TP-6 PVSYST Pompage Solaire [PDF]

Zitiervorschau

UNIVERSITE SIDI MOHAMED BEN ABDELLAH Département : Génie Électrique et Informatique Filière : Technologie des Énergies Renouvelables et de l’Efficacité Énergétique

Sommaire Introduction : ......................................................................................................................................1 Etude de cas : .....................................................................................................................................1 Dimensionnement du stockage hydraulique dans le cas ou H/D=71.14% .................................1

I. 1.

Volume de stockage :...........................................................................................................1

2.

Détermination de diamètre et hauteur de réservoir :..............................................................2 Dimensionnent de puissance hydraulique nécessaire : ..............................................................2

II. 1.

Hauteur manométrique Hm : ................................................................................................2

2.

La puissance hydraulique : ...................................................................................................4

Dimensionnement à l’aide du PVSYST .................................................................................................4 1.

Importation des donnes météo du Fès :.................................................................................4

2.

Nombre des pompes utilisé : ................................................................................................6

3.

Les courbes caractéristiques de la pompe : ...........................................................................9

4.

Point de fonctionnent du pompe : .........................................................................................9

5.

Les Paramètres de simulation :........................................................................................... 11

6.

Résultat de la simulation : .................................................................................................. 13

Conclusion ........................................................................................................................................ 16

Liste des figures Figure 1 : création du site ....................................................................................................................5 Figure 2 : Création du projet ...............................................................................................................5 Figure 3 : choix de l'orientation ...........................................................................................................6 Figure 4 : Choix de système du pompage ............................................................................................7 Figure 5 : Définir le besoin journalier ..................................................................................................7 Figure 6 : type de pompe et capteur PV ..............................................................................................8 Figure 7 : courbe caractéristique du pompe .........................................................................................9 Figure 8 : les Courbes caracteristiques du circuit et du pompe ........................................................... 11 Figure 9 : choix du module PV .......................................................................................................... 11 Figure 10 : Choix du régulation ......................................................................................................... 12 Figure 11 : résultat de la simulation ................................................................................................... 13 Figure 12 : Extrait de rapport de simulation ....................................................................................... 14 Figure 13 : Production normalisée par KWc installé .......................................................................... 15 Figure 14 Indice de performance ....................................................................................................... 15 Figure 15 : Diagramme des pertes ..................................................................................................... 16

Introduction : Dans ce TP, on va étudier l’utilisation de l’énergie photovoltaïque pour le pompage d’eau, l’exploitation de ce type d’énergie offre un approvisionnement inépuisable, mais surtout une énergie propre et non polluante. Le pompage photovoltaïque reste parmi les utilisations les plus courants de cette énergie pour différents applications, l’irrigation ou l’alimentation en eau potable, il est utilisé dans beaucoup de communautés rurales et sahariennes isolés qui n’ont pas encore l’accès à l’électricité du réseau conventionnel et qui reçoivent un fort ensoleillement. Dans ce rapport on expliquera comment utiliser PVSYST dans dimensionnement du système de pompage solaire.

Etude de cas : On désire implémenter un système de pompage solaire dans un petit village situé à Fès. Le système doit assurer un besoin journalier en eau de 6m3 /jour à partir d’un puits. Les données générales issues du cahier de charge sont présentées dans le tableau suivant : Profondeur statique 39 m Profondeur maximum de pompage 42 m Profondeur de la pompe 44 m Diamètre du puits 18 cm Nombre de jour d'autonomie 4 Diamètre des conduites 20 mm Longueur totale des conduites 75 m Coefficient de pertes des charges 1,13 singulières Type de pompe LORENTZ PS20-HR-04 Type des panneaux HI-Line A 0136 (80W) Tableau 1: Cahier de charge

I.

Dimensionnement du stockage hydraulique dans le cas ou H/D=71.14%

1. Volume de stockage : Le besoin journalier en eau est de 6m3/jour, en cas d’absence du soleil le système doit assurer le fonctionnement de 4 jours d’autonomie. Alors le volume de réservoir est égale le besoin journalier fois nombre de jours d’autonomie.

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2. Détermination de diamètre et hauteur de réservoir : On a

Avec Alors

Donc √ Et

II.

Dimensionnent de puissance hydraulique nécessaire :

1. Hauteur manométrique Hm : La hauteur manométrique (Hm) d’une pompe est la différence de pression en mètres de colonne d’eau entre les orifices d’aspiration et de refoulement. Elle est donnée par :

Hg : c’est la hauteur géographique : C’est les pertes de charge du circuit Calcul des pertes de charge :

: Pertes de charge régulière : Pertes de charge singulière  Perte de charge régulière est calculé par :

L : longueur des conduits ; L = 75m D : diamètre des conduits ; D = 20 mm

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ʎ : coefficient de perte de charge régulière V : vitesse de l’écoulement Avec Le débit

Donc

Apres on calcule nombre de Reynolds :

Donc on un régime transitoire

Donc  Perte de charge singulière est calculé par :

Avec K le coefficient de perte de charge singulière k=1,13 Dans notre cas on a 2 conduites

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Alors la hauteur manométrique est égale :

2. La puissance hydraulique : La puissance hydraulique est calculée par la relation suivant :

Avec

: La masse volumique d’eau égal 1000 Kg/m3 : L’accélération de la pesanteur 9.8m/s2

Dimensionnement à l’aide du PVSYST 1. Importation des donnes météo du Fès : Tout d’abord, on définit les données de la ville du Fès, pour extraire ces données, on va utiliser logiciel Meteonorm qui nous donne fichier TMY2.

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Figure 1 : création du site

Apres, on clique sur conception du projet clique sur la ville de Fès.

pompage

nouveau projet

site météo et on

Figure 2 : Création du projet

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2. Nombre des pompes utilisé : Pour déterminer nombre des pompes il faut d’abord : Choix l’orientation : dans cette étape en défini le type du champ, l’inclinaison optimale et l’azimute. L’inclinaison optimal est de 32º.

Figure 3 : choix de l'orientation

Après, on va Choisit de système du pompage, on saisit les caractéristique de puits, dimension du réservoir de stockage et tuyauterie.

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Figure 4 : Choix de système du pompage

Dans cette partie, on définit le besoin journalier en eau et PVSyst nous donne le besoin annuelle, la puissance hydraulique et la puissance électrique.

Figure 5 : Définir le besoin journalier

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On peut remarquer qu’il y a un écart entre la puissance hydraulique calculé et du logiciel Ensuite, on définit le système utilisé : type de la pompe (LORENTZ PS20-HR-04) qui est équipée d’un moteur DC.

Figure 6 : type de pompe et capteur PV

Dans les caractéristiques de la pompe, on trouve qu’elle peut fonctionner entre [0-0,5m3/h] et dans notre cas on a besoin de 1 m3/h. Donc en couple 2 pompe en parallèle pour augmenter le débit, parce que Le couplage parallèle des pompes nous permet d’augmenter le débit d’eau pompé.

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3. Les courbes caractéristiques de la pompe :

Figure 7 : courbe caractéristique du pompe On remarque que le rendement motopompe de cette pompe est 49%, la plus grande puissance représentée par la courbe marron, se caractérise par un grand débit et une grande hauteur manométrique. Dans la courbe grise on remarque qu’il y a une grande variation de rendement.

4. Point de fonctionnent du pompe : Le point de fonctionnement d'une pompe indique le débit qu'elle est capable de fournir pour une HMT donnée. L'intersection de la courbe du circuit et de la caractéristique de la pompe définit le point de fonctionnement et donc le débit nominal.

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Les caractéristiques de la pompe donnée par constructeur pour une pompe

En double le débit parce qu’on a 2 pompe en parallèle Débit 0,936 1,044 1,116 1,176 1,212 1,236 1,32

Hauteur manométrique 50 40 30 20 15 10 5 Tableau 2 : Caracteristique de la pompe

Les caractéristiques du circuit donné par PVSyst : Q

Hm 0 1 2 3 4 5 6

44 44,5 45 60 70 82 100 Tableau 3 : Caractéristique du circuit

Donc en peut tracer la courbe caractéristique de la pompe Hm=f(Q) et la courbe caractéristique du circuit.

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Courbe caracteristique 120 100

Hm

80 60

Courbe de constructeur

40

courbe de circuit

20 0 0

1

2

3

4

5

6

7

Q m3/h

Figure 8 : les Courbes caracteristiques du circuit et du pompe

Le point d’intersection de deux courbes c’est le point de fonctionnement (Q =1,1 m3 /h et Hm= 45 m). 5. Les Paramètres de simulation : Dans cette partie, On définit le type de panneau HI-Line A 0136 (80W) dans PVSyst et la régulation ,

Figure 9 : choix du module PV

Le nombre de panneaux est 8 panneaux PV

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Figure 10 : Choix du régulation

Ensuite en lance la simulation :

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6. Résultat de la simulation : La simulation nos donne un graphe sous forme de nuage qui représente la production d’eau journalière selon l’irradiation global. On peut atteindre le besoin lorsque irradiation est supérieur à 5Kwh/m2.jr Efficacité du système est égal 42,3%

Figure 11 : résultat de la simulation

 Analyse de rapport de simulation : PVSyst nous donne un rapport de 4 pages : La première et deuxième page présente les données de la ville de Fès ainsi les paramètres de la simulation (profondeur statique, type et fabricant du pompe et tuyauterie…) et les caractéristiques du champ PV (surface du champ est 7,8m2)

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Figure 12 : Extrait de rapport de simulation

La production normalisée par KWc installé : La figure montre l’énergie produite par l’installation photovoltaïque donnée par le logiciel PVSyst durant une année. Sur cette figure on remarquera que l’énergie maximale est produite durant la période d’été (juin –Aout).L’énergie minimale est produite durant le mois de Décembre. La partie rouge présente l’énergie effective à la pompe, la partie verte présente les pertes du système, la partie mauve présente les pertes ce collection (champ PV) et la partie bleu présente l’énergie inutilisée au cas de réservoir plein.

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Figure 13 : Production normalisée par KWc installé

Indice de performance :

Figure 14 Indice de performance

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On remarque que la valeur de l’indice de performance change d'un mois à un autre, la valeur maximal 0,36 atteinte au mois octobre et sa valeur minimale 0,3 atteint au mois février Diagramme des pertes :

Figure 15 : Diagramme des pertes

On remarque que le rayonnement initiale d’entrée est 1982 kWh/m2 il y a une perte égale à 2,7 % et une énergie ajoute égale à 14%. L’énergie restante est 1412 kWh va aussi diminuer avec un % de 16,4% et de 55,8% qui sont perte mismatche .L’énergie restant est 498KWh.

Conclusion Ce TP nous a permis de comprendre logiciel PVSyst dans le dimensionnement de pompage solaire, et aussi de comprendre principe de pompage solaire photovoltaïque

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