Opportunité utilisation de systèmes de production hybrides dans les villes et villages sud algérien ERA Centre des Conventions d Oran 27-10-2015
En quelques Chiffres Dénomination : Amimer Energie Capital : DZD 1,7 Mrd /EUR 17Millions. Date de création : 1989 Forme juridique : SPA 36% Actions : Fonds d'investissement (MPEFII) 64% Actions : Famille Boukheddami Nombre d employés : Plus de 1042 Evolution des Effectifs CA : 8 Milliards DZD Evolution du CA Fournisseurs N de solutions de production D électricité en Algérie
Après 25 d existance, Amimer Energie a su capitaliser son expérience à travers ses filiales: Amimer Power Generation (APG) Amimer Power System (APS) AMIMER CONSTRUCTION (AC) DOCKS INDUSTRIES SEEM TRANSFORMATEUR
Un contexte d'opportunités nouvelles Un système de production hybride est un système combinant deux sources d'énergie (ou davantage) utilisées conjointement, incluant souvent (mais pas nécessairement) une unité de stockage, et raccordé à un réseau de distribution local (mini-réseau).
Les défis Déséquilibre entre puissance produite et puissance appelée ; Fonctionnement du groupe électrogène en dehors de son régime nominal ; Nécessité d arrêt et de démarrage du groupe GE ; Interruptions de la production d énergie lors du passage d une source à l autre ce qui constitue un danger pour la sécurité des équipements; Sous exploitation de la production solaire ;
Classification des systèmes
Configurations 1. Configuration série 2. Configuration commuté 3. Configuration parallèle avec stockage 4. Configuration parallèle sans stockage
Différentes configuration Système hybride avec connexion série Système hybride avec connexion parallèle Système hybride avec commutation
Points-clés sur les avantages et les enjeux des systèmes hybrides l'amélioration de la qualité du service, l'extension de la durée du service aux heures de faible demande, la réduction de la consommation de carburant, la diminution de l'utilisation du groupe électrogène.
Facteurs clés de succès hybride PV /diesel Choisir l hybride est rentable quand... les coûts réels du diesel sont supérieurs à un dollar par litre, ou la sécurité d approvisionnement les conditions locales d ensoleillement permettent d installer un système photovoltaïque (particulièrement rentable à partir de rendements photovoltaïques de 1 500 kwh/kwc) la communication intelligente entre le groupe électrogène et l installation photovoltaïque permet d adapter l utilisation du courant photovoltaïque en fonction des besoins
Pourquoi -1-?
Pourquoi -2-?
ETUDE DE CAS AVEC LE LOGICIEL DE SIMULATION HOMER 50000 48000 charge 46000 44000 42000 40000 38000 36000 34000 32000 30000 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
EVALUATION DU RENDEMENT D'UNE CENTRALE PHOTOVOLTAÏQUE 1. Description du site Nom du site: Timiaouine, Algérie Coordonnées: 20 26' 14.0" N, 01 48' 38.0" E Altitude sur mer: 580 m Inclinaison du plan: 1 Azimut du plan: 258 ouest Irradiation annuelle sur le plan: 2398 kwh/m2 Temperature annuelle moyenne a 2m.: 26.2 C Numero du rapport: PV-19764-1510-1 Date: 21 octobre 2015 07:44 (UTC) 2. Description du système PV Puissance installée: 1.0 kwp Type des modules: silicone cristallin (c-si) Type de système: montage fixe, montage libre Azimut/inclinaison: 180 (sud) / 30 Effic. Euro. onduleur: 97.5% Pertes DC/AC: 5.5% / 1.5% Disponibilité: 99.0% Production électrique annuelle moyenne: 1789 kwh Rapport moyen de performance: 74.5%
Position géographique
Horizon lointain et durée du jour Trajectoire du soleil sur l'année Variation de la durée du jour
Irradiation globale horizontale et température ambiante Mois Gh m Gh d Dh d T 24 janv. 156 5.04 1.52 15.7 févr. 167 5.95 1.87 18.7 mars 208 6.70 2.32 22.6 avril 218 7.25 2.67 26.7 mai 225 7.25 2.97 30.7 juin 205 6.82 3.26 33.7 juil. 214 6.89 3.21 33.8 août 204 6.59 2.98 33.5 sept. 188 6.26 2.69 32.2 oct. 182 5.87 2.22 27.4 nov. 159 5.30 1.70 21.1 déc. 148 4.78 1.45 17.3 année 2272 6.23 2.41 26.2
Irradiation globale dans le plan Mois Gi m Gi d Di d Ri d Sh loss janv. 209 6.74 1.81 0.04 0.1 févr. 203 7.24 2.12 0.05 0.1 mars 223 7.21 2.45 0.06 0.1 avril 208 6.94 2.61 0.06 0.1 mai 197 6.34 2.73 0.06 0.2 juin 173 5.77 2.91 0.06 0.2 juil. 184 5.94 2.90 0.06 0.2 août 189 6.11 2.83 0.06 0.2 sept. 192 6.38 2.71 0.05 0.2 oct. 210 6.76 2.42 0.05 0.1 nov. 206 6.86 1.99 0.04 0.1 déc. 204 6.58 1.74 0.04 0.1 année 2398 6.57 2.44 0.05 0.2
Production électrique PV au début de l'exploitation Mois Es m Es d Et m E share PR janv. 164 5.30 164 9.2 78.5 févr. 156 5.57 156 8.7 76.9 mars 168 5.41 168 9.4 75.0 avril 154 5.12 154 8.6 73.6 mai 143 4.61 143 8.0 72.6 juin 125 4.15 125 7.0 71.8 juil. 133 4.28 133 7.4 71.9 août 137 4.41 137 7.6 72.1 sept. 139 4.63 139 7.8 72.3 oct. 155 5.00 155 8.7 73.8 nov. 157 5.24 157 8.8 76.3 déc. 159 5.14 159 8.9 78.1 année 1789 4.90 1789 100.0 74.5
Pertes du système et efficacité Conversion pas à pas 2. Irrad. globale compte tenu de l'horizon lointain 3. Irrad. globale compte tenu des pertes par reflexion Energie produite Pertes d'énergie [kwh/kwp] [kwh/kwp ] Pertes d'énergie Efficacité [%] [partiel %][cumul. %] 2398-4 -0.2 99.8 99.8 2333-64 -2.7 97.3 97.2 4. Pertes dans les modules (DC) 1991-342 -14.7 85.3 82.9 5. Autres pertes DC 1882-110 -5.5 94.5 78.4 6. Onduleurs (DC/AC conversion) 1835-47 -2.5 97.5 76.4 7. Pertes transformateur et câblage AC 1807-28 -1.5 98.5 75.3 8. Disponibilité compte tenu des pertes 1789-18 -1.0 99.0 74.5 Performance totale du système 1789-612 -25.5-74.5
Etapes de conversion des données 1. La production initiale aux Conditions Test Standard (STC) est considérée, 2. Pertes d'irradiance globale dans le plan dues à l'horizon proche et lointain, 3. Proportion de l'irradiation globale réfléchie par la surface des panneaux PV (verre standard), 4. Pertes dans les modules dues à la conversion du rayonnement en courant continu (DC); déviation du rendement des modules par rapport à STC, 5. Pertes DC: cette étape prend en compte les effets intégrés des différences entre modules, des pertes de chaleurs des connexions et câbles, de la poussière, de la neige, du givre et des ombrages réciproques des modules PV, 6. Cette étape prend en compte l'efficacité euro de l'onduleur de façon à estimer les pertes moyennes de l'onduleur, 7. Les pertes dans la section AC et transformateur (si applicable) dépendent de l'architecture du système, 8. Le paramètre de disponibilité tient compte des pertes dues aux arrêts pour cause de maintenance et de pannes.
Le mix d énergie hybride Diesel seul Puissance de 5 MW avec 2x2000 kw et un groupe de 1000 kw Charge minimale 30 % Consommation 423 litre par heure Diesel +PV Puissance PV=1.3xpic de charge/nbre heure ensoleillement. Ensoleillement : 1802 [kwh/kwp] Production equivalent: 2 703 000,00 litres gasoil Prix subventionné : 36 760 800,00 Prix marché mondial : 318 954 0 00,00 DZD
Le mix d énergie hybride Diesel seul 3 kw/litre Prix subventionnés en Algérie : 50 000 kwh /jour 230 000,00 DA Diesel +PV Prix PV pour kw crête : 200 000 da Total PV : 1 200 000 000,00 1 journée de consommation = 1.1 kw construit. 6000 jours = approximativement 16 ans??
Le mix d énergie hybride Diesel seul au prix mondial 3 kw/litre Prix subventionnés en Algérie : 50 000 kwh /jour 2300 000,00 DA Diesel +PV Prix PV pour kw crête : 200 000 da 1 journée de consommation = 11 kw construit PV. 6000 jours = approximativement 1.6 ans
Le mix d énergie hybride Diesel seul au prix mondial 3-4 kw/litre Prix subventionnés en Algérie : 50 000 kwh /jour 2300 000,00 DA consommation la journée Diesel +PV Taux intégration du PV dans les systèmes hybrides est de: 30 à 60 % ( SMA, DHYBRDE ) Amortissement pour 1 litre de fioul à 1$ : à 3 ans
Cout gasoil subventionné Cout gasoil moyenne mondiale Diesel: 2MW 100% PV Diesel :2MW PV Puissance PV 0 2MW Puissance Diesel 2MW 2,5MW Consommation 57 661 824,00 36 519 155,20 gasoil /AN Production diesel 10 512 000,00 6 412 320 kwh pour une année Production PV 0 4 204 800 Cout 182 000 000,00 822 567 800,00 investissement Couts KWh (LCOE) 23,00 DZD /kwh 21DZD /kwh Diesel: 2MW Diesel :2MW 100% PV PV Puissance PV 0 2MW Puissance Diesel 2MW 2,5MW Consommation 576 618 240,00 365 191 550,20 gasoil /AN Production diesel 10 512 000,00 6 412 320 kwh pour une année Production PV 0 4 204 800 Cout 182 000 000,00 822 567 800,00 investissement Couts KWh (LCOE) 43 DZD /kwh 19 DZD/KWH
Profil de consommation des villes et villages de l extrème sud la charge de consommation en électricité des ménages suit des cycles journaliers. La climatisation domine les cycles de charge, de sorte que les pics sont au moment le plus chaud de la journée.
Caractéristiques des sites et des villes de l extrème sud Pic de consommation pendant les périodes de chaleur du essentiellement aux consommation des climatiseurs Pic pendant la journée Distances éloignement pour interconnexion aux réseaux Couts et difficultés alimentation en gasoil
ROI
Conception inadéquate ROI >6ans
Framework et matrice de conception Amimer Mode opératoire Conception /Flexibilité Maintenance Conditions météo Ensoleillement Profil de consommation diesel Site CONFIGURATION PV Contrôleur intelligent SYNCHRONISATION Dimensionnement des panneaux Profil de production
Structure de coût type d'un système hybride PV-diesel
PV Données irradiation du site Ombrages Technologies PV /onduleur Conception de la ferme Configuration du système Configuration de base Amélioration des composants Economie Durée de vie des sources Taux d interets Cout du combustible Inflation Charges et production Spécifications du GE Configurations Profile de charges Mode opératoire Modes d exploitation Configuration PV Mix PV /Diesel Configuration Diesel Modèle du système hybride : 1. S aligne à la demande 2. Optimisation dans le dimensionnement des composants. 3. Rentabilité A. Niveau d integration élévé : 1. Modélisation de la Charge de réseau 2. Analyse des besoins BoP procédures Mode opératoires de la centrale Modes et planning de maintenances
Optimisation de la conception du système Conception Composant Capacité du champ PV Puissance du groupe électrogène diesel Capacité du parc de batteries Onduleur multifonctionnel Caractéristiques du composant redresseur Dimensionnement du composant onduleur (puissance nominale) Recommandation Permettant de fournir plus de 20% de la demande journalière en année 1 Permettant d assurer la pointe de demande, en haute saison, à l'année 5 En fonction de l excès de production journalière solaire à stocker (en année 1), et de la quantité d'énergie requise durant les heures de faible demande (en année 5) Régulation de charge permettant d allonger la durée de vie du parc de batteries En fonction de la demande (puissance appelée) aux périodes où la production solaire est insuffisante et aux périodes où la demande est trop faible pour une utilisation performante du groupe électrogène (en haute saison, en année 5) Exploitation Exploitation du groupe électrogène diesel Exploitation des batteries Autant que possible : pas d utilisation avec un facteur de charge inférieur à 40% Optimiser la durée de vie du parc de batteries
Outils de conception Les outils logiciels peuvent être divisés en quatre groupes : 1. les outils de dimensionnement, qui calculent les dimensions du système sur la base des données entrées (la demande et les données climatiques, ainsi que les composants du système), 2. les outils de simulation, qui utilisent les données entrées (la demande et les données climatiques, ainsi que les composants et la configuration du système) pour simuler le comportement du système sur une période donnée, 3. les outils de recherche, avec un degré élevé de flexibilité et hautement de configurables pour permettre une simulation complète de différent systèmes à des fins de recherche et, enfin, 4. des outils de conception de mini-réseaux, qui assistent la conception du réseau de distribution du mini-réseau électrique
Notre méthode: un Accompagnement complet Avant Projet
Notre méthode: réalisation des projets
Réalisations et Perspectives Amimer Energie Objet du projet: centrale électrique hybride modulaire déplaçable au Tchad Configuration: hybride Diesel/Solaire Puissance Totale: 66 MW Site: -N djamena: 30 MW / 90KV en cours de réalisation -Moundou: 10MW / 15KV 2016 -Abeche: 10MW / 15KV 2017 -Sarh: 10MW / 15KV 2017 -Am Timan: 2MW / 15KV 2016 -Masro: 2MW / 20KV 2016 -Lai: 2MW / 20kV 2016
Nous vous remercions de votre attention