Mini projet

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  • Créé en 1963, l’Office National de l’Electricité est l’opérateur de référence du secteur électrique au Maroc. L’ONE est un établissement public à caractère industriel et commercial investi dont les missions principales consistent à: Répondre aux besoins du pays en énergie électrique.Gérer et développer le réseau du transport.Planifier, intensifier et généraliser l’extension de l’électrification rurale.Œuvrer pour la promotion et le développement des énergies renouvelables. Et, d’une façon plus générale, gérer la demande globale de l’énergie électrique tout en assurant le coût le moins cher du KWh.
  • Mini projet

    1. 1. Université Mohammed V – Agdal Ecole Mohammadia d’Ingénieurs Département: Génie ElectriqueRéalisé par: Encadré par:SADELLAH Nizar & NASRALLAH Zakaria M. MAAROUFI Année Universitaire 2012/2013
    2. 2. 1. Introduction et Généralités sur le photovoltaïque 2. Présentation du projet 3. Etude technique 4. Etude économique et financière 5. ConclusionPage  2
    3. 3. Historique 1839: Découverte de l’effet photovoltaïque par Becquerel 1916: Robert Millikan produit de l’électricité avec une cellule solaire 1954: Construction du premier panneau solaire Page  3
    4. 4. Energie photovoltaïque Page  4
    5. 5. Système photovoltaïque Un système photovoltaïque est l’ensemble des composants nécessaires à l’alimentation d’une application en toute « fiabilité » Page  5
    6. 6. Composition d’un système photovoltaïque 1 • Champ de modules 2 • Parc de batterie 3 • Système de régulation 4 • Onduleur Page  6
    7. 7. • Champ de modules 1Page  7
    8. 8. • Parc de batterie 2 Causes de dégradation d’une batterie: Accumulateur chimique est le plus utilisé Surcharge Décharge Complète Oxydation des bornes et électrodesPage  8
    9. 9. • Système de régulation 3 • Simple Eviter les décharges • Moins coûteux profondes Fonction principale du régulateur de charge: Il y a 2 types de régulateur: Couper le courant durée de vieprovenant du champ Prolonger la de charge de la batterie photovoltaïque de charge accumulateurs lorsque Régulateur charge/décharge Régulateur vers les Garantir un fonctionnement optimal du système ceux-ci atteignent leur état de charge maximalPage  9
    10. 10. • Onduleur 4 • Convertir le courant continu en courant alternatif • Rendement de 90 à 95% • Sensible aux surchargesPage  10
    11. 11. Mise en situation Le propriétaire fait appel à notre bureau pour faire: • Une étude d’une ferme comprend l’évaluation et de mais « Un propriétaire technique qui de production de lait des ressources envisage d’installer région, le dimensionnement de la centrale et les solaires de la une petite centrale photovoltaïque pour répondre à ses besoins en matière d’énergie électrique » installations associés • Une étude économique et financière pour déterminer le coût de la production du KWh Page  11
    12. 12. Données géographiques La ferme est située à proximité d’un petit village se trouvant à 50 Km de Marrakech Page  12
    13. 13. Description de la ferme Z1: Machines de laiterie Z2: Laiterie des vaches Z8: Salle3 Z3: Etable des de la paille Z9: Stockage veaux Z4: Etable des taureaux Z10: Stockage d’aliment Z5: Etable des vaches Z11: Moulin de mais Z6: Salle 1 Z12: Magasin Z7: Salle 2 Page  13
    14. 14. Cahier des charges Liaisons équipotentielles et entre le champ continu contre les effets de la foudre: Raccordements électriques mesures de protection et l’onduleur: Protections Onduleur: courant alternatif: •• Mise à la de découplage Caractéristiquesdes masses demandées: panneaux et l’onduleur doit limiter La section des câbles électriques entre les terre techniques Fonction sectionnement •• Prise de maximale totale biens sectionnable + cablette m²raccordement au tableau de • la chute de despiquet 5% desmaximum solaires: 500 + Surface terre: données:au panneaux Fonction detension à + du MPPT des personnes protection desborne et incluse recherche Enregistreurdes gaines de la norme NF EN 616436-11 et protections associées • répartition type 2 selonàcâblages résistantes aux conditions extérieures • Parc isolé supérieure 90% • Utilisationintégré Parafoudre Rendement •• Peut êtrede 230V,dans l’armoire Onduleur la toiture • Nécessité oune doit être en contact avec Aucun câble non d’un paratonnerre Tension 50 Hz •• Enregistrement des données suivantes: sorte que les surfaces des boucles • Les câblages doivent être réalisés de tel Facteur de puissance: 0,99 Points de mesure: Panneaux solaires: a. Irradiation • inductives soient minimales DTH < 3,5% Maintenances & Garanties: • Implantation des points de mesure sur des fiches de sécurité diamètre Type des cellules photovoltaïques: monocristallin b. Vitesse du vent affichage des données sur une période de 5 ans • Onduleur: une garantie de 5 ans est demandéemm² au minimum • La section des câbles inter-modules est de 2,5 Enregistrement et • 4mm: mesure tension et mesuretoitsdes la ferme Implantation demandée: sur les courantpanneaux c. Température ambiante au niveau de •• Panneaux: garantie de 25 ans pour 80% des performances demandées Tension d’alimentation: 48V • Implantation d’un compteurdes panneaux Orientation façade: surface modulaire d’énergie produite avec lecture sur d. Température de sud afficheur e. Courants et tensions continues et alternativesInstallations:auproximité des panneaux solaires:Implantation à réseau interne de la ferme:Connexions Armoire raccordement DC:Batteries:•• D’un capteur d’un interrupteurambianteclef avec porte transparente C• Conformes minimale: en vigueur Autonomie aux normes Dans une armoire électrique sectionneur adapté dans Implantation de températureTableau de répartition: 3 jours fermée à avec une précision de +- 0,5• D’un armoire électrique l’art etdisjoncteur de branchement: courant• Respect décharge entreà0,5 100 Fourniture et règles de d’un 0,7 une de des installation porte• Conforme à la norme NFC 15de surface d’un panneau avec une précision de +- 0,5 C Taux capteur de température vitrée•• D’un anémomètre de différentiel 1m/s mA , sélectif réglable d’alimentation: 48V serrure Tension jusqu’àmunie résolution 500 L’armoire sera 45 A d’une• Respect de l’environnement Page  14
    15. 15. Page  15
    16. 16. Méthodologie de travail: 1. Projet d’éclairage de la ferme 2. Bilan de puissance de la ferme 3. Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque 4. Dimensionnement des organes de coupure et des protections 5. Dimensionnement des câbles 6. Branchements Page  16
    17. 17. Projet d’éclairage de la ferme Type de luminaire: Objectif: Rectangulaire à 2 lampes fluorescentes 2x36 W nécessaires pour Déterminer le nombre des luminaires réaliser un éclairage convenable Page  17
    18. 18. Projet d’éclairage de la fermeExemple de calcul pour la Zone 5 N: Nombre des luminaires F: Flux lumineux total n’’: Nombre de lampes par luminaire (n’’=2) Page  18
    19. 19. Projet d’éclairage de la fermeExemple de calcul pour la Zone 5 a,b: s: rendements local U: Utilance en des i, dimension d: Eclairement du lux E: facteur de dépréciation flux direct et indirect Page  19
    20. 20. Projet d’éclairage de la ferme Numéro de zone Z1 Z2 Z3Exemple de calcul pour la Zone 5 Z4 Z5 Z6 Z7 Z8 Z9 Z10 Z11 Z12 Longueur a (m) 10 68 72,4 63,9 78,9 2,5 6 7,1 29 39 17 5 LargeurNuméro de zone b (m) 6,5 6,5 13,4 14 7,7 Formules 2,4 2,5 6,65 14,8 14,8Z5 14,8 2,5 ht Longueur a (m) 3 3 6 6 6 6 6 3 6 78,9 8,5 6 6 hu Largeur b (m) 0 0 0,5 0,5 0 0 0 0 0 07,7 0 0 h ht 0 0 2 2 2 3 3 0 2 26 3,5 3 h hu 3 3 3,5 3,5 4 3 3 3 4 40 5 3 Eclairement (lux) h 150 100 50 50 50 50 50 50 50 50 2 150 50 Facteur de dépréciation d h 1,4 1,4 1,6 1,6 1,6 ht-hu-h’ 1,4 1,4 1,4 1,6 1,6 4 1,6 1,4 Symbole photométrique Eclairement (lux) 0,67D+0T 0,67D+0T 0,67D+0T 0,67D+0T 0,67D+0T 0,67D+0T 0,67D+0T 0,67D+0T 0,67D+0T 0,67D+0T 0,67D+0T 50 0,67D+0T Facteur K dépréciation 2,0 Indice de local de 1,3 d 3,2 3,3 1,8 0,4 0,6 1,1 2,4 2,7 1,6 1,6 0,6 Facteur de suspension photométrique Symbole J 0,00 0,0 0,36 0,36 0,33 0,50 0,50 0,00 0,33 0,67D+0T0,41 0,33 0,50 Facteur de réflexion FR de local K 731 Indice 731 731 731 (axb)/(hx(a+b)) 731 731 731 731 731 7311,8 731 731 Facteur de suspension 0,79 Utilance 0,72 J 0,92 0,92 0,79 h’/(h+h’) 0,43 0,43 0,67 0,84 0,87 0,33 0,79 0,43 FluxFacteur de réflexion FR lumineux total 28296 116909 125913 116106 91824 1458 3645 7363 61009 79218 731 114083 3037 Nombre de lampes par luminaire n" Utilance 2 2 2 2 2 2 2 2 2 0,79 2 2 2 Flux dune lampe Flux lumineux total 3450 3450 3450 3450 3450 F3450 3450 3450 3450 91824 3450 3450 3450 Nombre de luminaires 5 17 19 17 14 1 1 2 9 12 17 1 Nombre de lampes par luminaire n" 2 Page  20 Flux dune lampe Nombre total des luminaires = 115 3450 Nombre de luminaires N 14
    21. 21. Bilan de puissance Zone Equipement U (V) I (A) Cos Nombre dunités Puissance unitaire (W) Temps dutilisation (h)Consommation journalière (Wh/j) Consommation totale Moteur 220 10,5 0,89 4 2055,9 8 65788,8 Moteur de réfrigérateur 220 0,8 0,84 2 147,84 8 2365,44 Zone1 Eclairage 0,86 5 72 8 2880 71034,24 Moteur 220 10,5 0,89 6 2055,9 6 74012,4 Zone2 Eclairage 0,86 17 72 8 9792 83804,4 Moteur de ventilateur 220 1,18 0,84 5 218,064 8 8722,56 Zone3 Eclairage 0,86 19 72 3 4104 12826,56 Moteur de ventilateur 220 1,18 0,84 3 218,064 8 5233,536 Zone 4 Eclairage 0,86 17 72 3 3672 8905,536 Moteur de ventilateur 220 1,18 0,84 4 218,064 8 6978,048 Zone 5 Eclairage 0,86 14 72 4 4032 11010,048 Prise de courant normale 0,86 2 300 4 2400 Zone6 Eclairage 0,86 1 72 3 216 2616 Prise de courant normale 0,86 3 300 4 3600 Zone7 Eclairage 0,86 1 72 3 216 3816 Prise de courant normal 0,86 3 300 4 3600 Zone8 Eclairage 0,86 2 72 3 432 4032 Zone 9 Eclairage 0,86 9 72 3 1944 1944 Zone10 Eclairage 0,86 12 72 3 2592 2592 Moteur 220 10,5 0,89 4 2055,9 8 65788,8 Moteur de ventilateur 220 1,18 0,84 1 218,064 8 1744,512 Zone11 Eclairage 17 72 6 7344 74877,312 Page  21 Prise de courant normale 0,86 2 300 4 2400 Zone 12 Eclairage 0,86 1 72 3 216 2616
    22. 22. Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïqueMéthodologie de dimensionnement1. Estimation des besoins journaliers en électricité2. Estimation de l’irradiation journalière3. Calcul de l’énergie à produire4. Calcul de la puissance crête5. Estimation des dimensions du champ photovoltaïque suivant le module PV choisi6. Estimation de la capacité de stockage requise en fonction de l’autonomie désirée7. Dimensionnement de l’onduleur8. Dimensionnement du groupe électrogène Page  22
    23. 23. Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque • Estimation des besoins journaliers en électricité 1 Ecj = 280074,096 Wh/j Page  23
    24. 24. Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque • Estimation de l’irradiation journalière 2 Page  24
    25. 25. Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque • Calcul de l’énergie à produire 3 k dépend de: • l’incertitude météorologique Pour un parc à batteries  0,55 < k < 0,75 • L’inclinaison non corrigé des modules suivant la saison  k = 0,65 • Le point de fonctionnement des modules • Les rendements des cycles de charge et décharge des batteries • Le rendement de l’onduleur • Les pertes dans les câbles et connexions Epj = 430883 Wh/j Page  25
    26. 26. Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque • Calcul de la puissance crête 4 Pc = 79793,18 Wc Page  26
    27. 27. Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque • Taille du générateur à installer 5 Nombre d’unités = 250 Surface totale = 405 m² < 500 m² Page  27
    28. 28. Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque • Dimensionnement des batteries 6 Avec: • Ecj: Besoins journaliers • A: Autonomie (3jours) • V: Tension d’alimentation (48V) • Taux de décharge (70%) C = 25006,6 Ah Page  28
    29. 29. Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque • Dimensionnement de l’onduleur 7 Avec: • Kf=0,45: coefficient de foisonnemen • Kr=1,2: coefficient de sécurité • Kp=0,9: facteur de puissance Pond = 43636,63 W Page  29
    30. 30. Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque • Dimensionnement du groupe électrogène Pompe Gas-Oil pour 8 remplir la cuve journalière à partir de la cuve extérieure Capacité en fonction de l’autonomie maxi male demandée au moteur Cmax = 500 Litres Equipé d’une réserve d’huile calculée en Son taux de fonction de l’autonomie Puissance adaptée réactance doit être en du moteur aux besoins de rapport avec le type l’application de charge Page  30
    31. 31. Dimensionnement des câbles, des organes de coupure et de protection • Calcul de puissance apparente Surdimensionnement de S: 2 1 Avec: • Ka: coefficient d’augmentation • Ks: coefficient de simultanéité Page  31
    32. 32. Dimensionnement des câbles, des organes de coupure et de protection • Calcul de pouvoir de coupure du disjoncteur Calibre des disjoncteurs 4 3 Page  32
    33. 33. Dimensionnement des câbles, des organes de coupure et de protectionExemple d’étude: Zone 11 Récepteur Puissance unitaire (W) Cos Nombre dunités S (VA) I (A) Moteur 2055,9 0,89 4 2310 6,06 Ventilateur 218,064 0,84 1 259,6 0,68 Eclairage 72 0,86 17 83,72 0,22 Ss = 13107 VA It = 27A Page  33
    34. 34. Dimensionnement des câbles, des organes de coupure et de protectionExemple d’étude: Zone 11 4*32A 500 mA 6 mm² 4*10A 300 mA 4*16A 300 mA 2,5 mm² 4 mm² 2*10A 2*10A 2*10A 2*10A 2*16A 2*16A 2*16A 2*16A 2*16A 1,5 mm² 1,5 mm² 1,5 mm² 1,5 mm² 2,5 mm² 2,5 mm² 2,5 mm² 2,5 mm² 2,5 mm² Page  34
    35. 35. Données Page  35
    36. 36. Analyse des coûts: Les coûts d’investissement Page  36
    37. 37. Analyse des coûtsFrais annuelsFrais périodiques Page  37
    38. 38. Analyse financièreDonnées financières Page  38
    39. 39. Analyse financièreViabilité financière Page  39
    40. 40. Analyse financièreGraphique des flux monétaires Page  40
    41. 41. Dans notre projet, nous avons fait l’étude d’électrification d’une ferme par PV. Pour mener à bien notre étude, nous avons suivi une méthodologie de travail: • Elaboration d’un cahier des charges • Etude de préfaisabilité 1. Evaluation des ressources solaires de la région 2. Estimation des besoins énergétiques de la ferme 3. Choix des modules PV 4. Dimensionnement des PV et les installations associées • Etude économique 1. Estimation du coût total de l’investissement 2. Calcul du temps de retour sur investissements Durant ce projet, nous avons été confronté à plusieurs contraintes: • Erreurs d’estimation du potentiel solaire • Difficulté d’estimation des coûtsPage  41
    42. 42. Page  42

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