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Introduction générale Les énergies renouvelables sont propres et constituent un

Introduction générale Les énergies renouvelables sont propres et constituent une solution alternative pour subvenir aux besoins de la société actuelle. Longtemps négligées ces énergies reprennent la place qui leurs est dû, grâce aux recherches et études qui se font de plus en plus diversifiées et pluridisciplinaires. Même si les énergies fossiles (pétrole et gaz) ne vont pas être remplacées de sitôt par les énergies renouvelables en Algérie, la part de ces derniers ne cesse d’augmenter, depuis la création du commissariat aux énergies renouvelables en 1982, et l’élaboration récente des textes législatifs, loi sur les énergies renouvelables en 2004, et le programme national sur les énergies renouvelables adopté par l’état en 2010. En Algérie les niveaux des besoins en gaz naturel du marché national seraient de l’ordre de 45 milliards de m3 en 2020 et 55 milliards de m3 en 2030. À ces besoins s’ajoutent les volumes dédiés à l’exportation dont les revenus contribuent au financement de l’économie nationale. Description technique de la centrale hybride de Hassi R’Mel III-1 Introduction : La consommation d’électricité à travers le monde ne cesse d’augmenter. La grande partie de l’énergie consommée provient de combustibles fossiles dont l’utilisation massive conduit incontestablement à l’épuisement rapide des réserves, à la pollution atmosphérique et au réchauffement climatique. Face à la demande énergétique croissante (croissance économique oblige, apparition de nouveaux pays émergeants) et conscient de l’impact environnemental négatif engendré, des directives dictées par les organisations mondiales de la protection de l’environnement (protocole de Kyoto) visent à réduire les émissions de gaz à effet de serre, donc produire à partir de sources propres, sûres et renouvelables. L’Algérie qui représente un partenaire stratégique pour ce qui est de l’approvisionnement et la sécurisation énergétique du marché européen est appelée à jouer un rôle effectif en matière de production énergétique à partir des énergies propres. Notre pays avec un gisement solaire important, notamment au Sahara (162.5 jours/ans) est lancé dans l’exploitation de cette source d’énergie en invertissant dans les centrales hybride solaire/gaz, systèmes dits ISCC (Integrated Solar Combined Cycle System). Un premier projet de centrale hybride solaire/gaz de 150 MW est réalisé à Hassi R’mel. III.2 Description de la centrale hybride de Hassi R’mel : La première centrale hybride solaire-gaz en Algérie a été inaugurée le 14 Juillet 2011. Située a Hassi R’mel, cette centrale a été dénommée SPP I, du nom de l'entreprise qui l'a réalisée, Solar Power Plant One. Cette centrale, réalisée par NEAL, en partenariat avec la firme espagnole ABENER, associe la technologie à cycle combiné et celle des concentrateurs solaires cylindro-paraboliques. Il s’agit du premier cycle combiné déployé loin de la côte, grâce à une technologie de refroidissement de la vapeur par des aérocondenseurs. Le marché pour la réalisation de la centrale a été attribué à ABENER qui est en charge de l’Engineering Procurement Construction (EPC) et des opérations de maintenance. La structure du capital de cette unité pilote est répartie entre NEAL: 20%, SONATRACH: 14%, ABENER: 51% et COFIDES: 15%. Le coût est estimé à 315 millions d’euros dont 252 millions € (80 %) fournis par un consortium de banques algériennes (Banque Extérieure d’Algérie, Banque Nationale d’Algérie & Crédit Populaire d’Algérie), et 20% (63 millions €) par des fonds propres. Délai de réalisation de la centrale hybride est de 36 mois ~ en 2011 Le projet a été réalisé selon la formule « Build, own, operate and Transfer » (BOOT). Figure III-1 : Centrale hybride de hassi R’mel III.2.1 Caractéristiques du site d'implantation La centrale SPP1 est située à 494.5 km au sud de la capitale Alger, a la limite sud de la wilaya de Laghouat. Elle est implantée sur un terrain qui s'étend sur une superficie de 130 hectares. On y accède par la route nationale N° 1. L’existence d’un réseau électrique le long de la RN 1 a favorise le choix de ce site. -Motivation du choix du lieu d’implantation : La région de Hassi R’mel est caractérisée par les conditions météorologiques suivantes : • Terrain plat. • 700 m d’altitude. • Une moyenne de 9,5 heures d’ensoleillement. • Une humidité relative de 24%, • Une pression atmosphérique égale à 0.928 bar. • Des vitesses du vent qui varient entre 2.14 et 4.15 m/s, • Des températures extrêmes qui varient de -10°C en hiver à +50°C en été (Voir Tableau III- 1), • Une insolation normale directe DNI (Direct Normal Irradiation) qui peut atteindre un maximum de 950 W/m2 en été. • Existence d’un aéroport international sur le site. Sais on Températu re Minimale Température Maximale Eté 21 50 Hive r −10 20 Tableau III-1: Valeurs des températures extrêmes enregistrées dans la région de Hassi R’mel III.2.2 Avantages du projet : III.2.2.1 Avantages Fiscaux : 256.6 MM€ c’est le taux de crédit appliqué par les banques algériennes avec une bonification de 3.75 %. L’ANDI a concédé des exonérations pour 5 ans. III-2-2-2 Autres Avantages : La technologie hybride cycle combiné permet de donner une flexibilité plus grande à la valorisation du gaz, ainsi qu’une économie du gaz qui aurait utilisé dans la production d’électricité aussi bien pour les besoins nationaux qu’à l’exportation. Le dimensionnement du champ solaire est prévu de telle sorte que l’assurance du ratio dépasse les 5 %, pour que les avantages prévus par le dispositif législatif algérien relatif au décret sur les coûts de diversification, concernant l’octroi des primes que pour la production qui prévoit un ratio supérieur à 5 %. En termes d’émission de gaz à effet de serre, le KWh produit dans le cas de l’hybride comparé à la production de l’électricité à partir de simples turbines à gaz émettra 2 fois moins de gaz à effet de serre . III.3 Description de composants de la centrale : La centrale SPP1 de Hassi R’mel (Figure III-1 ) est hybride. On entend par la qu’elle fonctionne au gaz naturel et a l’énergie solaire. Elle produit 150 MW (puissance nette ISO) avec un apport solaire de 20% de la puissance nominale, soit 30 MW. Cette centrale est composée de deux parties, le champ solaire et le cycle combine : a. Le champ solaire est constitue de capteurs cylindro-paraboliques, repartis sur deux surfaces. Chaque surface contient 28 boucles de quatre modules, repartis en 2 rangées. Le module est forme de 12 segments comportant chacun plusieurs miroirs. La composante directe du rayonnement solaire incident est concentrée par les miroirs sur un récepteur situe au point focal de la parabole (Fig.III-2). Un fluide caloporteur HTF (Heat Transfer Fluid) circule a l’intérieur du récepteur. Le fluide chauffe, dont la température peut atteindre 393°C, passe a travers une série d’échangeurs de chaleur pour céder sa chaleur a l’eau et produire ainsi de la vapeur d’eau (générateur de vapeur solaire). Figure III-2: Une partie du champ solaire de SPP I b. Le cycle combine est constitue de 2 turbines a gaz (fonctionnant au gaz naturel) dont la puissance nominale unitaire est de 45 MW. La chaleur de combustion de ces turbines est récupérée dans deux chaudières horizontales à circulation naturelle. Ces dernières font fonctionner une turbine à vapeur d’une puissance nominale de 80.08 MW. Il est a noter que le point fort de cette centrale hybride est l’ajout de la vapeur produite par le champ solaire a celle récupérée des turbines a gaz pour alimenter la turbine a vapeur. La puissance électrique produite par la centrale augmente en conséquence . III.4 Le champ solaire La surface de captation qui est de 183 120 m², se repartie en deux champs solaires, l’un placé au nord de la centrale et l’autre au sud. Ils sont constitués d’un total de 2688 concentrateurs, chaque12 concentrateurs placés en série forment un collecteur de type « EuroTrough ET 150 », ce qui nous donne 224 collecteurs. L’assemblage de 4 collecteurs constitue ce qu’on appelle « une boucle solaire ». Les deux champs solaires s’étendent sur une surface de 90 ha. La configuration utilisée pour le champ solaire est celle d’une installation à alimentation centralisée, c'est-à-dire que notre élément de base est la boucle solaire, celle-ci possède une entrée et une sortie pour assurer une hausse de température du fluide caloporteur d’environs 100°C. Cette configuration a pour avantage de minimiser la longueur totale de la tuyauterie (coût), mais elle requière l’utilisation de vanne d’ajustement pour pallier aux pertes de charges . Figure III-3 : Schéma d’une boucle solaire Figure III-4 : Configuration centralisée du champ solaire de la centrale III.4.1 Concentrateur cylindro-parabolique : Le module du collecteur ET 150 est un concentrateur formé de 28 segments (4 × 7) de miroirs cintrés fabriqués par le verrier Rio Glass, montés sur une structure métallique. Le miroir est constitué d’un verre en cristal de haute réflectivité (98%), sur sa partie inférieure, il est revêtu d’une couche d’argent, de cuivre, d’une protection et d’une couche en céramique. Tableau III-2 : Caractéristique du Collecteur ET 150 de la centrale Largeur de la surface d’ouverture [m] 5.7 5 La surface d’ouverture [m²] 817 .5 La longueur du collecteur [m] 148 .5 Nombre de modules par système de poursuite (collecteur) 12 Nombre de uploads/Finance/ tp-energie 1 .pdf