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See discussions, stats, and author profiles for this publication at: https://www.researchgate.net/publication/242519380 Etude comparative de deux modèles de calcul du rayonnement solaire par ciel clair en Algérie Article · June 2009 CITATIONS 62 READS 3,213 4 authors: Some of the authors of this publication are also working on these related projects: Experimental evaluation of the performance and degradation of single crystalline silicon photovoltaic modules in the Saharan environment View project Parabolic trough collectors View project Fatiha Yettou Renewables Energies Developpement Center 60 PUBLICATIONS 281 CITATIONS SEE PROFILE Malek Ali Centre de Développement des Energies Renouvelables 220 PUBLICATIONS 1,809 CITATIONS SEE PROFILE Mourad Haddadi National Polytechnic School of Algiers 103 PUBLICATIONS 2,836 CITATIONS SEE PROFILE Amor Gama Unité de Recherche Appliquée en Energies Renouvelables 74 PUBLICATIONS 345 CITATIONS SEE PROFILE All content following this page was uploaded by Amor Gama on 27 May 2014. The user has requested enhancement of the downloaded file. Revue des Energies Renouvelables Vol. 12 N°2 (2009) 331 – 346 331 Etude comparative de deux modèles de calcul du rayonnement solaire par ciel clair en Algérie F. Yettou1*, A. Malek2, M. Haddadi3 et A. Gama1 1 Unité de Recherche Appliquée en Energies Renouvelables, B.P. 88, ZI Gart Taam, Ghardaïa, Algérie 2 Division Energie Solaire Photovoltaïque, Centre Développement des Energies Renouvelables B.P. 62, Route de l’Observatoire, Bouzaréah, Alger, Algérie 3 Département d’Electronique, Ecole Nationale Supérieure Polytechnique 10, Avenue Hassen Badi, El-Harrach, Alger, Algérie (reçu le 20 Février 2009 – accepté le 21 Juin 2009) Résumé - Dans ce travail, nous avons élaboré une confrontation entre des valeurs de rayonnement solaires mesurées sur deux sites algériens et des valeurs estimées par des modèles théoriques proposés dans la littérature par divers chercheurs. Les sites choisis sont Bouzaréah (Alger) et Ghardaïa, dans lesquels des données météorologiques et radiométriques sont continuellement collectées. Quant aux modèles théoriques choisis, le modèle de Capderou, est celui qui sert de référence aux concepteurs de systèmes solaires en Algérie et le nouveau modèle r.sun. L’étude comparative des résultats obtenus a montré que c’est le modèle r.sun, qui présente une meilleure estimation des composantes directe et diffuse avec une faible erreur relative notamment pour une incidence sur plan incliné. Abstract - In this work we have proposed to make a confrontation between measured values in two Algerian sites and estimated values by theoretical models proposed in the literature by various researchers. The sites chosen are those Bouzaréah (Algiers) and Ghardaîa in which radiometric and meteorological data are continuously collected. As for the theoretical models chosen, the model of Capderou, is one who serve as a reference for designers of solar systems in Algeria and the new model r.sun. The comparative study of results obtained showed that the model r.sun, which provides a best estimation of direct and diffuse components with low relative error, including an impact inclined plane. Mots clés: Rayonnement solaire – Facteur de trouble de Linke – Modèle Capderou – Modèle r.sun. 1. INTRODUCTION L’énergie solaire, qui se caractérise par une absence de pollution, par sa disponibilité fait l’objet d’un grand intérêt ces dernières années. En effet, les systèmes d’exploitation qui utilisent cette forme d’énergie demandent une légère maintenance et présentent une bonne fiabilité de fonctionnement, une autonomie de plus en plus accrue, une résistance extrême aux conditions naturelles (température, humidité, vent, corrosion, etc.), et donc une grande longévité. Il apparaît dès lors que l’énergie solaire peut apporter de réelles solutions aux divers problèmes qui se posent actuellement concernant les changements climatiques, les crises énergétiques,…. * yettou.t@gmail.com F. Yettou et al. 332 L’énergie solaire est utilisée de manières différentes, soit dans les systèmes photovoltaïques pour la production d’électricité ou soit dans les systèmes thermiques (chauffe-eau solaires) pour la production d’eau chaude, domaine où elle connaît un développement considérable particulièrement dans le secteur de l’habitat. L’évaluation à long terme des performances des systèmes de conversion de l’énergie solaire s’établit par l’intermédiaire de programmes de simulation numérique. En Algérie, les logiciels de dimensionnement des installations photovoltaïques et thermiques font appel; dans la plupart des cas, à des bases de données intégrées pour calculer le rayonnement solaire, basées essentiellement sur le modèle de l’Atlas Solaire de l’Algérie de Capderou [1]. Cependant; ce modèle proposé en 1978, a fait l’objet de plusieurs critiques ces dernières années [2], du fait de l’erreur induite dans l’estimation des deux composantes du rayonnement solaire due essentiellement aux facteurs de trouble. Ce dernier est en relation directe avec les conséquences du changement climatique subi par la planète, ces dernières décennies. Le présent travail vient répondre à cette problématique en utilisant un nouveau modèle (modèle r.sun) pour le calcul du rayonnement solaire par ciel clair. Basé sur le facteur de trouble de Linke et modélisé sous environnement Matlab, ce modèle nous a permis d’effectuer une étude comparative avec le modèle de Capderou et une analyse critique, à partir d’une validation des résultats obtenus pour les deux sites algériens: Ghardaïa et Bouzaréah. 2. DONNEES EXPERIMENTALES Actuellement, en Algérie, la mesure des données du rayonnement solaire est effectuée d’une manière instantanée et sur certains sites seulement de l’Algérie. Nous avons choisi les sites de Ghardaïa (lat. 32.43°N) et de Bouzaréah sur les hauteurs d’Alger (lat. 36.8°N) pour cette étude. Le choix de ces sites s’est porté sur la disponibilité des données radiométriques recherchées et sur la différence de climat existant entre eux. En effet, les deux sites ont des conditions climatiques différentes; Bouzaréah est un grand arrondissement d’Alger, ville côtière, et Ghardaïa est une ville saharienne située au Nord du Sahara. Les données du rayonnement solaire (global, diffus et direct normal) utilisées proviennent de l’Unité de Recherche Appliquée en Energies Renouvelables de Ghardaïa, ‘URAER’ d’une part et du Centre de Développement des Energies Renouvelables de Bouzaréah, ‘CDER’ d’autre part. 3. MODELISATION MATHEMATIQUE 3.1 Modélisation des paramètres géométriques et atmosphériques 3.1.1 Angle horaire L’angle horaire ω étant l’angle formé par le plan méridien passant par le centre du soleil et le plan vertical du lieu (méridien) définit le temps solaire vrai TSV [3]. L’angle horaire est donné par l’équation suivante: ) 12 t ( . 261799 . 0 − = ω (1) Etude comparative de deux modèles de calcul du rayonnement solaire par ciel… 333 Pour calculer l’angle horaire, Capderou; dans l’Atlas Solaire de l’Algérie [1], a utilisé la formule suivante: ) 12 TSV ( . 15 − = ω (2) 3.1.2 Déclinaison solaire La déclinaison du soleil δ est l’angle que fait, la direction du soleil avec le plan équatorial de la terre [4]. La déclinaison varie de -23°27’ au solstice d’hiver à +23°27’ au solstice d’été et elle est nulle aux équinoxes [5]. La déclinaison solaire est bien représentée par la formule suivante: ] ) 0489 . 0 N ( sin 0355 . 0 4 . 1 N [ sin 3978 . 0 ) ( sin p p − × + − × = δ (3) avec 25 . 365 / N 2 Np × π = (4) Dans l’Atlas Solaire de l’Algérie, Capderou a utilisé l’expression (5) pour le calcul de la déclinaison, et qui donnerait le même résultat que l’expression précédente: [ ] { } ) 2 N ( 365 360 sin 2 ) 82 N ( 365 360 sin 398 . 0 ) ( sin − × × + − × × = δ (5) 3.1.3 Hauteur du soleil La hauteur du soleil s γ est l’angle que fait, le plan horizontal avec la direction du soleil, la valeur s γ = 0 correspond au lever et au coucher du soleil, la hauteur du soleil varie entre +90° (zénith) et -90° (nadir). La hauteur du soleil est bien représentée par une formule bien connue, qui avait été également adoptée par Capderou. ) ( sin ) ( sin ) ( cos ) ( cos ) ( cos ) ( sin s δ × ϕ + ω × δ × ϕ = γ (6) 3.1.4 Azimut du soleil L’azimut du soleil χ est l’angle que fait, sur le plan horizontal, la projection de la direction du soleil avec la direction du sud. L’azimut est compris entre -180 ≤ χ ≤ 180° [5]. L’azimut du soleil est représenté en fonction de la déclinaison solaire δ , latitude du lieu ϕ , et de l’angle horaire ω de la manière suivante: ( ) ( ) [ ] ( ) [ ] { } 5 . 0 2 2 ) ( sin ) ( cos cos ) ( cos ) ( sin sin ) ( cos sin ) ( cos ) ( cos ) ( cos ) ( sin ) ( cos δ × ϕ − ω × δ × ϕ + ω × δ δ × ϕ − ω × δ × ϕ = χ (7) Dans l’Atlas Solaire de l’Algérie, Capderou a utilisé la formule (8) pour calculer l’azimut du soleil: ) ( cos ) ( cos ) ( sin ) ( sin ) ( cos ) ( cos ) ( cos s γ ϕ × δ − ϕ × ω × δ = χ (8) 3.1.5 Masse uploads/Litterature/ etude-comparative-de-deux-modeles-de-calcul-du-rayonnement-solaire-par-ciel-clair-en-algerie.pdf