Énergie et climat : réalités, enjeux et priorités

Depuis quelques années, le monde est confronté à des enjeux énergétiques comme l’épuisement rapide des ressources en combustibles fossiles pour lesquels de fortes alternatives sont attendues.

Pour relever ces défis on devra passer par une période de transition où le recours aux énergies renouvelables. On trouve nombreuses solutions de rechange, l’énergie solaire (Photovoltaïque), l’énergie éolienne, biomasse.

Parmi ces solution, le photovoltaïque et l’énergie éolienne ont été considères comme prometteuses pour répondre à la demande pour l’énergie. Les plus remarquables, c’est que ces sources sont inépuisables et leur disponibilité est gratuite, malgré le comportement aléatoire de facteur climatique.

Pour les sites isolés qui sont partout dans le monde et qui sont loin de sources d’énergie conventionnelles et ayant chacun leur spécificités climatique, politique et économique tel que : station de télécommunication, station météo, camp de refugies, ferme ou encore un camp militaire, le système hybride on été considère comme des sources alternatives très attrayants.

Pour garantir un rendement plus efficace et une qualité d’énergie électrique parfaite, l’exploitation des ressources renouvelables dans un système de production peut être une meilleure solution, donc on représente un système hybride : PV/éolienne/groupe électrogène avec une diapositive de stockage.

Dans cette Mastère, nous avons choisie de traiter et optimiser les systèmes hybrides de productions électriques qui seront installés aux sites isolés du ministère de la défense Tunisienne, plus précisément à une station de surveillance côtière.

Le site étudié est caractérise par son importance vital et sécuritaire et par l’utilisation des équipements numériques hautement sensibles (ordinateurs, instruments, microprocesseurs, cameras, radars….) alors une perturbation de quelques millisecondes dans l’alimentation électrique peut engendrer des énormes dégâts.

Il peut en résulter des dysfonctionnements et des pertes de données avec des conséquences hautement dangereuses aux niveaux sécuritaires, c’est pour ce la on est besoin d’un système électrique protégée et fiable contre les perturbations pour alimentes des charges appelées sensibles ou critiques.

On est dans l’obligation de bien étudier un système hybride multi-sources qui assure une énergie électrique de bonne qualité avec une disponibilité presque permanant alors une meilleure taille du banc de batteries et de générateur photovoltaïque et finalement de générateur éolienne sont primordiales pour bien satisfaire les charges sensibles à toutes heures de l’année. C’est dans cette problématique que se situe cette Mastère : étudier et optimiser un système hybride multi-sources totalement autonome.

Le projet présenté est rédigé en Trois chapitres principaux qui se résument dans ce qui suit:-Dans le premier chapite, nous présenterons le site isolé choisie, une idée sur les équipements électriques sensibles, le système d’alimentation électrique actuelle et les principales difficultés qu’il rencontre.

D’autre part nous avons proposée une structure de système hybride autonome, Ensuite nous rappelons le principe de fonctionnement de tous ces composants telles que le générateur photovoltaïque et éolienne ainsi les convertisseurs .une étude sera aussi consacre au fonctionnement de groupe électrogène. Le dispositif de stockage sera également identifier et étudier.

-Dans le deuxième chapitre, des modèles mathématiques de différent composant de système hybrides seront présentes en détails. Ensuite les modèles énergétiques sont présentés à l’aide du logiciel Matald/Simulink.

Le troisième chapitre sera consacré à l’optimisation de système, nous présenterons une méthode d’optimisation et son algorithme. Finalement, une conclusion générale de ce travail et quelques perspectives clôturent le mémoire.

Etat de l’art, problématique et contexte d’étude.

Les sites isoles Tunisiens ont été électrifié grâce à des génératrices diesel. Mais après avoir un bilan lourd et négatif au niveau de couts d’équipements hautement chère et sensibles détruit après alternance coupures du courant (plus de 70% des pannes sont dues à l’alimentation électrique) et l’augmentation du cout du diesel renforcée par le cout additionnel et la difficulté d’acheminement (Voie maritime ou voie terrestre), ainsi le cout de stockage en plus le cout et la difficulté de maintenance des groupes électrogènes.

Notant que les conséquences des temps d’arrêt des applications affectées est généralement très dangereux. Il est donc essentiel pour des sites qui dépendent de technologies numériques (charges critiques), de résoudre les problèmes affectant la qualité et la disponibilité de l’alimentation fournies, la qualité de l’énergie électrique est un concept assez large qui recouvre à la fois la qualité de composants de système d’alimentation et celle de qualité de tension et courant.

Présentation des sites isolés Tunisien : En Tunisie, Il y a plusieurs sites isolés sous la responsabilité de ministère de la défense Tunisienne, ou il y a des stations de surveillance et contrôle côtière afin d’assurer les taches suivantes : Coordination des opérations de sauvetage en mer. Surveillance des infractions à la réglementation relative à la navigation. La surveillance de la navigation maritime. La surveillance des pollutions maritimes. La surveillance des pêches maritimes.

La diffusion des renseignements de sécurité maritime. Assurer en temps réelle la coordination opérationnelle des différents moyens maritimes. Identification des navires, signalement des navires suspects. Figure : Site isolé ile GALITON Figure : Site isolé EL HAWARIA Description générale de fonctionnement actuelle d’une station côtière de contrôle et surveillance : La station de surveillance côtière est une station très vital exige une présence continue du personnel.

Elle a été conçue de telle sorte qu’elle puisse effectuer les opérations de contrôle et de surveillance couvrant toute la cote maritime tunisienne. La station dispose de plusieurs équipements sensibles et critiques telle que : un système de télécommunication, radar, ordinateur, camera thermique, routeur, serveur, élément de stockage d’information….qui utilisent des microprocesseurs et qu’ils transportent instantanée des millions d’opérations par seconde à des salles d’opérations centrale, le risque de coupure de courant mène a un risque de traitement ou transformation d’informations peut engendrer des couts très élever au niveau sécuritaires.

C’est pourquoi ces équipements sont appelées charges sensibles ou critiques, et ils nécessitent une alimentation fiable et protégée contre les perturbations et la coupure de réseau électriques. Pour l’installation électrique actuelle, elle dépend complètement de quatre groupes électrogènes comme indique la figure ci dessous.

En temps normal la station fonctionne avec trois groupes en parallèles, mais dans certain cas (plein charge) il fonctionne avec quatre groupes. Figure : schéma de l’alimentation actuelle électrique de la station Figure : Equipements sensibles :Serveurs,commutateur,ordinateurs,Routeurs,unite de stockage,radar,Camera Les inconvénients d’une installation électrique basée sur les Groupes électrogène : L’installation actuelle fournit de l’énergie électrique dont la qualité peut être affectée par un certain nombre de perturbations ou coupure de courant. Ces perturbations peuvent se manifester sous forme de variations de fréquence, microcoupures, baises de tension, surtension, harmoniques….

Diagnostic de disfonctionnement : On va citer les différentes causes de pannes et arrêts de la station. Le tableau ci dessous représente une synthèse de différents problèmes rencontrés. On remarque que la station côtière s’arrête fréquemment au cours de son fonctionnement.

Les principaux points saillants sont : La rupture de stock en fuel et huile de vidange: le carburant est l’élément fondamental pour le fonctionnement des groupes. On change l’hile dans chaque vidange ainsi pour faire l’appoint pour certain groupes (consommation excessive d’huile). Ce qui implique que la rupture du stock impose automatiquement l’arrêt de la station ou des délestages intensifs jusqu’au prochain approvisionnement. Groupes électrogènes Pannes Durée Fréquences Problèmes du fuel.

La disponibilité de carburant est une cause principale par défaut du moyen de transport soit maritime (Vu Météo pour les sites isolés : les iles) ou terrestre (dépend de fournisseur). 2 jours jusqu’à 5 jours 1/3 mois Le fuel transporte n’est propre vu les conditions de transport 2 heures 1/mois Maintenance mensuelle et trimestrielle (vidange de groupe et changement de filtres) 3 heurs 1/mois 1/3mois Différents Pannes mécaniques (moteur diesel) et électriques(Alternateur). Les difficultés de transports de mains d’œuvres et pièces de rechanges. 1 jour jusqu’à 7 jours Figure : Tableau disfonctionnement des groupes électrogènes Solution propose : Un Micro-réseau multi-sources L’indisponibilité de la station est directement relative de disponibilité de réseau électriques.

Il est donc essentiel pour les stations côtières de surveillance et contrôle qui dépendent de plus en plus des technologies numériques de résoudre ses problèmes affectant la qualité et la disponibilité de l’alimentation électriques. Notre objectif, c’est assuré la disponibilité de l’énergie aux bornes des récepteurs de charges sensibles. Pour résoudre les défaillances déjà cite, il y a plusieurs techniques qui contribuent partiellement à limiter ce risque.

Notre solution pour garantir la disponibilité de l’énergie vis-à-vis les coupures du réseau est la conception d’in Micro-réseau multi-sources base sur l’énergie renouvelable avec un dispositif de stockage et finalement en cas de secours extrême en dispose d’un seule groupe électrogène. Les systèmes hybrides de production d’électricité Définition Les systèmes hybrides sont les technologies modernes de production d’électricité qui intègrent plusieurs sources de production issues autant des sources renouvelables, que des sources conventionnelles (généralement les générateurs Diesel) ou d’une combinaison des deux sources.

La présente étude est focalisée sur les systèmes constitués de générateurs Diesel et d’une ou plusieurs sources d’énergies renouvelables qui sont les systèmes hybrides. On va citer les enjeux, les typologies, les défis actuels des systèmes hybrides avec un focus sur le système hybride PV/éolien/générateurs Diesel, objet de cette Master. Les sources d’énergies renouvelables sont, quant à elles, soumises à une variabilité plus ou moins prédictible, ce qui oblige l’intégration des batteries de stockage dans ces systèmes.

La consommation du gasoil (très coûteux et parfois inaccessible aux revenus des populations des zones rurales), les nuisances sonores et les émissions toxiques défavorisent l’intégration des générateurs Diesel dans les milieux ruraux.

Les systèmes hybrides offrent la possibilité d’équilibrer les avantages spécifiques et les inconvénients de chaque technologie, en assurant une forte intégration des énergies renouvelables. Plusieurs études confirment que si les systèmes hybrides sont conçus de manière optimale, ils peuvent être plus rentables et plus fiables que les technologies d’énergies renouvelables seules ou les générateurs Diesel seuls.

En conséquence, on note un intérêt croissant pour la conception, le dimensionnement et l’installation de systèmes hybrides ces dernières décennies pour l’électrification rurale. Suivant les ressources disponibles, on distingue aujourd’hui une multitude de systèmes hybrides notamment les systèmes PV/Diesel, PV/éolien/Diesel…Parmi ceux-ci, les plus utilisés sont issus des combinaisons des générateurs Diesel avec un système éolien, un système PV. La présence d’une multitude de technologies de production fait de chaque système hybride un système particulier.

Différents architectures des systèmes hybrides Il existe plusieurs architectures de configurations de systèmes hybrides. On peut les regrouper suivant le type de bus tension (AC, CC). La configuration à bus CC (courant continu) Un système hybride de production d’électricité est dit à bus CC lorsque toutes les sources de production (générateurs Diesel et technologies d’énergies renouvelables) sont centralisées sur un bus CC. Ainsi, les sources qui génèrent naturellement un courant AC doivent être précédées d’un ou plusieurs redresseurs avant d’être connectées au bus CC. Figure : Système hybride Bus CC La configuration à bus AC (courant alternatif) De même que pour le cas précédent, la configuration AC implique que tous les composants de production d’électricité soient connectés à un bus AC.

Cette configuration peut offrir des performances meilleures que celles de la configuration précédente dépendamment de la charge. En effet, chaque source de production peut alimenter la charge indépendamment ou simultanément avec les autres sources de production du système. Figure : Système hybride Bus AC La configuration à bus AC/CC Les configurations à bus AC/CC de systèmes hybrides sont celles pour lesquelles les composants qui génèrent le courant AC et CC sont mis de part et d’autres des onduleurs bidirectionnels.

Il est possible d’avoir recours à un onduleur /un redresseur pour connecter un composant AC sur le bus CC ou un composant CC sur le bus AC, au détriment des rendements. Figure : Système Hybride BUS CC/AC Système hybride : PV/éolienne/groupe électrogène/batterie La production d’électricité décentraliser par sources d’énergie renouvelables offres plus grande chance d’approvisionnement .Cependant le caractère aléatoire de sec sources nous impose des règles de dimensionnement. Considérant leurs caractéristiques saisonnières, l’énergie solaire et éolienne peut se valoriser mutuellement.

C’est pour ce la on propose ici un système hybride compose par ces deux sources avec un dispositif de stockage (batteries). Ainsi, on va ajouter un groupe électrogène qui a l’avantage de fournir de l’électricité à la demande, c’est-à-dire qu’ils fonctionnent selon les besoins ce qui garantit et satisfait la demande exact de charges en cas de secours. Donc on va exposer la description et le principe de fonctionnement de différent composant de système hybride multi sources.

Présentation de système hybride multi sources proposé La mise en place d’une telle structure a pour objectif de diversifier les sources d’énergie renouvelables. On cherche une diminution plus significative de la quantité de carburant consomme puisque les sources renouvelables peuvent se compléter.

Le système hybride de production d’énergie combine et exploite plusieurs source, solaire, éolienne, groupe électrogène avec un système de stockage. En plus un système hybride peut incorporer un système de distribution a courant alternatif (Bus AC) et un système à courant continue (Bus cc), encore des convertisseurs de puissance, un système de supervision et en fin un système d’alimentation électrique sans interception (ASI). Figure : Système d’alimentation actuelle (4 groupes électrogènes) Figure : Système d’alimentation proposé, micro-réseau multi sources Explication et mode de fonctionnement. La majorité des systèmes hybrides qui sont utilisés en sites isolés où l’énergie est produite est directement consommée en courant continu ou courant alternatif sur place sont des systèmes à configuration de bus continu commun.

Avec cette configuration, les systèmes sont capables de satisfaire en même temps une consommation en courant continu DC et/ou en courant alternatif AC avec une possibilité si besoin d’une connexion à un groupe électrogène grâce à des convertisseurs. Cette structure sera adoptée dans le cadre de cette Mastère.

DC / L’éolienne et les panneaux PV et un banc de batteries sont connectés à un bus continu (BUS CC). Quand l’énergie fournie par les sources d’énergie renouvelable est insuffisante pour faire face à une augmentation soudaine de la charge, la tension du bus à CC devient inférieure à la valeur de référence.

Dans ce cas, l’énergie manquante est obtenue à partir des batteries. Quand il existe un excès d’énergie, il est utilisé pour recharger les batteries. En cas d’insuffisance d’énergie, La puissance de charges est supérieure que la puissance production (PV +éolienne +batteries) en plus les batteries sont épuisées, le groupe électrogène qu’est connecte directement a un bus alternatif intervient instantanément.

Un onduleur est un convertisseur statique qui permet la transformation de l’énergie de type continue, en une énergie alternative, est place entre le bus CC et le bus AC. Avantages de système hybrides proposé Les systèmes hybrides les plus utilisée sont caractérisés par un couplage éolien solaire.

Le plus important dans cette combinaison de ces deux sources énergétiques est justifié par le fait qu’ils présentent les ressources les mieux partagées. La complémentarité de ces deux ressources est très significative que ce soit à l’échelle annuelle ou à l’échelle journalière. En effet, le vent souffle plus pendant l’hiver et l’automne et il diminue au printemps tandis que le rayonnement solaire le plus intense se situe pendant l’été. De même, sur une journée, le rayonnement solaire est plus fort pendant le jour alors que le vent peut souffler aussi la nuit.

Cette complémentarité saisonnière et journalière des ressources solaires et éoliennes permet au notre site isolé d’avoir une disponibilité de l’énergie plus fiable. Ainsi, le fait de mettre en place un système hybride multi sources en combinant un système photovoltaïque et un aérogénérateur avec un générateur de secours à moteur diesel pourrait satisfaire les besoins manquants en énergie pendant toute l’année.

Voici quelques avantages de système hybride proposé : Résilience du système : Disponibilité d’énergie électrique 24 heures/ 7 jours, Qualité d’énergie : on assure d’avoir une bonne qualité d’énergie au niveau stabilité, sécurité, disponibilité, Réduire les pertes : la proximité entre la production et la consommation permet, d’optimiser l’acheminement de l’énergie, Cout : réduire les couts de transport de carburant et les couts de maintenance, Stocker et exploiter l’énergie a utilisé en cas de besoin, Réduire les émissions de gaz à effet de serre.

Architecture du système hybride Système éolien Il s’agit de l’exploitation de l’énergie du vent a fin que produire de l’énergie électrique, d’abord l’éolienne contient un rotor qui convertit l’énergie cinétique en énergie mécanique, qu’elle convertie en énergie électrique via une génératrice. Les éoliennes se divisent en deux grandes familles : celles à axe vertical et celles à axe horizontal.

Pour les sites isoles, les machines à axe horizontale sont les plus répandues actuellement du fait de leur rendement supérieur à celui de toutes les autres machines et de leur conception simple. Architecture d’une éolienne à axe horizontale On peut considérer trois composants essentiels dans une éolienne, le rotor, la nacelle et la tour. Figure : Eolienne horizontale Rotor C’est le capteur d’énergie qui transforme l’énergie du vent en énergie mécanique.

Le rotor est un ensemble constitué de pales et de l’arbre primaire, la liaison entre ces éléments étant assurée par le moyeu. Nacelle Son rôle est d’abriter l’installation de génération de l’énergie électrique ainsi que ses périphériques.

La figure ci dessus présente une coupe d’une nacelle avec ses différents composants : Figure : Composition de La nacelle Composition de la nacelle d’une éolienne : 1 : Pales 10 : Radiateur de refroidissement 2 : Moyeu 11 : Systèmes de mesure (anémomètre et girouette) 3 : Structure de la turbine 12 : Système de contrôle 4 : Paliers du rotor 13 : Système hydraulique 5 : Arbre lent 14 : Entrainement d’orientation 6 : Multiplicateur 15 : Paliers du système d’orientation 7 : Frein a disque 16 : Capot de la nacelle 8 : Accouplement 17 : Tour 9: Génératrice Tour Il supporte la nacelle et permet de placer le rotor à une hauteur adaptable à une vitesse du vent élevée.

Le mat ou le tour est généralement construit en acier et aluminium. Le système éolien constitue un idéal complément du système photovoltaïque. Il est bien adapté pour les sites isolés ventés. Cependant, certains inconvénients sont à prendre en considération.

La sécurité :

le mât doit être robuste et l’éolienne bien fixée pour éviter les accidents.

Le coût :

il reste encore élevé en comparaison avec celui des panneaux.

Corrosion :

l’installation du système dans les régions côtières expose certaines pièces à la corrosion.

Connaissances techniques et entretien:

le propriétaire doit assurer l’entretien du système éolien de façon régulière pour en augmenter la durée de vie du système, Bruit. Système photovoltaïque Les systèmes photovoltaïques transforment la radiation solaire en électricité. Ce sont des systèmes simples qui se trouvent autonomes ou raccordés au réseau.

Quand la lumière atteint la cellule, cela crée un champ électrique à travers les couches, créant ainsi un flux électrique. Plus la lumière est intense, plus le flux électrique est important. Une cellule photovoltaïque est constituée d’une ou deux couches de matériau semi-conducteur, le plus souvent le silicium.

Il existe plusieurs technologies de cellules photovoltaïques disponibles sur le marché – les cellules cristallines : on distingue deux principaux types de cellules Cristallines :

• Cellules monocristallines : elles sont le résultat de refroidissement du silicium, il se solidifie formant un seul cristal de grande dimension.

• Cellules poly-cristallines : Elles s’obtiennent par coulage de silicium ce qui rend sa structure hétérogène. Elles se caractérisent par un rendement élève.

Technologie à couches minces : Elles sont fabriquées par une ou plusieurs couches semi-conductrices et photosensibles sur un support de verre, de plastique, d’acier…elle se caractérise par sont faible rendement.

Un système photovoltaïque possède plusieurs avantages : Il n’a aucune influence sur l’environnement, il offre une énergie propre et nécessite peu de maintenance, Il se caractérise par une durée de vie importante.

La simplicité d’installation et le fonctionnement silencieux, Les modules photovoltaïques sont recyclables et les matériaux utilisés pour leur production (silicium, verre, aluminium, etc.) peuvent être réutilisés, Cependant, un tel système possède également certains inconvénients tels que : Un faible rendement de conversion, Nécessité d’un dispositif de stockage en site isolé, Cout élevé, Figure : Les différentes étapes de la production d’un système photovoltaïque [5] Dispositif de stockage Stockage pour site isolé Le stockage d’énergie est un facteur clé dans un système d’énergie hybride en site isolé étant donné le caractère aléatoire et variable dans le temps des énergies renouvelables. Il y a plusieurs technologies de stockage.

On peut citer trois catégories importantes : le stockage mécanique, le stockage par pile a hydrogène et le stockage par batterie. Parmi les stockages mécaniques, les volants d’inertie stockent l’énergie électrique sous forme d’énergie cinétique en se servant d’une masse en rotation.

Ils servent surtout à stabiliser le réseau grâce a un stockage de quelques secondes voire quelques minutes. Nous ne pouvons donc pas les prendre en compte dans notre modèle de micro réseau. La pile à Hydrogène ou a combustible se sert de la réaction d’oxydation d’hydrogène pour stocker l’énergie électrique en hydrogène.

Il est pour le moment très couteux à cause du prix de l’électrolyseur et de la faible efficacité de la conversion électricité Pour nos sites isoles Tunisienne, nous avons choisi la technologie de stockage par batteries électrochimiques qui constituent ainsi les références en la matière.

Ces accumulateurs restituent, sous forme d’énergie électrique l’énergie chimique générée par des réactions électrochimiques internes réversibles.il existe plusieurs types de batteries : les batteries au plomb : constituent l’investissement le plus économique pour un système multi-sources et présentent l’avantage d’être recyclable à plus de 90%. Cependant, ces batteries sont sensibles aux mauvais usages et leur durée de vie est souvent bien Limites. les batteries alcalines (Ni/Cd et Ni/MH) : sont beaucoup plus robustes mais aussi plus coûteuses.

Elles sont mieux adaptées aux basses températures. les batteries au lithium : présentent « techniquement » les meilleures performances. L’autodécharge des accumulateurs li-ion est en effet faible lorsque leur énergie massique stockée est relativement bien supérieure. Pour un site isolé, le moyen de stockage utilisé couramment est le stockage électrochimique. Donc il devra respecter certaines contraintes notamment un bon rapport coût / performance, une grande fiabilité, une bonne sécurité…

Dans ce domaine, les batteries au plomb-acide sont les plus répandues car elles offrent le meilleur compromis en termes de coût / performance / entretien. La technologie au plomb, très connue sous le nom de batterie au plomb, est également qualifiée de système au plomb-acide. En effet, les réactions chimiques mises en jeu impliquent l’oxyde de plomb constituant l’électrode positive (improprement appelée cathode) et le plomb de l’électrode négative (anode), toutes deux plongées dans une solution d’acide sulfurique qui constitue l’électrolyte.

Ces réactions convertissent le plomb et l’oxyde de plomb en sulfate de plomb, avec formation d’eau. Pour recharger la batterie, elles doivent être inversées par la circulation d’un courant électrique imposé. Il existe différents types de batteries plomb-acide pour l’intégrer dans un micro-réseau multi-sources. On en distingue un types fréquemment utilisé c’est les batteries « tubulaires » stationnaires : elles sont caractérisées par une grande réserve d’électrolyte au-dessus des électrodes ce qui permet un entretien moins fréquent, ainsi que par une hauteur importante du fond de la batterie sous les plaques qui permet d’éviter les court- circuits.

Les batteries tubulaires sont souvent utilisées en tant que batteries stationnaires. Figure : Dispositif de stockage pour un site isolé Groupe électrogène de secours Le groupes électrogène de secours est un appareil permettant d’obtenir une source de courant en secours pouvant être employée a toute instant.la production d’électricité doit être autonome et ne nécessite qu’un approvisionnement en carburant.

L’électricité est produite par une génératrice : alternateur qui produit du courant alternatif. Pour produire le courant, cette génératrice doit recevoir un mouvement rotatif de son arbre d’entrainement, ce mouvement est produit par un moteur thermique diesel. Elles sont donc traditionnellement utilisées pour alimenter les sites isolés depuis longtemps. La flexibilité est leur principale qualité en étant capable de produire de l’électricité peu importe le lieu et les conditions.

Il faut cependant toujours pouvoir les alimenter en diesel. L’acheminement et le stockage du fuel renforces par une consommation importante rend cette technologie désavantageuse. Figure : Groupe électrogène Catpirall On note qu il y a une surconsommation lors de chaque démarrage et celle-ci équivaut a quatre minutes de consommation plein régime. Le taux d’utilisation des génératrices doit toujours être supérieur à 30 % pour éviter le glaçage qui est le phénomène de perte d’étanchéité et d’encrassement des pistons du moteur des génératrices.

Ce phénomène provoque une surconsommation de fuel. Dans notre projet, on choisit un groupe électrogène de secours de type Catpilar, les tableaux ci dessous montre ces caractéristiques.

Еlectrogène Système d’alimentation électrique sans interruption : ASI Pour garantir une efficacité de notre système hybride, nous avons insérer entre le réseau d’alimentation et les charge sensibles, un équipement électrique qui assure les fonctions suivants : • épurée de toutes les perturbations du réseau, dans des tolérances strictes requises par les charges. • Disponibilité immédiate en cas de coupure de réseau. Ces fonctions sont assurées par les ASI : Alimentation Sans Interruption.

Les ASI sont des dispositifs électriques places entre le réseau de distribution et les charges sensible. Elles fournissent une alimentation nécessaire en cas de besoin et parfaitement adaptée en termes de qualité. Dons les ASI assurent complètement la continuité de service. Dans notre système hybride, nous avons utilisée ASI doubles conversion (ASI : ON-Line).

En fonctionnement normal, la puissance fournie à la charge transite par une chaine de convertisseur qui réalise une double conversion alternatif-continue -alternatif. En mode autonomie, lorsque la tension alternative de système hybride est hors les tolérances spécifiées de l’ASI, l’onduleur et les batteries assurent la permanence de l’alimentation de la charge.

L’ASI continue à fonctionner sur batterie jusqu’à la durée d’autonomie ou le retour du réseau en tolérance. Cette disposition est la plus répandue, pour les charges sensibles, vu le meilleur résultat en termes de qualité de tension délivrée et disponibilité de services. Figure : schéma explicatif de « ASI » Les autres composants du système Ce sont les composants nécessaires au bon fonctionnement du système et situés entre les générateurs et la charge finale. Il comprend les convertisseurs, les connecteurs, le stabilisateurs le gestionnaire d’énergie, Bus cc et bus AC.

Conclusion Ce chapitre a été consacré à la présentation de systèmes hybride multi-sources pour une station de surveillance côtière, le cas équipements militaire charge sensibles. Nous avons précisé nos choix en termes de sources et de stockage pour répondre au mieux à la demande et disponibilité d énergie électrique au niveau de la charge sensible. L’objectif de cette Mastère est la conception et l’optimisation d’un système hybride multi sources PV/ éolien/GE avec stockage.

Dans ce qui suit, nous présentons les objectifs intermédiaires visés : Estimer correctement le potentiel énergétique renouvelable sur notre site isole donné, modéliser et simuler un système hybride, proposer une méthodologie de dimensionnement optimal des systèmes hybrides, De cette manière, nos travaux contribuent à l’étude de système hybride multi sources : éoliens, photovoltaïques et groupe électrogène avec batteries en se focalisant sur la conception et la modélisation. Figure : schéma explicatif d’étapes de conception et optimisation.

Modélisation de système Hybride Multi-sources « Modèle dynamique »

Après avoir étudié et cité les différents composants du système hybride multi-sources, nous procédons à la modélisation du système. La modélisation nécessite un ensemble d’équations caractérisant tous les éléments du système étudié. A ce niveau, la condition qui s’impose c’est de connaître les critères d’entrées telles que les données météorologiques de site, et les données relatives aux équipements.

D’abord, nous passons en revue les modélisations énergétiques des différents composants du système ; nous décrivons en détail les modèles de l’éolienne, du générateur photovoltaïque, groupe électrogène et du banc de stockage ; afin d’évaluer la production sur site par les sources renouvelables.

Nous introduisons des critères énergétiques tels que l’insatisfaction au niveau de la charge Par ailleurs, l’ensemble des modèles est représenté à l’aide du logiciel Matlab/Simulink. Etude de site Etude de consommation électrique de la station : Pour l’évaluation de la consommation journalière de la station.

Nous avons dressé un tableau de puissance pour les différents équipements électriques aux quels nous avons associes leurs temps de fonctionnement. Ainsi, nous avons obtenue la courbe de la charge sur un période de 24 heures grâce du logiciel Microsoft EXCEL. Figure : Profile de charges de la station Données géographiques et métrologiques de station de surveillance côtière. Données d’ensoleillement Le soleil est la source d’énergie utilisée par les modules PV pour produire l’énergie nécessaire afin de satisfaire la demande.

Pour une meilleure exploitation du rayonnement solaire, les panneaux solaires doivent être correctement orientés. Les données d’ensoleillement captées par le champ PV ont été recueillies et ont permis de déterminer l’ensoleillement moyen mensuel pour toute l’année. Figure : irradiation Les données du vent Le vent n’est autre que de l’air en mouvement.

Il est produit par les variations de pressions atmosphériques sur la surface de la terre. Ces variations sont engendrées par les gradients de température, dus à une distribution inégale de l’énergie solaire et aux différences de propriétés thermiques entre les surfaces des continents et des océans.

En effet, quand les températures de régions voisines deviennent inégales, l’air le plus chaud tend à s’écouler au dessus de l’air le plus froid (car plus lourd).

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *