Projet d'amélioration de la desserte en eau potable à partir d'une mini adduction à source d'énergie photovoltaà¯que à l'Institut supérieur agronomique et vétérinaire Valéry Giscard d'Estaing de Faranah en Guinée

II-2-5 Dimensionnement de la source d'énergie solaire

Le système suivant est dimensionné par un assemblage des panneaux photovoltaïques qui constitue le générateur du courant électrique qui doit faire fonctionner le moteur. Il comprend trois éléments :

- La surface des panneaux qui forme le générateur du courant

- Le convertisseur ou onduleur

- Le groupe moto pompe choisi antérieurement

Les Panneaux Solaires :

Le module photovoltaïque est l'élément de base du générateur photovoltaïque. Par assemblage de plusieurs modules en série et en parallèle on obtient un panneau solaire. Les modules sont à leur tour constitués de photopiles. Ils sont caractérisés par leur puissance et intensité. La puissance électrique maximum qu'un panneau peut fournir est sa puissance crête. Elle exprimée en Watt crête dans les conditions idéales à savoir recevant du soleil de 1000 W, à la température de 25°C mais dans les conditions réelles d'utilisation, on obtient rarement cette puissance.

Le Convertisseur ou Onduleur

C'est un dispositif électronique qui transforme le courant continu (cc) produit par le générateur photovoltaïque en courant alternatif (ca) triphasé qui alimente le moteur immergé. Le nombre de module sur le panneau et le nombre de module en parallèle sont fonction des caractéristiques des convertisseurs. Actuellement, il y'a cinq (5) modèles d'onduleurs pour le pompage d'eau qui sont GRUND FOS SOLARTRNIC SA ; SIMENSIMOUERT ; PSOLAR TOTAL ENERGIE TSP1500, TSP2500 ; TSP 4000

D'après les constructeurs, les onduleurs présentent d'excellentes caractéristiques : - La protection contre le fonctionnement à sec ou blocage du rotor

- La protection contre un court circuit

- La protection contre une surcharge ou sous charge (attente de 30mm)

- La protection contre un surchauffage cas de température supérieur à 85°C - La protection contre une tension d'entrée trop basse au delà de 15v

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II- 2-5-1 La Méthode de Dimensionnement des Panneaux. Hypothèse de Calcul :

Dans l'objectif d'obtenir la puissance nécessaire pour le fonctionnement de la pompe immergée, nous avons choisi des modules d'une puissance crête (PC75 WC de 20 V et d'une intensité de 4,34 A chacun

- La déserte est continue toute l'année

Etude du Rayonnement Solaire de la Zone du Projet sur une Surface Horizontale

Pour ce cas présent, je me suis servi du tableau d'ensoleillement journalier (Emj) qui est fonction des mois de l'année.

Par ailleurs 1 cal / cm² = 11,62 w/r/m² = 11,628x 10 ^-3 Kwh/m2 Tableau N°21 : Rayonnement Solaire de la Zone du projet

Mois	Jan	Fev	Mars	Avr	Mai	Juin	Juillet	Aout	Spet	Oct	Nov	Dec	moy
enseoleil lement cal /cm^2	500	505	507	507	474	448	415	396	440	481	529	493	475
Ensoleil Lement (Wh/m^2	5818	5881	5898	5903	5514	5217	4835	4614	5112	5601	6146	5729	5522
Ensoleil lement (KX/m^2)	5,818	5,881	5,899	5,903	5,514	5,217	4,835	4,614	5,112	5,901	6,146	5,729	5,522

Choix du panneau photovoltaïque

Pour le dimensionnement des panneaux solaires, c'est l'énergie électrique du moteur et de la pompe à l'énergie du rayonnement solaire de la zone du projet.

L'Angle d'Inclinaison Optimum des Panneaux

Les valeurs des radiations solaires obtenues sont supposées appliquées sur une surface horizontale. En réalité les rayons solaires ne viennent pas perpendiculairement à la surface du sol. L'angle d'inclinaison standard est fonction de latitude du milieu.

Selon Théodore (1982) entre les latitudes 0°00 et 22°29 l'angle d'inclinaison standard recommandé est de 15° et pour le cas de la Guinée c'est 15°Sud.

Le facteur d'inclinaison (Fi)

Les coefficients varient en fonction de

- l'hémisphère (La Guinée appartient à l'hémisphère Nord)

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-

- l'altitude de la zone

- l'angle d'inclinaison (15°Sud) pour notre cas :

- des mois de l'année ;

En utilisant les abaques des constructeurs GRUNDFOS les facteurs d'inclinaison mois par mois sont résumés dans le tableau ci-après.

Tableau N°22 Facteurs d'inclinaison.

Mois	Jan	Fev	Mars	Avr	Mai	Juin	Juillet	Aout	Spet	Oct	Nov	Dec	Moy
FI	1 ,15	1,10	1,03	0,97	0,93	0,91	0,92	0,96	1,01	1,08	1,14	1,18	1,03

L'énergie solaire captée sur une surface inclinée (Epi).

Elle représente l'énergie corrigée captée sur un plan incliné.

Elle est déterminée mois par mois suivant la formule citée par Mamadou Benté BALDE dans le cadre du projet ACVIP SWAPE comme suit :

Epi = Eph. Fi

Où Epi = énergie sur un plan incliné en KWH/m²

Eph = énergie captée sur un plan horizontal KWH/m²

Fi : Facteur d'inclinaison

Tableau N°23 Energie captées sur un Plan Incliné

Mois	Jan	Fev	Mars	Avr	Mai	Juin	Juillet	Aout	Spet	Oct	Nov	Dec	moy
Eph	5,818	5,818	5,898	5,903	5,514	5,217	4,835	4,614	5,112	5,601	6,146	5,729	5,522
Fi	1,15	1,10	1,03	0,97	0,93	0,91	0,92	0,96	1,01	1,08	1,14	1,18	1,03
Epi	6,69	6,46	6,07	5,72	5,12	5,74	4,44	4,42	5,16	6,04	7,00	6,76	-

Performance du Système

A partir des courbes caractéristique de la pompe SP8AZI, de la hauteur manométrique totale et les valeurs de radiation trouvées on extrait le débit mois par mois que cet ensemble peut fournir la puissance crête à installer doit être à mesure de fournir le débit moyen journalier. Pour atteindre cet objectif le tableau donné par Théodore FORGELMAN m'a servi pour déterminer la performance du système photovoltaïque.

a) Signification de quelques symboles énergétiques utilisés pour la performance d'un système photo - voltaïque

Xj = L'énergie solaire global moyen en KW/m²

Yj = L'énergie électrique qu'il faut fournir à la pompe wh

Uj = L a puissance crête à installer pour les différentes énergies solaires

Pcm = La puissance crête du module choisi

Wj = L'énergie électrique que les panneaux peuvent produire

Sj = L a solde d'énergie (énergie non utilisée)

+ = Rupture du courant mais exclu pendant les heures de pompage durant l'année

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b) Méthodologie de détermination des énergies déployées

Xj = EPI = EPh x Fi

Yj = Nombre de module x Nombre de panneaux (unité)

Uj = Yj /Xj

Pcm = Nombre de module x Puissance crête d'un module (Pc)

Wj = Pcm x Xj

Sj = Wj - Yj

EPh = Energie trouvée à partir du rayonnement solaire de la zone d'étude (KW/m²)

Tableau N° 24 : Performance du Système

Site ISAV			Système : Pompe						Date 05/2009
X%= 15		PC= 75 wc						Wj/j		Kwh/m^2j
Mois	Jan	Fev	Mars	Avr	Mai	Juin	Juillet	Août	Sept	Oct	Nov	Dec
Xj	6,69	6,46	6,07	5,72	5,12	4,74	4,44	4,42	5,16	6,04	7,00	6,76
utilisation	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
Yj	5400	5400	5400	5400	5400	5400	5400	4500	5400	5400	5400	5400
-	807	835	839	944	1054	1139	1216	1221	1046	894	771	798
Pcm								1275
Wj =Xj Pcm	8529	8236	7739	7293	6528	6043	5661	5635	6579	7701	8925	8619
Sj	3129	2836	2339	1893	1128	643	261	235	1179	2301	3525	3219

D'après la condition de choix (Pcm = Ujmax) on considère que Pcm = 1275W soient 17

5400

modules à installer PC= 75 wc le nombre de panneaux est : unités

wc 4

=

1275wc

Le nombre de modules retenus est 17, le nombre de panneaux est 4

En fait, le nombre de panneaux et de modules doivent correspondre aux caractéristiques du

convertisseur qui sont la tension U= 380 volts et l'intensité I= 9,75A . Cette tension est la résultante des tensions sur un panneau de modules en série. Ainsi le nombre maximum des

380 v

modules est de 19

=

20v

Pour ce cas précis, 18 modules ont été pris. En définitif on a 4x 18 = 72 modules de 75 wc pour tout le système. La puissance totale du système est 72 x 75 w = 5400 w qui est nettement supérieur à la puissance de la pompe (3800w).

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