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Mémoire de Projet de fin d’étude Préparé par Samira BOUJENANE Pour l’obtention

Mémoire de Projet de fin d’étude Préparé par Samira BOUJENANE Pour l’obtention du diplôme Master Sciences et Techniques Electronique, Signaux et Systèmes Automatisés (E.S.S.A) Intitulé Encadré par : Pr Hassan EL MOUSSAOUI Mr Abdellatif GHENNIOUI (Green Energie Park) Soutenu le 14 Juin 2017, devant le jury composé de : Pr Hassan EL MOUSSAOUI ………………………………….…: Encadrant Mr Abdellatif GHENNIOUI ………………………………..……: Encadrant Pr Hassane EL MARKHI ………………………………….……..: Examinateur Pr Ali AHAITOUF …..……………………………………………: Examinateur Pr Najia ES-SBAI .…………………………………………………: Examinatrice Tracker solaire Université Sidi Mohamed Ben Abdellah Faculté des Sciences et Techniques Fès Département Génie Electrique Dédicace Tracker Solaire Page 1 Dédicace Je dédie ce modeste travail à : À mes très chers parents, Mohamed et Tifa que dieu les garde et les protège pour leurs soutien moral et financier, pour leurs encouragements et les sacrifices qu’ils ont endures. À mes chers Frères & chères Sœurs. À tous mes chères Amis. À tous les Amis (es) d’études surtout ceux de master ESSA promotion 2017 À tous les Gens que je connais. Remerciement Tracker Solaire Page 2 Remerciement Le projet de fin d’études auquel j'ai été initié a été une expérience intellectuellement utile et humainement motivante. Rien de cela n'aurait été possible sans ceux qui ont partagé avec moi leur savoir, leurs efforts et qui m'ont permis d'éviter les difficultés par leurs bons conseils. Ce stage a été effectué au centre de recherche IRESEN (Green Enegy Park). Au cours de ces travaux, j'ai été encadré par Monsieur GHENNIOUI Abdellatif, directeur de la division modélisation, je tiens à le remercier pour bien voulu m'accueillir comme stagiaire dans sa division, pour la qualité du sujet de recherche qu’il m’a proposé, pour m'avoir fait bénéficier de ses connaissances scientifiques, ses conseils et son énorme aide. J’adresse mes vifs remerciements à Hassan EL MOUSSAOUI Professeur à la Faculté des Sciences et Techniques de Fès, pour son encadrement, ses clairs conseils, j'ai beaucoup appris en travaillant avec lui, sa disponibilité aussi pour la confiance et la compréhension qu’il m’a manifestée, je le remercie également de m’avoir supporté pendant la durée du stage. C’est également avec plaisir que je remercie les membres du jury le professeur H. EL MARKHI, A. AHAITOUF et Madame N. ES-SBAI, je mesure à leur juste valeur le temps qu’ils m’ont accordé. Mes vifs remerciements à tous les enseignants qui ont contribué à ma formation du primaire à l’université, à ceux qui ont marqué ma formation électrique. Un immense merci aux membres de l’équipe de Green Energie Park qui j’ai eu l’opportunité d’embêter, en particulier Monsieur Abdellah El Hassani El Alaoui pour sa rigueur scientifique et les conseils judicieux qu’il m’a prodigués pour l’élaboration de ce travail, je lui remercie également pour sa disponibilité et sa gentillesse toute la durée de mon stage. Je souhaite remercier tous mes amis de master ESSA avec qui j'ai partagé d'agréables moments au cours de ces dernières années. Merci également à tous les collègues avec lesquelles j’ai effectué mon stage (Zemmouri Med Noor, DAHR Fatima Ezzahra et Omaima EL ALANI) de leurs encouragements et les bons moments qu’on a passés ensemble, une chance énorme de vous avoir connu à vous tous. Je ne peux pas finir mes remerciements sans rendre un grand hommage à AZEROUAL Mohamed et EL KARKRI Yassir pour leurs conseils et leur énorme aide. Enfin, je remercie tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à la concrétisation de ce travail. Merci aux lecteurs de ce rapport. Résumé/Abstract Tracker Solaire Page 3 Résumé Dans l’optique de maximisation de la production des panneaux solaires d’une part, et de réduction des coûts d’installation en facilitant la maintenance et l’entretien des trackers d’autre part, ce travail se focalise sur l’amélioration de la précision et la réduction du coût de la stratégie de génération de la trajectoire du tracker. Un modèle du tracker à deux axes a été développé en trois parties: une modélisation mécanique sous SolidWorks, un modèle dynamique sous Matlab/Simulink et un modèle de commande. Ainsi, l’analyse d’une nouvelle approche sans capteur s’appuyant sur un calcul astronomique de la position de soleil a été effectuée, en effet, la position du soleil varie d’une manière continue durant la journée de l’Est vers l’Ouest selon l’axe azimutal (Est-Ouest), et aussi pendant les saisons selon un axe zénithal (Nord-Sud). Mots clés : Tracker à deux axes, Modèle du tracker, SolidWorks, Matlab/Simulink, calcul astronomique, l’axe azimutal, l’axe azimutal. Abstract In order to maximize the production of solar panels on the one hand and reduce installation costs by facilitating the maintenance of trackers on the other hand, this work focuses on improving Accuracy and reduction of the cost of the tracker's tracking strategy. A two-axis tracker model has been developed in three parts: a mechanical modeling under SolidWorks, a dynamic model under Matlab / Simulink and a control model. Thus, the analysis of a new approach without sensor based on an astronomical calculation of the position of sun was carried out, in fact, the position of the sun varies in a continuous way during the day from the East to the 'West along the azimuthal axis (East-West), and also during the seasons along a zenithal axis (North-South). Key words: Two-axis tracker, Tracker model, SolidWorks, Matlab / Simulink, astronomical calculation, azimuth axis, azimuth axis. Tracker Solaire Page 4 Sommaire Dédicace ....................................................................................................................................................... 0 Remerciement ............................................................................................................................................... 2 Résumé/Abstract ........................................................................................................................................... 3 Sommaire ...................................................................................................................................................... 4 Liste des figures ............................................................................................................................................ 7 Liste des tableaux ......................................................................................................................................... 9 Abréviations.................................................................................................................................................. 9 Introduction générale ................................................................................................................................. 10 Chapitre I : Présentation de l'organisme d'accueil ..................................................................................... 11 1. Présentation de l'institution ............................................................................................................... 11 2. La Structure D'IRESEN ......................................................................................................................... 12 3. Les grands projets pilotes de la plateforme : ..................................................................................... 13 Chapitre II : Gisement solaire et le générateur photovoltaïque ................................................................ 14 1. Introduction ........................................................................................................................................ 14 2. Aspects géométriques ........................................................................................................................ 14 2.1. Mouvement de la Terre autour du soleil ................................................................................... 14 2.2. Trajectoire apparente du soleil .................................................................................................. 15 2.3. Coordonnées du soleil ................................................................................................................ 15 2.4. Les coordonnées terrestres (géographiques) ............................................................................ 17 2.5. Durée d’insolation ...................................................................................................................... 17 2.6. Le taux d’insolation .................................................................................................................... 18 3. Aspects énergétiques ......................................................................................................................... 18 4. Énergie solaire : .................................................................................................................................. 22 4.1.1. Modélisation de la cellule photovoltaïque ......................................................................... 23 4.1.2. Le générateur photovoltaïque et ses performances .......................................................... 24 4.1.3. Type et rendement des cellules photovoltaïques .............................................................. 25 5. Conclusion .......................................................................................................................................... 26 Chapitre III : Position du soleil & les trackers solaires ................................................................................ 27 1. Introduction ........................................................................................................................................ 27 2. L’intérêt des panneaux mobiles par rapport aux panneaux fixes ...................................................... 27 3. Orientation et inclinaison d’une surface ............................................................................................ 28 4. Les points positifs et négatifs des suiveurs ........................................................................................ 29 5. Les types des suiveurs ........................................................................................................................ 29 5.1. Mécanisme d'orientation (système de positionnement) ........................................................... 29 5.2. Type de commande .................................................................................................................... 30 5.2.1. Commande en boucle ouverte ........................................................................................... 30 Tracker Solaire Page 5 5.2.2. Commande en boucle fermée ............................................................................................ 30 5.2.3. Commande hybride ............................................................................................................ 31 5.2.4. Commande tenant compte de la consommation .............................................................. 31 5.3.1. Traqueurs Mono axiaux : .................................................................................................... 31 5.3.2. Traqueurs Bi axiaux : .......................................................................................................... 32 6. Description du suiveur solaire : .......................................................................................................... 33 7. Angle d’incidence sur un plan incliné(i).............................................................................................. 34 8. Conclusion .......................................................................................................................................... 34 Chapitre IV: Modélisation des trackers ...................................................................................................... 35 1. Introduction ........................................................................................................................................ 35 2. Modèle mécanique ............................................................................................................................. 35 2.1. Représentation du logiciel utilisé ............................................................................................... 36 2.1.1. Définition de la CAO ........................................................................................................... 36 2.1.2. Outil CAO utilisé dans notre projet .................................................................................... 37 2.2. Conception et Modélisation géométrique du système .............................................................. 37 2.2.1. Description générale des systèmes .................................................................................... 37 2.2.2. Système de poursuite ......................................................................................................... 38 3. Modèle dynamique ............................................................................................................................ 38 3.1. Modèle du soleil ......................................................................................................................... 39 3.2. Modèle dynamique des actionneurs .......................................................................................... 41 3.2.1. Analyse des éléments ......................................................................................................... 41 3.2.2. Vitesse de rotation du panneau ......................................................................................... 42 3.2.3. Le vent ................................................................................................................................ 43 3.2.4. Modèle de Capteur ............................................................................................................. 44 3.3. Modélisation du moteur asynchrone ......................................................................................... 45 3.3.1. Modèle dynamique de la machine asynchrone ................................................................. 45 3.3.2. Modèle mécanique du tracker ........................................................................................... 47 3.3.3. Calcul de l’inertie du tracker azimut et élévation .............................................................. 48 3.3.4. Relation entre la position angulaire et la course du vérin ................................................. 49 3.3.5. Estimation du couple résistant ........................................................................................... 50 3.3.6. Modélisation et simulation du modèle dynamique ........................................................... 50 3.4. Commande scalaire .................................................................................................................... 53 3.4.1. Contrôle en V/f de la machine asynchrone ........................................................................ 54 3.4.2. Modélisation de l’onduleur triphasé .................................................................................. 54 3.4.3. Les Techniques de commande de l’onduleur triphasé....................................................... 56 3.4.4. La modulation de largeur d'impulsions .............................................................................. 56 3.4.5. Modélisation de la commande scalaire .............................................................................. 57 Tracker Solaire Page 6 4. Commande et stratégie de génération de trajectoire d’un tracker ................................................... 60 5. Conclusion .......................................................................................................................................... 60 Chapitre V : Test et simulation de la Commande du tracker ..................................................................... 61 1. Introduction ........................................................................................................................................ 61 2. Contexte logiciel ................................................................................................................................. 61 3. Écriture du programme ...................................................................................................................... 62 4. Description du HARDWARE ................................................................................................................ 62 4.1. Réalisation de la commande de l'onduleur ................................................................................ 62 4.1.1. Schéma de principe ............................................................................................................ 63 4.1.2. Circuit de l’onduleur ........................................................................................................... 63 4.1.3. Gâte drives circuit ............................................................................................................... 64 4.2. Réalisation de la carte de commande du moteur asynchrone .................................................. 66 5.1.1. Étage de la puissance ......................................................................................................... 66 5.1.2. Relai électromagnétique .................................................................................................... 66 4.3. Teste de la carte ......................................................................................................................... 66 5. Conclusion .......................................................................................................................................... 67 uploads/Geographie/ memoire-de-projet-de-fin-detude-tracker.pdf