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UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FES DE

UNIVERSITE SIDI MOHAMMED BEN ABDELLAH FACULTE DES SCIENCES ET TECHNIQUES FES DEPARTEMENT DE GENIE ELECTRIQUE LICENCE SCIENCES ET TECHNIQUES Génie Electrique RAPPORT DE FIN D’ETUDES Intitulé : Réalisé Par : SKITIOUI Salah Encadré par : Pr ElMoussaoui Hassan (FST FES) Soutenu le 8 Juin 2018 devant le jury Pr El Amrani El Idrissi Najiba (FST FES) Pr Ahaitouf Ali (FST FES) Pr Mechaqrane Abdellah (FST FES) La conception d’un système de nettoyage des panneaux photovoltaïques. 1 Remerciement: Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont contribué au succès de mon stage et qui m'ont aidé lors de la rédaction de ce rapport. Tout d'abord, j'adresse mes remerciements à mon professeur, Pr EL MOUSSAOUI Hassan qui m'a beaucoup aidé pour effectuer mon stage au laboratoire LSSC. Son écoute et ses conseils m'ont permis de cibler un sujet qui était en totale adéquation avec mes attentes. Je tiens à remercier vivement Dr BOUJOUDAR Youness et Dr AZEROUAL Mohamed, pour leurs accueils, le temps passé ensemble et le partage de leurs expertises au quotidien. Grâce aussi à leur aide j'ai pu m'accomplir totalement dans mes missions. Ils furent d'une aide précieuse dans les moments les plus délicats. Je tiens à remercier les membres du jury qui nous ont fait l’honneur d’évaluer, d’examiner et d’enrichir ce travail. Enfin, je tiens à remercier ma famille qui m'ont conseillé et relu lors de la rédaction de ce rapport de stage. 2 Table de matière: Table de matière: ........................................................................................................................ 0 Table des figures: ....................................................................................................................... 4 Remerciement: ........................................................................................................................... 1 Introduction générale: ................................................................................................................ 6 Chapitre 1 : L'énergie solaire: .................................................................................................... 7 1.Introduction: ............................................................................................................ 7 2.L’effet photoélectrique: ........................................................................................... 9 3.L’effet photovoltaïque: .......................................................................................... 10 4.Les cellules photovoltaïques : ............................................................................... 11 4.1.Présentation et fonctionnement des cellules photovoltaïques: ....................... 11 4.2.Les principales technologies solaires photovoltaïques: ................................. 12 4.3.Les détails concernant chaque une des technologies: .................................... 12 5.L'énergie Solaire Thermodynamique: ................................................................... 13 5.1.Les systèmes de concentration: ...................................................................... 13 5.2.Les différents types de centrale Solaire thermodynamique:Erreur ! Signet non défini. Chapitre 2 : Les répercussions de l'accumulation de la poussière sur le rendement et la rentabilité des centrales PV et CST: ......................................................................................... 15 1. L’effet de la poussière sur le rendement des technologies solaire : ..................... 15 2. L’étude économique du nettoyage des panneaux photovoltaïque: ....................... 17 2.1. Présentation de la station JA: ........................................................................ 17 2.2. L’étude économique du nettoyage des panneaux PV de la central JA: ........ 19 Chapitre 3: L’élaboration du system responsable de la détection de la baisse de rendement: 19 3 1. Principe de fonctionnement: ............................................................................. 23 2. Le système d'acquisition des données: ............................................................. 23 3. Approximation des courbes et l’extraction de l’equation mathématique: ........ 28 4. La solution pour réduire le bruits: .................................................................... 35 Chapitre 4 : Le système mécanique de nettoyage: ................................................................... 43 1. Présentation du système : ..................................................................................... 43 La modification des servomoteurs: .......................................................................... 43 Le système de commande: ....................................................................................... 45 Conclusion: ............................................................................................................................... 49 Références: ............................................................................................................................... 50 4 Table des figures: Figure 1 : Panneaux photovoltaïques ........................................................................................ 9 Figure 2 : Centrale solaire thermodynamique à tour ................................................................. 9 Figure 3 : L’effet photoélectrique ........................................................................................... 10 Figure 4 : L’effet photovoltaïque ............................................................................................ 12 Figure 5 : Type de centrale solaire thermodynamique ............................................................ 15 Figure 6 : Accumulation de la poussière sur des panneaux PV .............................................. 17 Figure 7 : L’effet des événements de pluie sur l'efficacité des panneaux PV ......................... 18 Figure 8 : Comparaison de l'état d'encrassement de panneaux PV ......................................... 19 Figure 9 : Robot nettoyeur des panneaux photovoltaïques ..................................................... 20 Figure 10 : System nettoyeur sans eau .................................................................................... 21 Figure 11 : Système nettoyeurs ............................................................................................... 21 Figure 12 : Véhicule nettoyeur ................................................................................................ 22 Figure 13 : Schéma de branchement de la photorésistance..................................................... 24 Figure 14 : Une image des fichiers écrit par le microcontrôleur sur la mémoire .................... 25 Figure 15 : Une image du contenu des fichiers de l’irradiation et de la puissance ................. 25 Figure 16 : La courbe de variation de l’irradiation durant un cycle solaire quotidien ............ 26 Figure 17 : La courbe de variation de la différence de potentiel entre les bornes du panneau solaire durant un cycle solaire quotidien ............................................ 26 Figure 18 : La courbe de variation du courant traversant la charge (675ohm) durant un cycle solaire quotidien .......................................................................... 27 Figure 19 : La courbe de variation de la puissance produite par le panneau solaire durant un cycle solaire quotidien .............................................................. 27 Figure 20 : La courbe de la variation de la puissance en fonction de l’irradiation ............................................................................................................ 28 Figure 21 : La fenêtre de l’outil “curve fitting tool” qui montre l’approximation de la courbe d’irradiation en utilisant la méthode de Fourier ................................ 29 Figure 22 : L’approximation de la courbe d’échantillons ....................................................... 30 Figure 23 : Un agrandissement d’une partie de la courbe de la puissance en fonction de l’irradiation ................................................................................... 30 Figure 24 : Une partie de la matrice M ................................................................................... 31 5 Figure 25 : Le script Matlab permettant de générer la matrice d'intervalle ............................ 32 Figure 26 : Une partie de la matrice interval ........................................................................... 33 Figure 27 : Un agrandissement d’une partie de la courbe d'irradiation .................................. 34 Figure 28 : La caractéristique de la résistance en fonction de l’illumination ......................... 34 Figure 29 : La caractéristique expérimentale de la photorésistance ....................................... 35 Figure 30 : Illustration du capteur après les modifications ..................................................... 36 Figure 31 : Capteur d’irradiation fabriqué en utilisant une cellule QFSOLAR 5514-4 .............................................................................. 36 Figure 32 : La courbe de variation de l’irradiation durant un cycle solaire quotidien ................................................................................................... 37 Figure 33 : La courbe de variation de la différence de potentiel entre les bornes du panneau solaire durant un cycle solaire quotidien ........................ 38 Figure 34 : La courbe de variation du courant traversant la charge (675ohm) durant un cycle solaire quotidien .......................................................... 38 Figure 35 : La courbe de variation de la puissance produite par le panneau solaire durant un cycle solaire quotidien ............................................. 39 Figure 36 : La courbe de la variation de la puissance en fonction de l’irradiation ...................................................................................................... 39 Figure 37 : Fenêtre curve fitting tool qui montre une approximation de la courbe de la puissance en fonction de l’irradiation ........................................... 40 Figure 38 : Les différentes courbes obtenues par l’outil curve fitting .................................... 41 Figure 39 : Le système de nettoyage ....................................................................................... 43 Figure 40 : Le circuit intégré qui pilote le servomoteur après avoir ajouté le pont diviseur de tension ................................................................ 44 Figure 41 : Carte électronique à base d’un microcontrôleur ATMEL ATMEGA328p .......... 45 Figure 42 : Vue globale sur le système de nettoyage .............................................................. 46 Figure 43 : Vue détaillée du système de commande ............................................................... 47 6 Introduction générale: En vue des pertes considérables d'énergie engendrées par les débris et la poussière qui s’accumulent sur les panneaux solaires avec des solutions de nettoyage qui nécessitent l'intervention humaine et qui sont économiquement infructueuse car l'intervention humaine mène au gaspillage des ressources (l’eau) à un manque d'efficacité, et des charges importantes qui se résument principalement au salaire de la main d'œuvre qui peut atteindre des sommes très importantes selon les pays. Tout au long de ce document on va proposer en une solution qui vise à totalement automatiser l'opération de nettoyage des panneaux photovoltaïques chose qui résulte en une moindre implication du facteur humain et sera économique en terme de ressources, précise et efficace. L'opération de nettoyage que nous proposons inclut la détection d’une baisse de rendement dû à l'accumulation de la poussière sur la surface du panneau solaire en proposant une nouvelle méthode et en prouvant expérimentalement que celle-ci est réalisable et efficace. Le premier chapitre va donner une vue globale sur l'exploitation de l'énergie solaire et les différents types de technologies utilisées en ce domaine. Le deuxième chapitre montre à travers deux articles l’effet de l’accumulation de la poussière et des débris sur la surface des panneaux solaires et une étude économique qui met en avant l’aspect économique d’une opération de nettoyage des panneaux d’une centrale solaire PV (photovoltaïque). Le troisième chapitre traite les étapes d'élaboration d’un système capable de détecter une baisse de rendement d’un panneau photovoltaïque et de lancer le nettoyage de celui-ci. Le quatrième chapitre décrit la fabrication du prototype mécanique et du système électronique pour assurer le nettoyage d’un panneau photovoltaïque. 7 Chapitre 1 : L'énergie solaire: 1. Introduction: Ces dernières années la production des gaz à effet de serre est en hausse suite à la demande d'énergie qui ne cesse de s'accroître, ces gaz nocifs pour la santé et l'environnement résultent principalement de la combustion de produit pétrolier qui sont une source d'énergie non renouvelable, d'où le détour de l’attention de l’humanité et spécialement de la communauté scientifique vers les énergies renouvelables. Les énergies renouvelables plus précisément sources d'énergie renouvelable sont des sources d'énergie naturelles intarissable par rapport à l'échelle du temps humain est une partie de l'énergie émise par des phénomènes naturels récupérée par des dispositifs d’en la technologie varie selon la source, le but est de transformer l'énergie reçue en énergie électrique [1]. Le soleil est un réacteur à fusion nucléaire, par un uploads/Geographie/ la-conception-d-x27-un-systeme-de-salah-skitioui-4762.pdf