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الجمه ـ وري ـ ة الج ائ ـ ز ـ ري ـ ـ ة ال ديمق ـ اطي ر ـ ة الشعبي ـ ة République

الجمه ـ وري ـ ة الج ائ ـ ز ـ ري ـ ـ ة ال ديمق ـ اطي ر ـ ة الشعبي ـ ة République Algérienne Démocratique et Populaire ة التعلي ار وز ـ م الع ال ـ ـ ي والبحث العلم ـ ي Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherchescientifique Mémoire Présenté en vue de l’obtention du diplôme de MASTER en Physique Option : Physique Appliquée Présenté et réalisé Par : Proposé, suivi et dirigé par : • Boussouf Roumaissa Dr Boulgamh Fella • Benattallah Kheira Devant le jury de soutenance suivant : • Fella Boulgamh Encadreur • Faysal Goumeidane présidant • Bachir bordji Examinateur) • Issam mokrani Invité Année université 2020/2021 بي بن مهيدي أم جامعة العر اقي البو كلية ع ـوم ـل الدقيقة وعلوم الطبيعة الحياة و قسم علوم المادة Université Larbi BEN M’HIDI O.E.B Faculté des Sciences exactes et S.N.V. Département : Sciences de la matière. Etude, dimensionnement et réalisation d'un prototype d'irrigation photovoltaïque Remercîment Nous tenons à remercier tout d’abord notre encadreur de recherches, MADAME FELLA BOULGAMH, pour sa patience, et surtout pour sa confiance, ses remarques et ses conseils, sa disponibilité et sa bienveillance. Qu’il trouve ici le témoignage de ma profonde gratitude. Nous voudrons également remercier les membres du jury pour avoir accepté d’évaluer ce travail et pour toutes leurs remarques et critiques, ainsi que le personnel et les enseignants sans oublier les enseignants étrangers qui ont contribué à notre formation. Nous tenons aussi à remercier spécialement monsieur ISAM MOKRANI directeur générale de Sarl ALSE ainsi que tout le personnel et les enseignants du département pour leur soutien inestimable. A tous nous enseignants qui nous avons initié aux valeurs authentiques, en signe d'un profond respect et d'un profond amour !!! Merci à vous tous Dédicace Nous dédions ce modeste travail A nos chers parents Nous trouvons ici l’occasion de leur exprimer notre gratitude la plus sincère A nos familles Nos frères Nos sœurs A notre encadreur A l’ensemble des enseignant A tous nos collègues A tous ce qui nous sont cher Table des matières Chapitre 1 .............................................................................................................................. 3 GENERALITES SUR L’ENERGIE SOLAIRE ET SES APPLICATIONS ........................ 3 II. L’énergie solaire ........................................................................................................... 3 II. 1 L’énergie solaire photovoltaïque ........................................................................... 3 II. 2 Le potentiel solaire en Algérie ............................................................................... 4 II. 3 Les cellules photovoltaïques .................................................................................. 5 V. Technologies des cellules solaires .......................................................................... 10 VI. Les systèmes photovoltaïques ............................................................................... 13 VII. Architecture des systèmes photovoltaïques ......................................................... 16 VIII. Les pivots d’irrigation ............................................................................................ 25 VIII. 1 Présentation ..................................................................................................... 25 VIII. 2 Les avantages des pivots ................................................................................. 26 Ils peuvent être résumés comme suit : ........................................................................ 26 VIII. 4 Les principaux constituants d’un pivot d’irrigation ........................................ 27 Chapitre 2 ............................................................................................................................ 27 CAHIER DES CHARGES ET CALCUL THEORIQUE ................................................... 29 I. Introduction .................................................................................................................. 29 II. Cahier des charges du projet à réaliser ....................................................................... 30 II. 2 Dimensionnement du système hydraulique ............................................................. 30 II. 2. 1 Calcul des besoins en eau ................................................................................ 31 II. 2. 2 Calcul de la puissance nécessaire .................................................................... 32 II. 3 Calculs et résultats obtenus ...................................................................................... 32 II. 4 Dimensionnement du système mécanique ............................................................... 33 III. Dimensionnement et choix du système photovoltaïque ............................................ 34 III. 1 Gisement et énergie solaire reçue ....................................................................... 34 III. 2 Orientation du générateur solaire ....................................................................... 35 III. 3 Calcul de la puissance délivrée .......................................................................... 35 III. 4 Choix des modules ............................................................................................. 35 III. 5 Choix du régulateur ............................................................................................ 36 III. 6 Choix de l’onduleur ............................................................................................ 38 III. 7 Simulation du système de pompage avec logiciel en ligne PVsys ..................... 39 Chapitre 3 ............................................................................................................................ 46 DIMENSIONNEMENT ET RESULTAT DE SIMULATION .......................................... 46 I. Introduction .................................................................................................................. 46 II. Stage pratique effectué ............................................................................................... 46 III. Visite au laboratoire de recherche en ingénierie de production (univ. De Batna) .... 49 IV. Dimensionnement de système photovoltaïque .......................................................... 50 V. Conclusion ………………………………………………………………………………63 Chapitre IV : ............................................................................................................................. 64 Réalisation pratique de prototype ............................................................................................. 64 I. Introduction ................................................................................................................... 64 II. Réalisation de suiveur solaire : ...................................................................................... 64 III. Aspect mécanique : .................................................................................................... 65 III.1. Le charpente .......................................................................................................... 65 III.2. Le réducteur : ......................................................................................................... 66 III.3. Moteur .................................................................................................................... 66 IV. Aspect photovoltaïque ............................................................................................... 67 IV.1 réalisation de station météo.......................................................................... 68 IV-2 : Mesures des caractéristiques de panneau solaire ........................................ 68 IV.3 Réalisation de régulateur MPPT .................................................................... 69 IV.4 La commande de moteur................................................................................ 71 V. Le prototype de système globale : ................................................................................. 71 VI. Conclusion : ………………………………………………………………………..72 Liste des tables : Tableau 1. Les données hydrauliques réelles ........................................................................... 32 Tableau 2.les calcules hydraulique ........................................................................................... 33 Tableau 3.les données techniques de moteur ........................................................................... 34 Tableau 4. Les calculs des puissances ...................................................................................... 34 Tableau 5.calcules les puissances nécessaires .......................................................................... 35 Tableau 6. Le nombre des modules nécessaire ........................................................................ 36 Tableau 7. Choix d'utilisation des régulateurs ........................................................................ 37 Liste de figure : Figure I. 1.l'énergie photovoltaïque ............................................................................................ 4 Figure I. 2.principe de fonctionnement d’une cellule ............................................................... 5 Figure I. 3. Les lingots en silicium ............................................................................................. 6 Figure I. 4. Les cellules photovoltaïques .................................................................................... 7 Figure I 5.caractéristique courent-tension et puissance-tension. ................................................ 8 Figure I. 6.influance de température sur générateur photovoltaïque .......................................... 9 Figure I. 7.influance d’ensoleillement. ..................................................................................... 10 Figure I. 8.les différant technologie des cellules photovoltaïque ............................................. 11 Figure I.9.cellules à silicium cristallin ..................................................................................... 12 Figure I. 10.les cellules à couche mince ................................................................................... 12 Figure I. 11.structure des cellules organique ............................................................................ 13 Figure I.12.les classifications des systèmes photovoltaïques. .................................................. 14 Figure I.13.systéme photovoltaïque autonome.. ...................................................................... 15 Figure I.14.schéma de système photovoltaïques connecte au réseau.. ..................................... 15 Figure I. 15. La connexion entre les cellules. ........................................................................... 16 Figure I.16.structure de module photovoltaïques. .................................................................... 17 Figure I. 17.influance d'ombrage.............................................................................................. 18 Figure I.18. Système de protection des modules photovoltaïque. ............................................ 19 Figure I.19.l'association des cellules en série ........................................................................... 19 Figure I. 20.accosiation des cellules photovoltaïques en parallèle........................................... 20 Figure I.21.accosiation hybride des cellules photovoltaïques. ................................................. 20 Figure I.22. Principe de fonctionnement régulateur PWM. ..................................................... 22 Figure I. 23.schéma de régulateur MPPT ................................................................................. 22 Figure I.24.système à onduleur autonome. .............................................................................. 24 Figure I. 25.pivot d'irrigation ................................................................................................... 26 Figure I.26.schéma du système pivots. .................................................................................... 27 Figure II-1.situation géographique . ......................................................................................... 30 Figure II-2.régulateur MPPT. ................................................................................................... 38 Figure II.3. Onduleur triphasé. ................................................................................................. 38 Figure II.4. PVsys logiciel. ....................................................................................................... 39 Figure II.5.site d'étude .............................................................................................................. 40 Figure II.6. L’inclinaison de module photovoltaïque ............................................................... 40 Figure II.7.les besoins d'eau de système. ................................................................................. 41 Figure II.8.les paramètre de système photovoltaïque. .............................................................. 42 Figure II. 9.lancer la simulation ............................................................................................... 43 Figure II.10.les résultats ........................................................................................................... 44 Figure III. 1 les bobines d’acier « matière première » ............................................................. 47 Figure III. 2 Prototype de Kit photovoltaïque .......................................................................... 48 Figure III. 3 Armoire électrique des pivots d’irrigation ........................................................... 49 Figure III.4 commande finale des pivots .................................................................................. 49 Figure III 5 suiveur solaire biaxiale ......................................................................................... 50 Figure III 6 armoire électrique ................................................................................................. 51 Figure III.7 schéma synoptique de système de pompage photovoltaïque avec convertisseur DC/DC et un onduleur MLI. .................................................................................................... 52 Figure III.8 câblage de DHT11 avec l’Arduino ....................................................................... 53 Figure III. 9 mesure de courant tension sou ISIS avec Arduino .............................................. 53 Figure III.10 Hacheur élévateur Boost .................................................................................... 54 Figure III.11Simulation de circuit Boost avec PSim ................................................................ 56 Figure III. 12 les tensions résultantes de simulation ................................................................ 57 Figure III. 13 Les courants Ic et IL et signal PWM de simulation ............................................. 58 Figure III.14. Simulation régulateur MPPT ............................................................................. 59 Figure III.15. Simulation de circuit onduleur sous ISIS .......................................................... 60 Figure III. 16 les résultats de sortie de MOSFET..................................................................... 61 Figure III. 17 la sortie d’onduleur avec ISIS ............................................................................ 62 Figure IV. 1 le nouveau suiveur réalisé. ................................................................................... 65 Figure IV. 2.structure des pivots ............................................................................................. 66 Figure IV. 3. mécanisme de jeu des enfants ............................................................................. 67 Figure IV. 4. Moteur de travée ................................................................................................. 67 Figure IV 5. : station météo à base d’Arduino. ........................................................................ 68 Figure IV. 6:les résultats station météo « pression humidité et température » sur le moniteur 69 Figure IV.7:mesure de luminosité dans le moniteur d'Arduino. .............................................. 69 Figure IV. 8. mesure de courant et tension de panneau ........................................................... 70 Figure IV.9.les résultats de mesures de courant et tension se panneaux solaires dans le moniteur ................................................................................................................................... 71 Figure IV. 10. réalisations de régulateur MPPT à base de convertisseur élévateur ................. 71 Figure IV. 11. commande de m moteur avec driver L298N .................................................... 72 Figure IV. 12. prototype de pivots d’irrigation alimenté par les panneaux solaires ................ 73 1 INTRODUCTION GENERALE L'eau devient de plus en plus un facteur limitant de la vie sur notre planète. L'augmentation de la population et le développement de diverses activités consomment des quantités d'eau de plus en plus importantes. Ces quantités ne peuvent provenir, en général que d'un prélèvement sur les volumes excessifs utilisés jusqu'ici par l'irrigation du fait de l'utilisation des techniques traditionnelles génératrices de pertes d'eau, tant au cours du transport que pendant la distribution à la parcelle. L’utilisation de l’énergie solaire pour l’irrigation est extrêmement judicieuse. En premier lieu parce que l’irrigation est souvent mise en place dans des zones rurales ou l’accès à des sources d’approvisionnement fiables en électricité ou en énergie fossiles est limité. Ensuite parce que le rayonnement solaire représente une ressource abondante dans de nombreux pays en développement où l’irrigation est uploads/Geographie/etude-et-dimmnsionnement-d-x27-un-prototyope-de-pivot-d-x27-irrigation.pdf