de déconnexion (coupure) entre la batterie et l'onduleur (interrupteur-sectionneur DC). ATTENTION! Faut que tous les onduleurs partagent le même parc des batteries. Sinon, les onduleurs passeront en mode panne.

5.2.3. Protection contre les surintensités et détermination des sections des câbles partie courant alternatif (sortie/entrer) a. Protection contre les surcharges et court circuits (entrer et sortie) La protection contre les surintensités de la partie alternative est assurée par des disjoncteurs. Le disjoncteur recommander par le constructeur est de calibre 50A (sortie/entrer) 3 onduleur implique 3 disjoncteur de 50A Ou on peut utiliser un disjoncteur a 4 pole (3 phase +1 neutre) 50A b. Dimensionnement des câbles de la partie AC (sortie/entrer) Le dimensionnement des câbles est effectué conformément aux règles de la norme NFC15-100 et du guide UTE C15-105 sur la base de câbles à isolation PR, pour des courants maximums susceptibles de les traverser y compris en cas de défaut. Pour déterminer le courant admissible, les câbles sont dimensionnés en appliquant les facteurs classiques multiplicatifs de correction en courant (coefficient de mode de pose, coefficient prenant en compte le nombre de câbles posés ensemble, coefficient tenant compte de la température ambiante et du type de câble). 𝐈𝐳 𝐊𝟏 × 𝐊𝟐 × 𝐊𝟑 𝟓𝟎 𝐨𝐮 𝟏𝟓𝟎 𝑰′𝒛 = 𝑲𝟏 × 𝑲𝟐 × 𝑲𝟑 𝐈𝐳′ =

Avec les coefficients suivants :  K1 : Facteur de correction prenant en compte le mode de pose (annexe 5) ;  K2 : Facteur de correction prenant en compte l'influence mutuelle des circuits placés côte à côte (annexe 6) ;  K3 : Facteur de correction prenant en compte la température ambiante et la nature de l'isolant (annexe 7) ; 47

 Iz : Courant admissible=50A (recommande)= au calibre normaliser du disjoncteur choisi pour les câble de sortie et l’entrer d’onduleur et 3*le calibre normaliser du disjoncteur choisi pour le câble de sortie du coffret AC  Iz : Courant maximum admissible du câble en tenant compte des conditions de pose. Et D'après l'annexe 8, on fixe la section des câbles.

5.3. Sectionnement et coupure général 5.3.1.

Coupure générale DC

En cas d'apparition d'un danger inattendu au niveau de l'onduleur, un dispositif de coupure doit être prévu en amont de celui-ci. Ce dispositif doit respecter les dispositions suivantes spécifiques aux installations PV : 

Tension assignée d'emploi ≥ Uocmax.



Courant assigné In ≥ 1,25 IscST C.

Conformité aux normes de la série NF EN 60 947 usage pour un fonctionnement DC commande des dispositifs de coupure d'urgence facilement reconnaissables et rapidement accessibles à proximité de l'onduleur. Coupure électromécanique omnipolaire et simultanée assurée par une commande directe ou par l'intermédiaire d'une action télécommandée.

5.3.2.

Sectionnement général DC

Le sectionnement DC sur la liaison principale, en amont de l'onduleur, est un moyen d'isoler électriquement le champ PV tout entier pour permettre une intervention en toute sécurité sur l'onduleur durant les travaux d'installation, de maintenance ou de réparation (sous réserve d'avoir sectionné également au préalable la liaison AC en sortie onduleur). Le sectionnement DC doit : Etre bipolaire pour isoler électriquement les deux conducteurs correspondant à chaque polarité mais peut ne pas être à sectionnement simultané. Etre spécifié pour le courant continu. Se situé en amont et à proximité de l'onduleur. Et enfin toutefois, l'utilisation d'un interrupteur-sectionneur situé en amont de l'onduleur, permet d'assurer une seule manœuvre la coupure et le sectionnement de la partie courant continu sans risque. Nous avons prévu un interrupteur sectionneur en amont pour chaque onduleur.

5.3.3.

Sectionnement général AC

Pour permettre la maintenance, un dispositif de sectionnement doit être prévu en sortie et à proximité des onduleurs avec étiquette numérotée pour repérage. Un interrupteur-sectionneur AC sera placé en entrer et la sortie AC des onduleurs

48

6.

CHAPITRE 6

Résultat et Etude de consommation gasoile

6.1. Résultat envisagé par l’équipe 6.1.1.

Le modèle approchée de la mini centrale hybride

La mini centrale hybride sera modélisée d’une façon d’avoir au-dessus du capotage du groupe électrogène solaire le champ PV, grâce à un système de fixation facile à monter et à démonter conçu par le département soudure. Le groupe électrogène solaire intègre toute les composant nécessaire au bon fonctionnement de la mini-central, coupler de tel manière à respecter les consignes et les recommandations des fabricants de chaque composant.

Group diesel 13KVA Le parc batterie Les onduleurs Le système télégestion Composant de protection Le champ PV

Système de fixation

Le groupe électrogène solaire

Figure 6.1: Le modele envisagé de la mini centrale hybrid

6.1.2.

Positionnement et couplage des onduleurs en triphasé

Lors de l'installation des 3 unités, on doit suivre le schéma ci-dessous.

Figure 6.2: Fixation des onduleurs 49

Pour une circulation d'air adéquate afin de dissiper la chaleur, on laissera un espace libre d'environ 20 cm sur le côté et environ 50 cm au-dessus et au-dessous de l'unité. Selon la recommandation du fabriquant. En ce qui concerne le fonctionnement parallèle des onduleurs pour une application en 3 phases on aura un onduleur dans chaque phase comme l’indique les figures de câblages suivante :

Figure 6.3: schéma de Câblage de puissance utilisation triphasé

Figure 6.4: Câblage de communication entre onduleur

6.1.3.

Le resultat envisagé de l’intérieur de la mini centrale

Ventilateur du groupe diesel

Capotage de la centrale Tube d’échap pement

Coffret DC/Boite de jonction

Coffret AC/sortie

Onduleur

Onduleur

Onduleur

1

2

3

Coffret AC/entrée Groupe électrogène diesel 13KVA

Le parc des Batteries

Figure 6.5: Schéma en 2D de la mini centrale hybride

50

Schéma d’exécution de la mini-centrale

Boite de jonction DC

6.1.4.

Parafoudre DC

Onduleur SP5000 Brilliant 1 T Sortie AC/N+L1 Entrer AC/N+L1

Structure PV

Load

Coffret AC

B1

Interrupteur-sectionneur général AC Parafoudre AC Triphasée

Onduleurs avec protection de découplage intégrée

Boite de jonction DC

Module PV

Onduleur SP5000 Brilliant 2 T Sortie AC/N+L2 Entrer AC/N+L2

Connecteurs

Disjoncteur Sortie onduleur 4 pole (Différentiel 30mA)

Boite de Raccordement de Sortie AC

Boite de jonction DC

Sortie AC/N+L3

Boite de Raccordement de Sortie AC

Entrer AC/N+L3

B3

Liaison équipotentielle

Coffret DC Interrupteur-sectionneur Entrée Batterie général DC

B1

B1

Disjoncteur entrée onduleur 4 pole (Différentiel 30mA)

Coffret AC

Parafoudre AC Triphasée

B1

Interrupteur-sectionneur général AC

Boite de jonction batterie

GE 13 KVA

Parc batterie 2250Ah 48V Phase (AC/DC) Neutre Communication Terre

Figure 6.6: Schéma d'exécution de la mini centrale hybride 51

Entrer AC/N+L3

Sortie AC/N+L3

Entrer AC/N+L2

Onduleur SP5000 Brilliant 3 T

Sortie AC/N+L2

Câble de chaine PV

Entrer AC/N+L1

Câble principal PV

Sortie AC/N+L1

B2

Interrupteur-sectionneur général DC

6.2. Pertinence économique en consommation du carburant 6.2.1.

Evaluation

Afin d'évaluer la pertinence économique d'une telle solution, il convient de calculer la consommation de carburant du groupe électrogène. Nous calculons que le groupe électrogène devra fournir l'énergie d'appoint EP (kWh/jour) (Energie journalière produite par le GE) suivante : MOIS JAN FEV MAR AVR MAI JUI JUIL AOUT SEPT OCT NOV DEC MOYEN

Eelec 21,48 25,01 27,89 29,13 29,26 31,14 31,68 31,19 25,64 25,17 22,05 20,01 26,63

%EP CECP EBESOIN %PR EP CECR 41,6 51,63% 20,12 48,37% 215,07 444,68 41,6 60,12% 16,59 39,88% 171,62 430,34 41,6 67,04% 13,71 32,96% 146,55 444,68 41,6 70,02% 12,47 29,98% 129 430,34 41,6 70,34% 12,34 29,66% 131,91 444,68 41,6 74,86% 10,46 25,14% 108,2 430,34 41,6 76,15% 9,92 23,85% 106,04 444,68 41,6 74,98% 10,41 25,02% 111,27 444,68 41,6 61,63% 15,96 38,37% 165,1 430,34 41,6 60,50% 16,43 39,50% 175,63 444,68 41,6 53,00% 19,55 47,00% 202,24 430,34 41,6 48,10% 21,59 51,90% 230,78 444,68 41,6 64,03% 14,96 35,97% 157,78 438,70 Tableau 6.1: Repartition de production entre le PV et le GE

%PEC 51,63% 60,12% 67,04% 70,02% 70,34% 74,86% 76,15% 74,98% 61,63% 60,50% 53,00% 48,10% 64,03%

L’énergie d'appoint (kWh) est déterminée en calculant dans un 1er temps l'énergie produite par le champ photovoltaïque de 5.94 kWc par la formule suivante : 𝐄𝐞𝐥𝐞𝐜 =

𝐏𝐜 × 𝐄𝐣 × 𝐏𝐑 𝐏𝐢

La différence avec les besoins (ici 41.6 kWh/jour) représente alors l'énergie d'appoint. 

Ratio de production de notre GE Diesel Atlas Copco est de 2,9 kWh/litres



Ratio de prix du gasoil chez Totale est de 9,85 MAD TTC/litres

CECR - consommation mensuel en carburant du GE en marche avec PV (l/mois) CECP - consommation mensuel en carburant du GE a plein charge (l/mois) %PR

- pourcentage d’énergie journalière produite par le champ photovoltaïque

%PEC - pourcentage mensuel du carburant économiser %EP

- pourcentage d’énergie journalier produite par le GE

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%Pr

%EP

%PEC

Jui

Juil

80,00% 70,00% 60,00% 50,00% 40,00%

30,00% 20,00% 10,00% 0,00% Jan

Fév

Mar

Avr

Mai

Aout

Sept

Oct

Nov

Déc

Figure 6.7: Répartition de production entre le PV et le GE PRIX DE PRIX DE L’ARGENT CONSOMATION CONSOMATION ECONOMISER MOIS CECR CECP AVEC PV/MOIS SANS PV/MOIS MAD TTC/MOIS (MAD TTC) (MAD TTC) JAN 215,07 444,68 2118,4395 4380,098 2261,6585 FEV 171,62 430,34 1690,457 4238,849 2548,392 MAR 146,55 444,68 1443,5175 4380,098 2936,5805 AVR 129 430,34 1270,65 4238,849 2968,199 MAI 131,91 444,68 1299,3135 4380,098 3080,7845 JUI 108,2 430,34 1065,77 4238,849 3173,079 JUIL 106,04 444,68 1044,494 4380,098 3335,604 AOUT 111,27 444,68 1096,0095 4380,098 3284,0885 SEPT 165,1 430,34 1626,235 4238,849 2612,614 OCT 175,63 444,68 1729,9555 4380,098 2650,1425 NOV 202,24 430,34 1992,064 4238,849 2246,785 DEC 230,78 444,68 2273,183 4380,098 2106,915 MOYEN 157,78 438,7 1554,174042 4321,24425 2767,070208 SOMME/AN 18650,0885 51854,931 33204,8425 Tableau 6.2: Etude monétaire sur la consommation en carburant

6.2.2.

Interprétation

D’après le tableau 6.1 et le tableau 6.2 la mini centrale hybride pourra diminuer la consommation en gasoil de 76 %. Ce qui correspond à 3284 MAD économiser par mois et 33204 MAD dans l’année.

6.3. Conclusion Après une étude détaillée du cout de réalisation et de la prospection économique des clients évènementiel fidèle à Dron Maroc qui sera faite par le département économique de l’entreprise. je prévois que le résultat finale de cette étude va aboutir un retour d’investissement rapide, puisque cette mini centrale hybride économisera dans seulement 5 ans un peu prés 166020 MAD en consommation de carburant, et les frais de sa location.

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CONCLUSION GENERALE L’énergies fossiles un terme qui va disparaitre, sa diminution exponentielle a connu le jour. L’énergies renouvelable issue d’une source naturelle reste pour le moment le meilleur, le moins couteux, et non polluant des sources d’énergies primaires produisant de l’électricité. Les groupes électrogènes sont des sources électriques consommant les carburants, des énergies issues des fossiles, polluant, et non renouvelable. C’est une source indispensable pour une installation isolée du réseau électrique, ou critique nécessitant une source de secours. Dans l’objectif de diminution de la consommation des carburants, de l’exploitation de l’énergie solaire, et la réalisation d’une source mobile, stockant de l’énergie, la société DRON MAROC a lancé le projet d’une centrale hybride à base d’un GE, des panneaux PV et une chaine des batteries. Le stage PFE est inscrit dans ce projet dont l’objectif est la conception, le dimensionnement d’un prototype d’une centrale de puissance 13KVA. Ce rapport a débuté par une présentation générale des différentes sources d’énergies. Ensuite le dimensionnement des PV, des batteries, et les appareillage électriques nécessaires. L’élément principale de la centrale qui contrôle, pilote, et même paramétré énergétiquement les différentes sources est l’onduleur intelligents dont une synthèse des différents types et fonctionnalité est élaboré. Le projet est conclu par une comparaison en chiffres du rendement de l’installation en présence et en absence des sources renouvelables.

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BIBLIOGRAPHIE Normes et articles [1] Marché de production photovoltaïque, Le lycée Massignon ouvre en septembre 2016, [2] UTE C 15-712, Les installations photovoltaïques raccordées à un réseau public de distribution, [4] Spécifications techniques relatives à la protection des personnes et des biens dans les installations photovoltaïques raccordées au réseau BT ou HTA, Guide pratique à l'usage des installateurs, des bureaux d'études et des porteurs de projets, Version du 23/01/2012, [5] Manuel d'installation des onduleurs de la société fabricantes Opti-solar, [6] Manuel d'installation du Kit parallèle des onduleurs de la société fabricantes Opti-solar, [7] Loi numéro 13-09, relative aux énergies renouvelables, Ministère de l'énergie des mines, de l'eau et de l'environnement., [8] Manuel d'installation et de la maintenance du groupe électrogène Atlas-Copco, [9] Synthèse Systèmes Autonomes Photovoltaïques : Couplage DC ou AC (Clément Brossard, Clément Joulain, le 10/07/2014) [10] Revue des Energies Renouvelables (Vol. 10 N°1 (2007) 1 – 18 1) Optimisation des systèmes multi-sources de production d’électricité à énergies renouvelables

Webographie [11]http://www.cipcsp.com/tutorial/batterie-solaire.html [12]http://www.photovoltaique.guidenr.fr/cours-photovoltaique-2011/V_exempledimensionnement-onduleur.php. [13]https://solaratlas.masen.ma/map?c=28.343065:-9.074707:5&s=31.625815:-7.989137 [14]http://www.photovoltaique.info/-Normes-guides-et-securite-.html [15]http://energie-developpement.blogspot.com/2012/01/photovoltaique-batteriescapacite.html [16]http://www.opti-solar.com/english/pt_SP-AVR.en.html [17]https://www.ecolodis-solaire.com/conseils/cablage-et-securite-d-une-installationphotovoltaique-en-site-isole-les-dispositifs-de-securite-40 [18]https://www.ecolodis-solaire.com/conseils/batterie-solaire-16/category [19]http://www.all-batteries.fr/batterie-plomb/12v/200ah-amp8553.html [20]https://cdn.enfsolar.com/Product/pdf/Crystalline/5a69869763556.pdf [21]https://www.solostocks.ma/vente-produits/energie-solaire/panneaux-solairesphotovoltaiques/panneau-solaire-330-wp-marque-jinko-solar-6518888 [22]http://forum-photovoltaique.fr/viewtopic.php?t=12322

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ANNEXES ANNEXE 1: DataSheet des panneaux photovoltaïques de la gamme Jinko Solar série Eagle 72P. (Le module choisi est teinté en bleu)

Les performances électriques et dépendance de température

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ANNEXE 2: DataSheet de la batterie a plomb marque Must-Solar gamme Gel Sealed Lead Acid FCG 12V 250Ah.

57

ANNEXE 4: DataSheet d’onduleur multifonctionnel intelligent de la marque Opti-solar série SP5000 Brilliant 5KVA

ANNEXE 3: Courant admissible des câbles pour installations PV pour une température maximale de l'âme de 90°C

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ANNEXE 6: Les modes de pose (K1) (Ref)

ANNEXE 5: Détermination des coefficients (AC) (K2)

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ANNEXE 7: Détermination des coefficients (AC) (K3)

ANNEXE 8:

Sections des conducteurs(AC)

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ANNEXE 9:

Schéma unifilaire d'une installation PV en générale

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ANNEXE 10:

Schéma type d’une installation PV dans des bâtiments

Note : une protection de découplage est à prévoir suivant le guide UTE C 15-400.

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