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Outil d'aide au dimensionnement des systemes photovoltaiques domestiques

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par Max Jimmy TCHANA NKOUIMI
Ecole nationale supérieure polytechnique de Yaoundé - Ingénieur génie électrique 2009
  

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UNIVERSITE DE YAOUNDE I
ECOLE NATIONALE SUPERIEURE
POLYTECHNIQUE
DEPARTEMENT DES GENIES
ELECTRIQUES ET DES
TELECOMMUNICATIONS

THE UNIVERSITY OF YAOUNDE I
NATIONAL ADVANCED SCHOOL
OF ENGINEERING
DEPARTMENT OF ELECTRICAL
AND TELECOMMUNICATIONS
ENGINEERING

Année académique 2008-2009

 

OUTIL DAIDE AU DIMENSIONNEMENT

 
 
 
 

DES SYST~MES PHOTOVOLTAIQUES

DOMESTIQUES

 

'Minoire de fin d'i~ude

résenté et soutenu par :

TCHANA NKOUIMI cc/lax jimmy

En vue de l'obtention du

Zoipitne d',Inflinieur de Conception option Qinie Ziectrique

Sous la direction de

Dr. TCHUIDJAN Roger

Devant le jury composé de :

'Elresident : Pr. TANGHA Claude Rapporteur : Dr. TCHUIDJAN Roger

cc/lembres : Dr. ONDOUA adouard

Mr. TABE cc/loses

DEDICACES

DEDICACES

A

MES PARENTS, Mr et Mkkte NICD~IMI

A

Ma fiam,cee R.Dg NE IRENE

Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur de conception
Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure Polytechnique de Yaounde
Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy

REMERCIEMENTS

REMERCIEMENTS

La presente etude a ete realisee grace aux efforts conjugues de p lusieurs personnes a qui je ne saurais exprimer ma profonde gratitude, car chacune d'e lles a su apporter le mei lleur de soi qui a guide mon travail.

Ma vive gratitude au Dr. TCHUIDJAN Roger, mon Encadreur Academique et enseignant pour sa disponibi lite et l'esprit de sacrifice certain pour la formation des etudiants ;

Je remercie le Pr. TANGHA Claude Chef de departement du Genie Informatique, pour avoir accepte de presider ma soutenance ;

Merci au Dr. ONDOUA Edouard et a Mr. TABE Moses, enseignants au departement des Genies e lectriques et des telecommunications, qui ont accepte d'être Membres de mon jury ;

Je voudrais remercier tous ceux qui m'ont aide et soutenu pour l'e laboration de ce travail.

J'adresse mes profonds remerciements a l'ACL Automation and control Laboratory de l'ENSP Ecole Nationale Superieur Polytechnique, qui a daigne m'accuei llir en son sein pour la realisation de ce travail, a Mr GUEMENE DOUNTIO Emmanuel Chef du Laboratoire de recherche energetique de Yaounde pour sa contribution a ce travail pour ce qui est des informations sur les donnees so laires du Cameroun, a Mr ONGOLO ADZABA Bruno Technicien superieur de la societe KVAZAR International Solar Company, pour sa disponibilite. Je voudrais particulierement dire merci a mon oncle Mr MENDJI NGANSO Ernest et son epouse, pour le soutien permanent qu'i ls m'apportent. A mon beau frere Mr KOMBOU Pascal Blaise pour l'attention particuliere portee a mon confort, a l'ingenieur OMBANG Mathurin de Orange Cameroun-SA pour ses nombreux consei ls qui ont eu un impact serieux dans ma progression academique. Je tiens egalement a dire merci a, Mr NGASSA Augustin pour l'attention portee a mon suivi academique, a mes camarades TCHEUMTCHOUA KAMDEM Merleau, FONKWE FONGANG Edwin , FOUDA Cedric, NJOCK TANGUY Francis, ETOUNDI ATANGANA Parfait et DSAJO NJEUNJI Armand pour la pertinence de leurs remarques et suggestions, pour leur disponibilite a toujours etre a mon ecoute. Sans oub lier mes amies SONAGOU Guy, Billy WEBER, MBOGNING Cyprien, TANANG Patrice, Gladys Djoko, Patrice FOUMAN, TASSANG Lucianie, et AZAPGUE Corine.

J'adresse de sincere remerciement :

A tous les enseignants de l'ENSP pour la formation que j'ai revue aupres d'eux.

A tous mes camarades de promotion pour tout le soutien et la so lidarite dont i ls ont fait preuve pendant toutes ces annees de formation a l'ENSP.

A mes Freres, Sceurs, Cousins et Cousines.

A toute la Famille MENDJI pour son assistance mu ltiforme pendant toutes ces annees de formation a l'ENSP.

A tous ceux qui de pres ou de loin ont contribue a la realisation de ce projet.

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Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy

[15]

GLOSSAIRE

ACL : automation and control laboratory.

ADEME : agence de l'environnement et de la maitrise de l'energie.

AIEA : agence internationale de l.energie atomique.

Angle d'incidence : angle que fait un rayon incident avec la normale a la surface au point d'incidence. Cet angle determine l'importance du rayonnement direct intercepte par la paroi.

Angle d'inclinaison : pour une surface captatrice, est l'angle que fait cette surface avec le plan horizontal.

Architecture bioclimatique : est definit comme le principe de conception architecturale visant a utiliser, au moyen de l'architecture elle-meme, les elements favorab les au climat en vue de la satisfaction des exigences du confort thermique.

Azimut solaire : angle mesure dans le sens des aiguilles d'une montre entre le point cardinal Sud (dans l'hemisphere nord) ou Nord (dans l'hemisphere sud) et la projection sur le plan horizontal local de la droite reliant la terre au so leil.

Batterie : dispositif de stockage et de restitution de l'energie e lectrique.

Biomasse : masse de matiere vivante, qu'e lle soit animale ou vegetale. La matiere organique morte fait partie de la biomasse, car elle abrite tous les micro-organismes de decomposition.

Caloporteur : fluide (souvent de l'eau avec un additif antige l, ou de l'air) utilise pour les transferts d'energie calorifique lors d'un processus thermique. Dans les techniques so laires le fluide caloporteur transporte la chaleur transformee par les capteurs so laires vers le reservoir de stockage.

Capteur solaire : dispositif destine a absorber le rayonnement so laire et a transmettre la chaleur ainsi produite a un fluide caloporteur.

Cwape : Commission wallonne pour l.energie.

Cellule photovoltaique (ou photopile) : dispositif qui transforme l'energie lumineuse en courant e lectrique.

Cellules amorphes : photopiles, e lles ont un coUt de production bien plus bas, mais malheureusement leur rendement n'est que 8 a 10%.

Cellules monocristallines : photopiles de la premiere generation, e lles ont un taux de rendement de 12 a 16%, mais la methode de production est laborieuse et difficile, et donc, tres chere car il faut une grande quantite d'energie pour obtenir du cristal pur.

Cellules poly cristallines : photopiles, e lles ont un rendement de 11 a 13%, mais leur coUt de production est moins e leve.

Constante solaire : se dit de l'eclairement energetique d'une surface normale aux rayons so laires, situee a la limite de l'atmosphere. Cette valeur est fixee a 1.353 W/m2.

Declinaison solaire : angle forme par la droite reliant la terre au so leil et le plan equatorial (positif vers le nord).

Dispositif de poursuite du Soleil : permet de maintenir un appareil oriente en permanence en direction du Soleil. I l peut etre a moteur ou a operation manue lle.

Eclairement energetique ou irradiance : flux de rayonnement e lectromagnetique, par unite de surface, incident sur un plan donne. L'ec lairement energetique est exprime generalement en watts par metre carre (W/m2).

Effet de serre atmospherique : il est provoque par l'atmosphere qui sert de paroi transparente. Ce phenomene empeche le refroidissement brutal de la terre pendant la nuit. Le renforcement de l'effet de serre atmospherique par l'emission excessive de certains gaz comme le dioxyde de carbone et le methane est en train de modifier le climat.

Effet photovoltaique : transformation de l'energie lumineuse en energie e lectrique, decouvert en 1839 par Antoine Becquerel.

energie eolienne : energie tiree de la force du vent.

energie geothermique : energie extraite des eaux chaudes ou de la vapeur presente dans certaines parties de la terre a fort degre geothermique.

Energie hydraulique : vient d'un potentie l energetique lie a l'exp loitation de la chute d'un cours d'eau ou d'un barrage pour la transformer en energie e lectrique a l'aide de turbines hydrauliques. Energie solaire : energie emise par le so leil sous forme d'ondes e lectromagnetiques (principalement entre 0,3 et 3 micrometres) ou toute autre energie obtenue par captage du rayonnement so laire. Energie solaire active : se dit d'un principe de captage, de stockage et de distribution so laire necessitant, pour son fonctionnement, l'apport d'une energie exterieure (par opposition a l'energie so laire passive).

Energie solaire passive : se dit d'un principe de captage, de stockage et de distribution capable de fonctionner seuls, sans apport d'energie exterieure.

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Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy

Energie solaire photovoltaique : energie des photons dans la lumiere transformee directement en e lectricite grace a des ce llu les so laires qui sont fabriques avec des materiaux semi-conducteurs. Energies renouvelables : utilisent des flux d'energies d'origine nature lle (so leil, vent, eau, croissance vegetale, geothermie...). Elles constituent donc une alternative aux energies fossiles a p lusieurs titres : e lles sont inepuisab les ; e lles autorisent une production decentralisee adaptee a la fois aux ressources et aux besoins locaux ; e lles preservent l'environnement car e lles n'emettent pas de gaz a effet de serre, ne produisent pas de dechets et n'entrainent ni risques majeurs, ni nuisances locales significatives.

Equateur: ligne fictive de separation entre l'hemisphere nord et l'hemisphere sud, definie par un plan perpendicu laire a l'axe des poles.

Fuseau horaire : bande de 15° de longitude de large s'etendant du pole nord au pole sud, permettant de decomposer le globe terrestre en 24 tranches horaires.

Gaz a effet de serre : constituants gazeux de l'atmosphere, tant nature ls que d'origine humaine (anthropiques), qui absorbent et re-emettent le rayonnement infrarouge. Ils contribuent a maintenir la chaleur dans l'atmosphere terrestre.

Generateurs photovoltaiques : ensemble des modules photovo ltaIques couples aux elements de controle et de regulation.

Hauteur solaire : angle entre la droite joignant le centre du disque so laire au point d'observation et le plan horizontal passant par le point d'observation.

Heliographe : instrument enregistrant la duree pendant laque lle le rayonnement so laire est d'une intensite suffisante pour produire des ombres distinctes.

Heure solaire : heure de la journee determinee par le mouvement apparent du Soleil, egale a 12h00 au midi vrai. Pour obtenir l'heure legale, il faut lui additionner l'equation du temps, la correction de longitude et eventue llement l'heure d'ete.

Installations autonomes : systeme photovo ltaIque ne presentant aucun raccord avec le reseau e lectrique de distribution.

Installations connectees au reseau : systeme photovo ltaIque connecte au reseau e lectrique de distribution.

IRGM : institut de recherche geo logique et miniere.

Irradiation : energie totale qui est revue sur un plan perpendiculaire aux rayons x du so leil et par jour.

Lampes fluo-compactes : tubes fluorescents miniaturises qui sont equipes d'un culot standard et un ballast integre. Ils peuvent se substituer directement aux lampes a incandescence. Ces lampes "economes" consomment de 4 a 5 fois moindre, a flux lumineux identique, que les lampes a incandescence et leur duree de vie est p lusieurs fois superieure.

Latitude : e loignement par rapport a l'equateur, mesure en degres d'arc le long du meridien du lieu (en °N ou en °S)

Longitude : e loignement par rapport au meridien d'origine, mesure en degres d'arc le long de l'equateur (en °E ou en °O).

Longueur d'onde electromagnetique : definit le rayonnement et decou le directement de la theorie ondulatoire de la lumiere. Elle est egale au rapport de la vitesse de la lumiere (300.000 km/s dans le vide) a la frequence determinant le rayonnement envisage; elle s'exprime generalement en microns.

LRE : laboratoire de recherche energetique. meridien : plan du lieu passant par l'axe des poles.

MINRESI : ministere de la recherche et de l'innovation.

Module photovoltaique : ensemble de ce llu les photovo ltaIques raccordees en serie et encapsulees de fa;on etanche afin de les proteger de l'humidite et des chocs.

Onduleur : dispositif e lectronique et statique servant a convertir le courant e lectrique continu en courant alternatif avec la frequence souhaitee. La puissance "apparente" de l'onduleur s'exprime en volt-amperes (VA).

Panneau photovoltaique : ensemble de modules photovo ltaIques raccordes en serie et ou en parallele.

Protocole de Kyoto : convention cadre sur les changements climatiques qui a ete adopte a Kyoto le 11 decembre 1997. Il fixe des engagements chiffres (en equivalent dioxyde de carbone) en vue de reduire ou de limiter leurs emissions de gaz a effet de serre pour l'horizon 2008-2012.

Puissance crate : puissance e lectrique maximum que peut fournir une ce llule dans les conditions standards, c'est-a-dire a 25°C et sous une puissance lumineuse de 1000 W/m2. Cette puissance est exprimee en Watt-crete (Wc).

Pyranometre : radiometre pour la mesure du rayonnement dans un plan, le rayonnement incident etant issu de l'ensemb le de l'hemisphere situe au-dessus de l'instrument.

PV : photovo ltaIque.

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Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy

Pyrheliometre : radiometre muni d'un co llimateur, pour la mesure du rayonnement so laire direct sous incidence normale.

Radiometre : instrument de mesure du rayonnement.

Rayonnement diffus : rayonnement so laire global a l'exception du rayonnement direct. I l comprend la plus grande partie du rayonnement diffuse par l'atmosphere ainsi qu'une partie du rayonnement reflechi par le so l, suivant l'inclinaison de la surface receptrice.

Rayonnement direct : rayonnement so laire incident sur un plan donne, et provenant d'un petit angle so lide centre sur le disque so laire.

Rayonnement infrarouge : rayonnement e lectromagnetique de longueur d'onde comprise entre 780 nm et 1 mm.

Rayonnement solaire global : rayonnement emis par le so leil incident sur une surface donnee. Rayonnement ultraviolet : rayonnement e lectromagnetique de longueur d'onde plus courte que le visible (<380 nanometres) et plus longue que les rayons X.

Rayonnement visible : rayonnement e lectromagnetique stimulant le nerf optique humain, de longueur d'onde comprise approximativement entre 380 nm et 780 nm

Regulateur : dispositif e lectronique assurant la protection des batteries contre les surcharges et contre les decharges profondes.

SER : syndicat des energies renouve lab les.

Silicium : materiau de base des photopiles.

Soleil : etoile autour de laque lle gravite la Terre. Son energie provient des reactions thermonucleaires de fusion de l'hydrogene en helium. Sa temperature superficie lle moyenne est estimee a 5.800 K. Spectre solaire : distribution spectrale (en fonction de la longueur d'onde ou de la frequence) du rayonnement e lectromagnetique emis par le so leil, depuis les rayonnements radio jusqu'aux rayons X.

Systeme photovoltaïque : assemblage d'un generateur photovo ltaïque a un ou p lusieurs recepteurs. Zenith : point le plus e leve de l'hemisphére celeste, se trouvant directement a la verticale de l'observateur.

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Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy

RESUME/ABSTRACT

RESUME / ABSTRACT

Le so laire photovoltaique connait un essor remarquab le depuis les deux derniéres décennies. L'industrialisation et la production en série conduisent a une baisse réguliére des coats des é léments constituant le générateur photovoltaique. La tendance actue lle est a la vulgarisation de cette énergie propre, gratuite et respectueuse de l'environnement, tant bien qu'en Afrique et dans le monde l'on voit murir et réaliser des projets de systémes photovoltaiques autonomes. Toutefois, la qualité et la fiabi lité de te ls systémes passent par un bon dimensionnement.

Le dimensionnement des générateurs photovoltaiques varie en fonction de la puissance installée, de la consommation moyenne journaliére et des paramétres météoro logiques. I l demande bon nombres de calcu ls qui sont généralement faits manue llement, l'exposant ainsi a des risques d'erreur non négligeab les, entrainant par coro llaire des problémes te ls que le surdimensionnement excessif ou le sous dimensionnement du systéme mis en place.

Ce travail a permis de mettre sur pied une p lateforme qui apporte a l'utilisateur beaucoup de soup lesse et de faci lité dans le dimensionnement des générateurs photovoltaiques autonomes liés a l'habitat. Aprés avoir regu des données fournies par l'uti lisateur, cette application effectue les opérations suivantes :

- Calcul du générateur photovoltaique

- Propositions d'équipements avec prix

- Bilan énergétique et environnemental annuel

- Génération automatique de rapports imprimables :

.d'évaluation de la consommation

journaliére

.de calcu l du générateur photovoltaique .d'équipements proposés, caractéristiques techniques et prix inc lus.

.de bi lan énergétique annue l.

The photovoltaic system has witness a remarkable expansion since the two last decades. The Industrialization and mass production of solar cells have led to a regular decrease in costs of the constitutive elements the photovoltaic generator. The present tendency has to do with the vulgarization of this natural energy, free of charge, and respectful to the environment, so that in Africa and in the world one can see growing and fulfilling projects of autonomous photovoltaic systems. Nevertheless, the quality and reliability of such systems pass through a good sizing.

The sizing of photovoltaic generators varies according to the installed power, the average daily consumption, and other meteorological parameters. It requires a lot of computations which generally are done manually, exposing it to risks of error, caused by corollary problems such as over sizing or under sizing of the system in place.

This work has permitted us to create a platform which facilitates the sizing of autonomous photovoltaic generators by a user for any habitat.

This application after receiving data provided by the user, perform following operations:

- seizing of photovoltaic generator

- equipments proposal and their prices

- Annual energy and environmental schedule

- Automatic reports generation of:

.the Evaluation of the daily consumption .Computation of the photovoltaic generator .Equipments proposed, their technical characteristics and their prices

.Annual energy and environmental schedule

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Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy

LISTE DES FIGURES, TABLEAUX ET EQUATION

LISTE DES FIGURES

Figure 1: Spectre solaire [15] 17

Figure 2 : Les rayonnements dans l'atmosphère [3] 19

Figure 3: de la gauche vers la droite: heliographe-pyranomètre-pyrheliomètre 20

Figure4: illustration de variation du rayonnement solaire en fonction de l'heure et du type de nuage [3] 22

Figure 5: Utilisation du solaire passif pour l'eclairage et le chauffage (lumitubes) [15] 24

Figure 6: Principe du chauffe-eau solaire [15] 25

Figure 7: Elements d'un système photovoltaïque avec batteries 29

Figure 8: Principe de fonctionnement d'une photopile [15] 30

Figure 9 : Caracteristiques des cellules photovoltaïques [8] 31

Figure 10: Processus de fabrication d'un module à base de silicium [12] 32

Figure 11: Batteries solaires de stockage 34

Figure 12: evolution theorique de l'etat de charge d'une batterie 35

Figure 13: Duree de vie d'une batterie en fonction de la profondeur de decharge 36

Figure 14: principe de fonctionnement d'un regulateur 40

Figure 15: diagramme des trois etats de fonctionnement d'un regulateur de charge/decharge 41

Figure 16 : emplacement des modules 57

Figure 17: gestion des masques 58

Figure 18: choix de l'inclinaison en fonction de la latitude [1] 59

Figure 19 : Regulateur de charge [15] 63

Figure 20 : Architecture de la plate forme 72

Figure 21 : Donnees solaires du Cameroun 78

Figure 22 : Coordonnees geographiques 78

Figure 23 : Structure de la base de donnees associee aux equipements constituant le generateur PV 78

Figure 24 : Structure de la base de donnees associee aux Usages domestiques 79

Figure 25 : Structure de la base de donnees associee aux modèles predefinis 79

Figure 26 : Setups E@sy_PV version compatible Excel 2007, et version compatible Excel 2003 84

Figure 27 : Installation d'E@sy_PV 85

Figure 28 : E@sy_PV 85

Figure 29 : Guide utilisateur 86

Figure 30 : Volet administration 86

Figure 31: Lancement d'un projet de Dimensionnement de generateur PV 87

Figure 32 : Evaluation des besoins journaliers à partir du mode guide 87

Figure 33 : Evaluation des besoins journaliers à partir du mode libre 88

Figure 34 : Evaluation des besoins journaliers à partir de cas predefinis 88

Figure 35 : Recapitulatif des besoins journaliers 89

Figure 36 : Enregistrement du rapport d'evaluation de la consommation journalière 89

Figure 37 : Rapport imprimable d'evaluation des besoins journaliers produit par E@sy_PV 90

Figure 38 : Interface d'entree des donnees necessaires au Calcul du generateur PV 90

Figure 39 : volet cartographique d'E@sy_PV 91

Figure 40 : Resultats du calcul du generateur photovoltaïque 92

Figure 41: Rapport imprimable sur le calcul du generateur PV tel que produit par E@sy_PV 93

Figure 42 : Presentation du module bilan de production annuelle 94

Figure 43 : Rapport imprimable sur le bilan de production annuelle tel que produit par E@sy_PV 95

Figure 44 : Presentation du module de proposition d'equipements (1) 96

Figure 45 : Presentation du module de proposition d'equipements (2) 97

Figure 46 : le volet etat des donnees 98

Figure 47 : Rapport imprimable sur la proposition d'equipement tel que produit par E@sy_PV 98

Figure 48 : Presentation du volet Etat des donnees 99

Figure 49 : Stations Solarimetriques du Cameroun (source LRE) (A) 103

Figure 50 : Irradiation globale moyenne journalière par zone (Extrême Nord, Nord, Sud) au Cameroun (source
LRE) (B) 103

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Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy

LISTE DES TABLEAUX

Tableau 1: irradiations moyennes à Yaoundé 18

Tableau 2: Evolution du rayonnement solaire globale au cours de l'année (en Kwh/m2/jour) 21

Tableau 3: types de matériau et rendement [1] 30

Tableau 4 : tension du générateur photovoltaïque en fonction de la puissance 55

Tableau 5 : nombre de modules à mettre en série 55

LISTE DES EQUATIONS

Équation 1 : évaluation de l'énergie à produire par jour. 53

Équation 2 : puissance crête du générateur photovoltaïque-formule1 54

Équation 3 : puissance crête du générateur photovoltaïque-formule2 54

Équation 4 : Calcul du nombre de branche en parallèle 55

Équation 5 : puissance effective du générateur photovoltaïque 56

Équation 6 : Capacité du système de stockage 59

Équation 7 : nombre d'éléments de batterie à mettre en série 60

Équation 8 : nombre de branches en parallèle 61

Équation 9 : Capacité effective du système de stockage 61

Équation 10 : Courant de sortie du régulateur 62

Équation 11 : Perte en ligne, chute de tension 64

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SOMMAIRE

Sommaire

Introduction générale 14

1. Généralités sur l'énergie solaire 16

1.1. Introduction [11] 16

1.2. Le gisement solaire [3] 17

1.2.1. Nature du rayonnement solaire 17

1.2.2. L'ensoleillement 18

1.2.3. Disponibilité pratique de l'énergie solaire 18

1.2.4. Grandeurs mesurées du rayonnement solaire 19

1.2.5. Variation du rayonnement solaire suivant la localisation géographique 20

1.2.6. Variation du rayonnement solaire en fonction des saisons et des jours 21

1.2.7. Part des rayonnements directs et diffus dans le rayonnement global 21

1.2.8. Variation du rayonnement solaire en fonction de l'heure 21

1.2.9. Conséquences pratiques issues de l'irrégularité du rayonnement solaire 22

1.2.10. Evaluation du gisement solaire d'un site[8] 23

1.2.11. Les ressources énergétiques solaires du Cameroun [10] 23

1.3. Technologies de transformation de l'énergie solaire 24

1.3.1. Energie solaire thermique [1] 24

1.3.2. Le solaire photovoltaïque 26

1.4. Conclusion 26

2. Généralités sur les systèmes photovoltaïques [4] 27

2.1. Historique du solaire photovoltaïque 28

2.2. Les enjeux du photovoltaïque 28

2.3. Production de l'énergie 29

2.3.1. La conversion de la lumière en électricité 29

2.3.2. De la cellule au module photovoltaïque 32

2.3.3. Du module au panneau photovoltaïque 33

2.4. Contrôle de l'énergie 33

2.4.1. Stockage de l'énergie 33

2.4.2. Régulation et traitement du courant électrique photovoltaïque 39

2.4.3. Les diodes anti-retour et les diodes by-pass 42

2.4.4. Les onduleurs 42

2.5. Utilisation de l'énergie 43

2.6. Types de systèmes photovoltaïques 43

2.6.1. Les systèmes autonomes 43

2.6.2. Les systèmes Hybrides 43

2.6.3. Les systèmes raccordés au réseau 43

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2.7. Avantages-inconvénients des systèmes PV 44

2.7.1. Avantages 44

2.7.2. Inconvénients 44

2.8. Maintenance des systèmes PV 45

2.9. Conclusion 45

3. Contexte et Problématique 46

3.1. Contexte 46

3.1.1. Présentation de l'ACL 46

3.2. Problématique 47

4. Méthodologie du dimensionnement des systèmes photovoltaïques [4] 50

4.1. Principes généraux 51

4.2. Dimensionnement des modules photovoltaïques 52

4.2.1. Calcul de la puissance crête adéquate du panneau photovoltaïque 52

4.2.2. Détermination de la tension du générateur photovoltaïque 55

4.2.3. Calcul du nombre de modules à mettre en série et du nombre de branche en parallèle 55

4.2.4. Emplacement, orientation et inclinaison des modules 56

4.3. Dimensionnement des batteries 59

4.3.1. Calcul de la capacité du système de stockage 59

4.3.2. Calcul du nombre d'éléments en série et du nombre de branches en parallèle 60

4.3.3. Précautions relatives aux batteries de stockage 61

4.4. Dimensionnement du régulateur 61

4.4.1. Principe 61

4.4.2. Caractéristiques d'entrée 62

4.4.3. Caractéristiques de sortie 62

4.4.4. Tension aux bornes du régulateur 62

4.5. Dimensionnement de l'onduleur 63

4.6. Dimensionnement des câbles électriques 63

4.7. Protection des systèmes photovoltaïques 64

4.8. Conclusion 65

5. Analyse et modélisation du problème 66

5.1. Introduction 66

5.2. Etude fonctionnelle de la plate forme 67

5.3. Analyse des différentes fonctions de la plateforme 67

5.3.1. Evaluation de la consommation journalière moyenne et de la puissance installée 67

5.3.2. Calcul du générateur PV 68

5.3.3. Proposition des équipements constituant le générateur PV 70

5.3.4. Bilan de production annuelle 70

5.3.5. Génération automatique de rapports imprimables 71

5.4. Présentation de l'architecture de la plate forme 71

5.5. Conclusion 72

6. Conception de la plate forme 73

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6.1. Introduction 74

6.2. Outils informatiques [11] 74

6.2.1. Visual Basic for Application 74

6.2.2. Microsoft Excel 75

6.2.3. Modélisation conceptuelle des données 76

6.2.4. PDF Creator/Acrobat Reader Professional 7 76

6.2.5. XML - DOTNET framework 2 - Office 2007 Custom UI Editor 77

6.2.6. Icon Sushi 77

6.2.7. Inno Setup 77

6.3. Conception des bases de données 77

6.4. Présentation des différents modules 79

6.4.1. Le module d'évaluation de la consommation journalière moyenne 79

6.4.2. Le module de calcul du générateur PV 80

6.4.3. Le module de proposition d'équipement 80

6.4.4. Le module de bilan de production annuelle 80

6.4.5. Le module de génération de rapports imprimables 80

6.5. Administration 81

6.6. Guide utilisateur 81

6.7. Conclusion 81

7. Résultats 83

7.1. Introduction 83

7.2. Installation de la plate forme 84

7.2.1. Précautions 84

7.2.2. Installation/Désinstallation 84

7.3. Présentation d'E@sy_PV 85

7.3.1. A propos d'E@sy_PV 86

7.3.2. Administration 86

7.3.3. Module d'évaluation de la consommation journalière moyenne 87

7.3.4. Module de calcul du générateur photovoltaïque 90

7.3.5. Module de Bilan de production annuelle 93

7.3.6. Module de proposition des équipements 96

7.3.7. Le Volet états des données 99

7.4. Conclusion 100

Conclusion générale 102

Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur de conception
Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure Polytechnique de Yaounde
Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy

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