ا ر اا ا ا ا وزارة ا ا وا ا UNIVERSI
ا ر اا ا ا ا وزارة ا ا وا ا UNIVERSITE BADJI MOKHTAR- ANNABA ! "! ر- "$% BADJI MOKHTAR –ANNABA UNIVERSITY Faculté: Sciences de l’Ingéniorat Département: Électrotechnique Domaine: Sciences et Technologies Filière : Électrotechnique MEMOIRE Présenté en vue de l'obtention du diplôme de LICENCE Thème : Présentés Par: • ABDELDJOUAD Med Tarek • SAADI Abdelkodous Encadrant : KSENTINI Abdelhamid Grade : MCB Université : UBMA Jury de Soutenance: Pr :ABDERREZAK Abdallah Année Universitaire : 2019/2020 Etude et modélisation d’un panneau photovoltaïque REMERCIMENT En préambule à ce mémoire nous remercions ALLAH qui nous aide et nous donne la patience et le courage durant ces langues années d’étude. Nous souhaitons adresser nos remerciements les plus sincères aux personnes qui nous ont apporté leur aide et qui ont contribué à l’élaboration de ce mémoire ainsi qu’à la réussite de cette formidable année universitaire. Ces remerciements vont tout d’abord au corps éducatif et administratif de la Faculté Badji Mokhtar des Sciences techniques, pour la richesse et la qualité de leur enseignement et qui déploient de grands efforts pour assurer à leurs étudiants une formation actualisée. Nous tenons à remercier sincèrement Mr.KSENTINI, qui, en tant que Directeur de mémoire, s’est toujours montré à l’écoute et très disponible tout au long de la réalisation de ce mémoire, ainsi pour l’inspiration, l’aide et le temps qu’elle a bien voulu nous consacrer et sans lui ce mémoire n’aurait jamais vu le jour. On n’oublie pas nos parents pour leur contribution, leur soutien et leur patience. Enfin, nous adressons nos plus sincères remerciements à tous nos proches et amis, qui nous ont toujours encouragé au cours de la réalisation de ce mémoire. Merci à tous et à toutes. Sommaire Introduction Générale…………………………………………...………………………..1 Chapitre I : Différentes types des Energie Renouvelables I. Introduction …………………………………………………...…………………... 3 II. Les différentes ressources du renouvelables…………………………………….….4 II.1. L’énergie hydroélectrique ……………………………………………………….…4 II.2. L`énergie solaire (photovoltaïques) ………………………………………………..6 II.3. Les éoliennes ………………………………………………………………………7 II.4. La biomasse ……………………………………………….……………………….8 II.5. L’énergie des mers ou énergie marine ………………….………………………....9 III. Conclusion …………………………………………………….................................9 Chapitre II : Energie Solaire II.1 Introduction .............................................................................................................10 II.2 Caractéristiques du système photovoltaïque ...........................................................10 II.2.1 Le rayonnement solaire .........................................................................................10 II.2.2 L`effet photovoltaïque ..........................................................................................12 II.2.3 Principe de fonctionnement d'une cellule photovoltaïque ....................................12 II.2.4 Type de cellules photovoltaïques ..........................................................................13 II.2.5 Les paramètre des cellules photovoltaïques ..........................................................14 II.2.5.1 Influence de l'éclairement ..................................................................................17 II.2.5.2 Influence de la température ................................................................................17 II.2.6 Le module photovoltaïque ....................................................................................18 II.2.6.1 Association des cellules photovoltaïques ...........................................................18 II.2.6.2. Protection d’un module photovoltaïque ............................................................19 II.2.7. Différents types de systèmes photovoltaïques……………………..……………19 Conclusion………………………………………………………….………..…………22 Chapitre III : Modélisation d’un système photovoltaïque Introduction ………………………………………… ………….……......22 Modélisation d’une cellule photovoltaïque …………………….……..22 Modèle mathématique …………………………………………….………..22 Modélisation d’un panneau photovoltaïque ………………………………….24 Caractéristique d’un panneau photovoltaïque ……………………………..24 Modèles de coordonnées soleil …………………………………………….25 Angle solaire …………………………………………………………...…25 Modèle de rayonnement solaire …………………………………………..…28 Rayonnement solaire sur un plan horizontal ……………………….….…..28 Rayonnement solaire sur un plan incliné …………………………………...29 Modélisation du champ photovoltaïque …………………………………...30 Modèle de la température…………………………………………………..32 Caractéristiques I-V d’un module …………………………………………34 Conclusion ………………………………………………………………..36 Conclusion générale ……………………………………………………………..…...37 Listes des figures Chapitre I : Différentes types des Energie Renouvelables Fig. I.1 : Consommation d’énergie dans le monde, 2014……………………………………3 Fig. I.2 : Répartition de la consommation d'énergie par secteur (2014) ……………………4 Fig. I.3: Schéma en coupe d'un barrage hydroélectrique…………………………………...4 Fig. I.4:Puissance PV installée dans le monde jusqu’en 2013…………………………..…6 Fig. I.5 : Eolienne à axe horizontal…………………………………………………..….…..7 Fig. I.6 : Eolienne à axe verticale…………………………………………………….......…7 Fig. I.7 : Puissance éolienne installée dans le monde jusqu’à 2013…………………......…8 Chapitre II : Energie Solaire Fig. II.1 : Types de rayonnement solaire reçus au sol ………………………………11 Fig. II.2: Principe de la conversion photovoltaïque …………………………………13 Fig. II.3 : Schéma équivalent d’une cellule photovoltaïque avec charge ............. .....15 Fig. II.4 : Courbe courant -tension d’une cellule photovoltaïque ………………….17 Fig. II.5 :Module photovoltaïque……………………………...18 Fig. II.6: Schémas de principe de différentes topologies d’installations PV connectés à un Réseau électrique.……… ………………………………………………….…..21 Fig. II.7: structure de conversion multi-string mixte. ……………………………….22 Chapitre III : Modélisation d’un système photovoltaïque Fig.III.1 :Schéma équivalent d’une cellule photovoltaïque réelle…………………………23 Fig.III.2 :les différentes zones de la Caractéristique d’une cellule photovoltaïque réelle…23 Fig.III.3 : Coordonnées angulaires de soleil ………………………..………………….……27 Fig.III.4 : Représentation de l’éclairement d’un capteur plan ………………………………27 Fig.III.5 : Schéma électrique équivalent d'une cellule PV…………………………………..30 Fig.III.6 : Configurations des associations série parallèle des modules PV…………………32 Fig.III.7 : Caractéristiques I-U d’un module Photo watt PW 6-110 pour différentes Irradiations solaires, à 25 °C ……………………………………………………………………………...34 Fig.III.8 : Caractéristiques I-U d’un module Photo watt PW 6-110 pour différentes Températures………………………………………………………………………………...35 Introduction générale 1 Les énergies renouvelables sont des énergies qui se renouvellent assez rapidement pour être considérées comme inépuisables à l’échelle humaine du temps. L'énergie solaire est disponible, non polluante et gratuite. C’est pourquoi, elle est de plus en plus utilisée, comme alternative aux combustibles, dans la production d'électricité. L’Algérie possède l’un des gisements solaires les plus élevés au monde, avec une durée d’ensoleillement sur la totalité du territoire national pouvant atteindre les 3900 heures (hauts plateaux et Sahara). L’énergie reçue quotidiennement sur une surface horizontale de 1m2 est de l’ordre de 5 KWh sur la majeure partie du territoire national, soit près de 1700KWh/m2/an au Nord et 2263 kWh/m2/an au Sud du pays [1]. L’Algérie a réservé une multitude d’investissements dans la technologie photovoltaïque et ses applications à titre d’exemple le projet HASSI R’MEL. Ce dernier consiste à mettre à profit des concentrateurs solaires cylindre-parabolique muni des systèmes de poursuite solaire [2], [3]. Les premières applications des suiveurs solaires remontent vers les années 1750 où le principe repose sur l’utilisation de l’héliostat. La rotation du miroir de l’héliostat est assurée par un mécanisme d’horlogerie dont la plus ancienne mention du système se trouve dans des publications datant de 1742 du physicien néerlandais Willem Jacob ’s Gravesande [4]. Dans ce contexte, notre motivation dans ce travail développé en chapitres est de construire un instrument permet d’optimiser l’énergie fournie par les panneaux photovoltaïques dans le but de maximiser la quantité d’éclairement absorbé par les panneaux photovoltaïques en suivant le mouvement du soleil pendant la journée. Afin d’aboutir au but, on a organisé notre mémoire de la manière suivante : Introduction générale 2 Le premier chapitre dans lequel on va parler sur le rayonnement solaire, généralité sur le photovoltaïque et les suiveurs solaires. Le second chapitre porte sur la matérialisation du dispositif expérimental. Le troisième chapitre sera consacré à la conception et la réalisation du système de poursuite. Pour la validation de notre travail, l’instrument qu’on a développé sera utilisé par les collègues d’Electrotechnique pour l’amélioration du rendement du panneau solaire. Les résultats obtenus seront présentés dans le troisième chapitre. Enfin, on finalise notre travail par une conclusion générale et perspectives au futur. Chapitre I Différentes types des Energies Renouvelables 3 I. Introduction : Lors de cette dernière décennie, l’attention des scientifiques s’est de plus en plus tournée vers des préoccupations plus grandes pour l’avenir de l’humanité: la demande en énergie à tendance à croître constamment (fig.1.1) et en même temps l’utilisation des carburants fossiles contribue à la pollution globale et aux changements climatiques. Néanmoins, les ressources de la planète sont limitées. L’optimisation et l’augmentation de l’efficacité énergétique sont des mesures qui peuvent contribuer à assurer un développement durable La répartition de la consommation finale d’énergie par secteur dans le monde est représentée dans la figure (1.2) Une analyse statistique montre que les plus grands consommateurs sont le secteur des transports, le secteur résidentiel et l’industrie. Aussi, une grande partie de l’énergie est consommée sous la forme d’énergieélectrique. Fig. I.1 : Consommation d’énergie dans le monde, 2014 [5] Chapitre I Différentes types des Energies Renouvelables 4 Fig. I.2 : Répartition de la consommation d'énergie par secteur (2014) [6] II. Les différentes ressources du renouvelables : Les ressources du renouvelable sont diverses, à savoir : II. 1 L’énergie hydroélectrique : Les centrales hydrauliques transforment l'énergie cinétique d’un flux d’eau en énergie électrique par l’intermédiaire d’une ou plusieurs turbines hydrauliques, couplées à des générateurs électriques (fig. .1). Fig. I.3: Schéma en coupe d'un barrage hydroélectrique [4] Chapitre I Différentes types des Energies Renouvelables 5 La puissance maximale dépend de la hauteur de chute, du débit d'eau et des caractéristiques mécaniques de la turbine. Il y trois types principaux de centrales hydroélectriques: - Les centrales dites gravitaires pour lesquelles les apports d'eau dans la réserve sont essentiellement issus du cours d'eau par gravitation, - Les Stations de Transfert d'Energie par Pompage (S.T.E.P.) aussi connues sous l'appellation centrales hydrauliques à réserve pompée ou centrale de pompage turbinage, qui permettent de pomper l'eau d'un bassin inférieur vers un bassin supérieur. Elles sont souvent utilisées comme une forme de stockage : pompage durant le creux de la demande à partir d'électricité produite par des équipements de base (nucléaire) et production d'électricité par turbinage durant la pointe, plus coûteuse, des équipements de pointe. - Les usines marémotrices au sens large qui utilisent l'énergie du mouvement des mers, qu'il s'agisse du flux alterné des marées (marémotrice au sens strict), des courants marins permanents (dites aussi hydroliennes) ou du mouvement des vagues. Les centrales gravitaires et celles de transfert d’énergie par pompage peuvent aussi être classées en trois types selon la hauteur de la uploads/Geographie/ abdeldjouad-med-tarek.pdf
Documents similaires
-
12
-
0
-
0
Licence et utilisation
Gratuit pour un usage personnel Attribution requise- Détails
- Publié le Sep 24, 2021
- Catégorie Geography / Geogra...
- Langue French
- Taille du fichier 3.3454MB