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MINISTERE DE L’INDUSTRIE, DU COMMERCE ET DE LA PROMOTION DES INVESTISEMENTS ---

MINISTERE DE L’INDUSTRIE, DU COMMERCE ET DE LA PROMOTION DES INVESTISEMENTS ---------------- CENTRE DE RECHERCHE ET DE FORMATION POUR L’INDUSTRIE TEXTILE (CERFITEX) REPUBLIQUE DU MALI Un Peuple – Un But - Une Foi -------------- Bakary Textile (BATEX-CI) SAU 1 Encadrants académiques : membres de jury : M. Abdoulaye Hamane TOURE, M. Bourama COULIBALY. Promotion : 2018-2020. Pour l’obtention du diplôme de Master de Génie Industriel Spécialité : Electricité Industrielle Préparer ET Présenter PAR KARIM TRAORE THEME : Projet alimentation de système d’éclairage de l’usine BATEX-ci en énergie solaire photovoltaïque. MEMOIRE DE FIN DU CYCLE DU MASTER : 2 Dédicace : Je dédie ce travail,  A mes très chers parents, pour tous leurs sacrifices, leur amour, leur tendresse, leur soutien et leurs prières tout au long de mes études.  A mes chers frères et sœurs pour leurs encouragements et leur soutien moral.  A tout le corps professoral du CERFITEX, pour la qualité de leur enseignement et leur intérêt incontestable qu’ils portent à tous les étudiants.  Aux êtres chers auxquels je ne saurais exprimer ma gratitude et ma reconnaissance.  A mes amis et tous mes camarades de classe et du Centre de la promotion 2018-2020. 3 Remerciement : Je tiens à remercier en premier lieu DIEU le tout puissant, pour ses faveurs et ses gratitudes, de m’avoir donné le courage, la santé et la patience pour terminer ce travail et tous ceux qui m’ont encadré au cours de la rédaction de ce mémoire, et même à ceux qui ont eu la gentillesse de faire de ce mémoire un moment très profitable. Aussi, je remercie mes encadrants du centre M. Abdoulaye Hamane TOURE et M. Bourama COULIBALY, qui m’ont assisté et accompagné tout au long de ce travail avec beaucoup de patience et de pédagogie. Je remercie également les personnels de BATEX-CI qui m’ont toujours soutenu et fourni des aides afin que je puisse réaliser ce document dans les meilleures conditions. Je remercie aussi le DG de BATEX-CI, de m’avoir donné l’accès dans son établissement pour recueillir les informations nécessaires pour la rédaction du document, de même je remercie Madame la Directrice Générale du centre (CERFITEX) de m’avoir offert la chance de développer mes compétences professionnelles dans le Centre. Je souhaite par ailleurs souligner la contribution de mes collègues étudiants (licence, master) des autres agents du Centre ainsi que les agents de l’usine BATEX-ci pour leurs expertises qui m’ont été d’un très grand recours. Je tiens à remercier ma famille et mes amis qui m’ont toujours soutenu, et toutes autres personnes qui auraient contribué à la concrétisation de ce travail dont je suis particulièrement fier. 4 SOMMAIRES : Dédicace :.............................................................................................................................................................1 Remerciement :....................................................................................................................................................2 SOMMAIRES :......................................................................................................................................................3 INTRODUCTION GENERALE :.........................................................................................................................12 1. Présentation du CERFITEX :.................................................................................................................13 2. Historique et présentation générale de BATEX-CI SAU :......................................................................15 I. Production de l’énergie électrique :............................................................................................................17 CHAPITRE I : ETUDE GENERALE SUR LA PRODUCTION DE L’ENERGIE ELECTRIQUE.........................17 1. Energie thermique :................................................................................................................................17 a. Principe de fonctionnement d’une centrale thermique :....................................................................17 b. Avantages et inconvénients d’une centrale thermique :....................................................................18 2. Energie hydraulique :.............................................................................................................................18 a. Types de centrales hydrauliques :.....................................................................................................18 b. Principe de fonctionnement d’une centrale hydraulique :..................................................................19 c. Diagramme d’une centrale hydraulique :...........................................................................................19 d. Avantages et inconvénients d’une centrale hydraulique :.................................................................19 3. Energie géothermique :..........................................................................................................................20 a. Principe de fonctionnement :.............................................................................................................20 b. Avantages et inconvénient :...............................................................................................................20 c. Diagramme d’une centrale géothermique :........................................................................................21 4. Energie éolienne :..................................................................................................................................21 a. Fonctionnement d’une éolienne :.......................................................................................................21 b. Avantages et inconvénients :.............................................................................................................22 5. Energie solaire :.....................................................................................................................................22 a. Le soleil :............................................................................................................................................23 b. Rayonnement solaire :.......................................................................................................................23 c. L’ensoleillement :...............................................................................................................................24 5 d. Les coordonnées solaires :................................................................................................................25 e. Les appareils de mesures du rayonnement solaire :.........................................................................25 6. Energie solaire thermique :....................................................................................................................28 a. Application :........................................................................................................................................29 7. Energie solaire photovoltaïque :............................................................................................................29 a. Introduction :.......................................................................................................................................29 b. Energie solaire PV :...........................................................................................................................30 c. Principe de fonctionnement :.............................................................................................................30 8. Conclusion :............................................................................................................................................30 Chapitre II : Etude des équipements solaires...................................................................................................31 I. Panneaux solaires photovoltaïques :.........................................................................................................31 1. Définition :..............................................................................................................................................31 2. Les différents modèles des panneaux solaires :...................................................................................31 a. Les panneaux solaires en silicium (monocristallin) :.........................................................................31 b. Les panneaux solaires en silicium (poly cristallin) :...........................................................................31 c. Les panneaux solaires amorphes :....................................................................................................31 3. Fonctionnement d’une cellule photovoltaïque :.....................................................................................32 4. De la cellule au module :........................................................................................................................32 5. Couplage des modules :........................................................................................................................32 a. Mise en série d’un module :...............................................................................................................32 b. Mise en parallèle des modules :........................................................................................................33 6. Facteurs influençant le fonctionnement des modules :.........................................................................33 a. Influence de l’ombre sur les cellules :................................................................................................33 b. Influence de la température :.............................................................................................................34 c. Influence de l’inclinaison :..................................................................................................................34 d. Influence de la saleté :.......................................................................................................................34 e. Orientation des panneaux :................................................................................................................34 7. Principe de dimensionnement des panneaux :......................................................................................34 a. Estimation de l’ensoleillement journalière en (Whm²/j) :....................................................................34 8. Les caractéristiques électriques d’un panneau solaire :........................................................................35 a. Puissance de sortie............................................................................................................................35 9. Modélisation d’une cellule PV :..............................................................................................................37 6 a. Le modèle du panneau solaire :.........................................................................................................38 b. Modélisation d’un module photovoltaïque :.......................................................................................41 c. Modélisation sous l’environnement Matlab :......................................................................................41 Système de stockage :.......................................................................................................................................42 1. Les types de batteries :..........................................................................................................................42 a. Critères de Choix d’une batterie d’accumulateurs :...........................................................................42 2. Description :...........................................................................................................................................43 a. Les batteries à plomb ouvert :............................................................................................................43 b. Les batteries à plomb AGM :.............................................................................................................44 c. Les batteries à GEL :.........................................................................................................................44 d. Les batteries à lithium :......................................................................................................................45 3. Types de raccordements des accumulateurs :......................................................................................46 a. Raccordement série :.........................................................................................................................46 b. Raccordement parallèle :...................................................................................................................46 c. Le raccordement mixte :.....................................................................................................................46 d. Caractéristiques :...............................................................................................................................47 4. Principe de dimensionnement du parc des batteries :...........................................................................48 5. Influence de la température sur les batteries :.......................................................................................48 Système de régulation :......................................................................................................................................49 1. Rôle :......................................................................................................................................................49 2. Fonctionnement :....................................................................................................................................49 3. Les types de régulateur :........................................................................................................................49 a. Le régulateur PWM :..........................................................................................................................49 b. Le régulateurs MPPT :.......................................................................................................................50 c. Critère de choix d’un régulateur :.......................................................................................................50 1. Eclairage public :....................................................................................................................................50 a. Eclairage public autonome indépendante :........................................................................................50 b. Eclairage public standard :.................................................................................................................51 2. Le choix de système d’éclairage :..........................................................................................................51 a. Eclairage à système totalement autonome :......................................................................................51 b. Système hybride :..............................................................................................................................52 Les moyens d’éclairage :....................................................................................................................................52 7 1. Les lampes à incandescences :.............................................................................................................52 a. Les lampes à incandescence classique :..........................................................................................52 b. Lampes incandescentes à halogène :...............................................................................................53 2. Les lampes luminescences :..................................................................................................................54 a. Les lampes fluorescentes :................................................................................................................54 b. Les lampes à LED :............................................................................................................................55 Les lampadaires :...............................................................................................................................................56 1. Le mat :...................................................................................................................................................56 a. Les types de mat :..............................................................................................................................56 b. La résistance des mats :....................................................................................................................56 2. Les types d’implantation :.......................................................................................................................56 3. Les lampadaires solaires :.....................................................................................................................58 Les contrôleurs de temps d’allumage :..............................................................................................................59 1. Les Horloges :........................................................................................................................................59 Détermination de la section du câble :...............................................................................................................59 Les onduleurs :...................................................................................................................................................60 1. Introduction :...........................................................................................................................................60 2. Définition d’un onduleur :.......................................................................................................................60 CHAPITRE III : ETUDE DU PROJET................................................................................................................62 I. Introduction :...............................................................................................................................................62 II. Cahier de charge :......................................................................................................................................62 III. Plan du projet :.......................................................................................................................................62 1. L’installation extérieure :........................................................................................................................63 a. Dimensionnement :............................................................................................................................63 b. Implantation des mats :......................................................................................................................66 2. Installation intérieure :............................................................................................................................67 a. Dimensionnement des kits :...............................................................................................................67 CHAPITRES VI : SYSTEME DE MAINTENANCE DE L’INSTALLATION.........................................................70 I. Introduction :...............................................................................................................................................70 II. Maintenance des panneaux :.....................................................................................................................70 III. Maintenance des batteries :...................................................................................................................70 1. Contrôle de la charge des batteries :.....................................................................................................71 8 2. Réparation des fuites :...........................................................................................................................72 3. Suivi des bornes :...................................................................................................................................72 4. Fixation des causses..............................................................................................................................72 IV. La maintenance des régulateurs :..........................................................................................................72 1. Vérification des câbles de connexion :..................................................................................................72 V. Conclusion générale :.................................................................................................................................73 9 LISTES DES FIGURES : Figure 1 : Représente l'image du CERFITE......................................................................................................12 Figure 2 :Représente l'image du BATEX-CI SA...............................................................................................14 Figure 3 : Représente l'image d'une centrale thermique...................................................................................16 Figure 4 : Représente le diagramme d'une centrale hydraulique......................................................................18 Figure 5 : Représente l'image d'une centrale géothermique.............................................................................20 Figure 6 : Représente l'image de l'éolienne......................................................................................................21 Figure 7 : Représente l'image des rayonnements solaire.................................................................................23 Figure 8 : Représente l'image du pyrhéliomètre................................................................................................24 Figure 9 : Représente l'image d'un pyranomètre...............................................................................................25 Figure 10 : Représente l'image d'un l'albédo mètre..........................................................................................25 Figure 11 : Représente l'image d'un héliographe..............................................................................................26 Figure 12 : Représente l'image d'un solarimètre...............................................................................................26 Figure 13 : Représente l'image du thermocouple..............................................................................................27 Figure 14 : Représente l'image d'une centrale solaire thermique.....................................................................27 Figure 15 : Représente le diagramme d'un panneau solaire PV.......................................................................29 Figure 16 : Représente les images des modèles de panneaux........................................................................31 Figure 17 : Représente les images de l'effet de l'ombrage sur les cellules......................................................32 Figure 18 : Représente l'image du model du courant de court-circuit PV.........................................................34 Figure 19 : Représente l'image du model de la tension à circuit ouvert...........................................................35 Figure 20 : Représente l'image de la caractéristique courant-tension PV........................................................35 Figure 21 : Représente l'image de la caractéristique puissance-tension PV....................................................36 Figure 22 : Représente l'image du modèle d’un cellule PV...............................................................................36 Figure 23 : représente l’image du model d’un panneau solaire........................................................................37 Figure 24 : Représente l’image de la modélisation d’un module panneau solaire...........................................40 Figure 25 : Représente l'image de la modélisation d'un panneau sous Matlab................................................41 Figure 26 : Représente l'image des batteries connectée en série....................................................................45 Figure 27 : Représente l'image des batteries connectée en parallèle..............................................................45 10 Figure 28 : Représente l'image des batteries connectée en mixte...................................................................45 Figure 29 : Représente l'image de l’éclairage publique autonome...................................................................49 Figure 30 : Représente l'image de l’éclairage publique standard.....................................................................50 Figure 31 : Représente l’image d’une lampe incandescence classique...........................................................51 Figure 32 : Représente l’image d’une lampe incandescence halogéné...........................................................52 Figure 33 : Représente l’image d’une lampe luminescence à LED..................................................................53 Figure 34 : Représente l’image d’une implantation unilatérale.........................................................................54 Figure 35 : Représente l’image d’une implantation bilatérale...........................................................................55 Figure 36 : Représente l’image d’une implantation bilatérale vis à vis.............................................................55 Figure 37 : Représente l’image d’une implantation axiale.................................................................................55 Figure 38 : Représente l’image d’une implantation pour les uploads/Geographie/ karim-traore-memoire-1.pdf