ETUDE ET DIMENSIONNEMENT D UN SYSTÈME D ÉCLAIRAGE SOLAIRE PUBLIC À ADRAR

Transcription

1 ETUDE ET DIMENSIONNEMENT D UN SYSTÈME D ÉCLAIRAGE SOLAIRE PUBLIC À ADRAR A.Benatiallah, A.Moulay ali, D.benatiallah, S.bentouba, S.Makhloufi Labo LEESI, Faculté des sciences et science d ingéniorat, Univ d Adrar. benatiallah@univadrar.org, Résumé : Le développement et l exploitation des énergies renouvelables à connu une forte croissance ces dernières années. La production d électricité décentralisée par sources d énergies renouvelables offre une plus grande sûreté d approvisionnement des consommateurs tout en respectant l environnement. Cependant le caractère aléatoire de ces sources nous impose d établir des règles de dimensionnement et d utilisation de ces systèmes pour les exploiter au mieux. Pour cette raison l objectif de notre travail est de développer un outil de simulation et de dimensionnement des installations photovoltaïques dans le but d alimentée un système d éclairage publique à Adrar. Notre approche de simulation est basée sur des modèles mathématiques qui décrivent le fonctionnement de chaque partie de l installation entre autre la production d énergie, le stockage d énergie et la consommation d énergie Mots clés : éclairage, solaire, simulation, dimensionnement 1. Introduction : L'Algérie, de part sa situation géographique, bénéficie des conditions favorables à l'utilisation des énergies renouvelables, en particulier l'énergie solaire, l'une des possibilités de l'exploitation de l'énergie solaire est sa transformation directe en une énergie électrique, au moyen des convertisseurs photovoltaïques. Plusieurs projets et programmes solaires ont été initiés et développé par sonlagaz et sonatrach ainsi que par les centres de recherche ; UDTS, CDER et URER-Adrar afin de faire des applications variés par énergie solaire photovoltaïque,, la réalisation et la mise en place des installations photovoltaïques, l'acquisition de matériels et des équipements spécialisés, l'entretien et la maintenance de ces équipement 2. Système d éclairage solaire 2.1. Site d Adrar La région d Adrar est caractérisée par plusieurs facteur qui ont favorise l utilisation des systèmes solaire dans diverses application : Central de Melouka 1984, 30 kw, plusieurs kits de Pompage solaire, Balisage des routes sahariennes, Central solaire d Ain-Belbel. Adrar a une latitude de N, d une longitude de W et d une altitude de m., elle est parmi les sites les plus intéressents pour les applications solaires avec un gisement qui dépasse le 7 kwh /m 2 et surface de plus de km Système d éclairage solaire le système est composée des élements suivants ; modules solaires (cristallins, une puissance crête de 45 à 55 Wc et inclinaison de 28 ), régulateur De type série à coupure partiel de consommation faible et une puissance de 5kw, battérie solaires (plomb) de 12 volt ont des l auto décharge de 80% avec un rendement standard de 85%, et lampes nous choisissent différences types de lampe. 3. Dimensionnement du système le but de dimensionnement et d estimée la taille de panneau solaire, capacités de stockage et spécifiâtes des appareils électriques ; 1

2 3.1. Étapes pour dimensionnement les modules solaires Pour dimensionnement les modules solaires, on procède en trois étapes : Etape 1 : on calcule l énergie qui sera consommée par jour (E c ). Etape 2 : on calcule l énergie à produire. Etape 3 : on calcule la taille de générateur à installer 3.2. Étapes pour dimensionnement des batteries Pour réaliser le dimensionnement de la batterie, on procède de la façon suivante : Etape 1 : calcul de l'énergie consommée (E c ) par les diverses utilisations. Etape 2 : détermination du nombre de jours d'autonomie (N) dont on souhaite bénéficier. Etape 3 : détermination de la profondeur de décharge maximale acceptable par la batterie (D) d'après le type de batterie utilise. Etape 4 : calcul de la capacité (C b ) de la batterie en appliquant la formule suivante : C b (Ah) = (E C x N) / (D x U b ) (1) 4. Simulation et résultats Pour réaliser la simulation sous logiciel MATLAB de dimensionnement le système solaire il faut passe par les étapes suivant : a. Introduire les donnes de charge, systèmes d éclairage et site utilisée b. Calculer les divers puissances et capacités ; E c,e p et Pc Notre étude de simulation a été sur quatre cas différents ; selon les différences types de lampes choisi (puissance, rendement etc.,), les données solaire de la région pour les quatre saisons de l année et la surface éclairée lampe de sodium basse pression: Nous choisissons dans ce cas une lampe de sodium basse pression d une puissance de 35 w et un rendement de 130 (lm /w), elle a un flux de 4500lm et un durée vie de 5000 h. Nombre des lampes : lampe 200 m², N l 5000 m 2 N l = 25 lampes Lampes incandescence : Dans ce cas nous choisissons des lampes de type incandescence classique, on estime a 1000 heurs leur durée vie soit cinq fois mois que celle des fluorescents.le rendement lumineux est médiocre (10 a15 lm/w).leurs avantage est l absence d électronique qui détermine leur très faible cout a l achet. Nombre des lampes, 8 Lampes 200 m², N l 5000 m² N l = 200 lampes 4.3. lampes fluorescents : Nous prendrons maintenant des lampes de types fluorescents ont une puissance de 40w et leur tension est de 12 ou 24 volts.elle a une flux de 3200lm et on estime à 5000heures la durée minimale de vie des (fluors) et un rendement de 80 lm/w. Nombre des lampes, m², N l 5000 m² N l = 150 lampes 2

3 Les Nombre d heure Nombre de La puissance Surface Nombre de jours Le flux Saisons d éclaire (N h (h)) lampe(n l ) de lampe P l (w) éclairé (m 2 ) autonomie(n) G(Wh/m 2.jour) Hiver Printemps Eté Aoutons lampes halogène: Dans le dernier cas nous prendrons des lampes de type halogène de 10w qui ont un rendement de 20 lm/w et un durée vie de 2000 h et un flux devient de 200 lm dans les différences saisons de l année. Nombre des lampes, 10 lampes 200 m², N l 5000 m² N l = 250 lampes A partir de la simulation de ces cas sur Matlab, nous donnons respectivement sur le tableau 5 au tableau 8 les résultats de simulation : la taille de générateur, le nombre de modules nécessaires pour notre charge ainsi que le nombre de branches sachant que la tension nominale choisie est de 24 V et la capacité de batterie. Résultats de simulation-1 Hiver Printemps Eté Aoutons Nous remarquons que quand nous utilisons les lampes au sodium à basse pression on trouve une proportionnelle entre la consommation journalière et la quantité de l énergie produit ainsi que la capacité de batterie. Résultats de simulation-2 Hiver Printemps Eté

4 Aoutons Résultats de simulation-3 Hiver Printemps Eté Aoutons Résultats de simulation- 4 Hiver printemps Eté aoutons faible. Les ampoules halogènes ont une lumière plus confortable que les lampes fluorescente mais ont un rendement plus Nous remarquons que l énergie consommée a une relation proportionnelle avec le type de lampe, la puissance, et le nombre d ampoule utilise ainsi que l énergie produit.par contre on va voir que la puissance crêt d un générateur dépend de l irradiation du lieu dans un cote, et le nombre de modules nécessaires pour notre charge ainsi que le nombre de branches est varie contrairement par apport a les données de notre site. 1. Conclusion Apres cette partie de simulation on a pu déterminée pour chaque cas les dimensions du système solaire PV adaptée en fonction des données de la surface a éclairée et le flux solaire du site pour chaque saison en fixons les caractéristiques des éléments a utilisée pour l installation ; ces résultants nos montre la différence pour chaque type de lampe choisi et d une saison a une autre. On constat que les lampes fluorescent sont les plus intéressent car la dimension du système photovoltaïque sont faible leur duré de vie et très longue ainsi que leurs prix mais Leurs luminosité est faible, mais pour cet application il est suffisant (place public le but est le repérage). Dans ce cas il est préférable d utilisé les lampes ce qui est varie mondialement car la vente des lampes basse consommation dépasse maintenant celle des lampes à incandescence. Alors on peut dire que l éclairage représente un potentiel d économies (en énergie et en puissance. Et c est un secteur stratégique pour la maîtrise de la demande d énergie 4

5 Référence : [1] Amardjia-Adnani Hania «ALGERIE ENERGIE SOLAIRE ET HYDROGENE» ; Edition : ; office des publications Universitaire [2] : Ahmed khedim «l énergie solaire» ; ISBN : ; centre de publication Universitaire, Tunis [3] : M.E.M- Brahim «Situation des énergies renouvelables en Algérie» ; Mai [4]: F.youcef.Ettoumi, L.nacet, A. Adane, H. Sauvaget «Génération du Gisement Quotidien en Algérie» 3ème Séminaire National en Génie électrique PP25 1, 256, [5] : T. NKOUIMI Max Jimmy ; ingénieur, Option Génie électrique a l'ecole Nationale Supérieure Polytechnique de Yaoundé Par Année académique [6] : Bernard EQUER «Energie solaire photovoltaïque» ; volume 1 ; école d été (électricité solaire pour les zones rurales et isolant.edition Marketing 1993.ISBN 2_7298_9345_8 [7] : Pascal. Pernet «Développement de cellules solaires en Silicium amorphie de type `np' sur substrats souples» Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL), Thèse n :2303,