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Remerciements
Mes remerciements au bon Dieu qui m’a donné la force et la
volonté de poursuivre ce travail jusqu’au bout.
Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont contribué au
succès de mon stage et qui m'ont aidé lors de la rédaction de
ce rapport.
Je tiens à remercier vivement mon maitre de stage, Mr
RACHID NAJI, DERICTEUR DE L’ENTREPRISE AZUR, pour son
accueil, le temps passé ensemble et le partage de son
expertise au quotidien. Grâce aussi à sa confiance j'ai pu
m'accomplir totalement dans mes missions. Il fut d'une aide
précieuse dans les moments les plus délicats.
Je remercie également toute l'équipe pour leur accueil.
Enfin, je tiens à remercier toutes les personnes qui m'ont
conseillé et relu lors de la rédaction de ce rapport de stage :
ma famille, mes ami(e)s.
“we are here to put a dent in the universe otherwise why else even be here”
STEVE PAUL JOBS
Dédicaces:
P a g e 1 | 115
IMNM ENERGY
Dédicaces
Personne ne peut prétendre avoir acquis les connaissances qui lui
ont permis d’arriver au plus haut niveau d’étude, sans le soutien
incontestable de sa famille, de tous ceux qui lui ont, de près ou de loin,
prêté un instant d’attention.
En somme, je tiens à dédier ce modeste travail :
A mes parents, à qui je dois beaucoup ;
A ma futur femme ;
A mes frères ;
A mes ami(e)s .
SOMMAIRE
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IMNM ENERGY
Remerciements
Dédicaces
Liste des figures
LISE DES TABLEAUX
Nomenclature
Introduction général
Présentation de l'organisme d'accueil
CHAPITRE I. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
I.1 Introduction :........................................................................................................20
I.2 L’infrastructure de bornes de recharge :...............................................................20
2.1 Les trois niveaux de recharges les plus utilisés sont caractérisés par : .............20
2.2 Les prises et connecteurs pour la recharge :.............................................28
I.3 Caractéristique des quelque Bornes de recharge rapide :.....................................30
I.4 Protocoles de charge disponibles : .......................................................................32
I.5 Caractéristiques....................................................................................................32
I.6 Les bornes du rechargement existant au Maroc :.................................................39
I.7 Consommation réelle du EV et comparatif : .........................................................41
I.8 La vitesse de chargement des batteries :..............................................................42
I.9 Fonctionnement de rechargement : .....................................................................42
I.10 La différence entre les marques des véhicules :...............................................43
I.11 Les différentes voitures électriques avec leurs autonomies et capacités de
batterie : [10]................................................................................................................44
I.12 Conclusion : .....................................................................................................47
SOMMAIRE
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IMNM ENERGY
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
II.1 Introduction..........................................................................................................49
II.2 Géométrie terre-soleil ..........................................................................................49
2.1 Azimut α ..........................................................................................................50
2.2 La hauteur angulaire du soleil h .......................................................................50
2.3 Angle horaire du soleil et angle horaire du soleil à son coucher :.....................51
II.3 Le rayonnement solaire : ......................................................................................51
3.1 Rayonnement extraterrestre ...........................................................................51
3.2 Les différents composants du rayonnement solaire.........................................52
3.3 Spectre solaire : ...............................................................................................53
II.4 Générateur PV : ....................................................................................................54
4.1 Principe :..........................................................................................................54
4.2 Le fonctionnement d’une cellule photovoltaïque : ..........................................55
4.3 Schéma équivalent :.........................................................................................56
4.4 Les différentes technologies des cellules : .......................................................56
4.5 Le silicium cristallin : ........................................................................................56
4.6 Le silicium en couche mince :...........................................................................57
II.5 Spécification du générateur photovoltaïque :.......................................................58
5.1 Le facteur de forme..................................................................................59
5.2 Calcul du rendement :......................................................................................59
5.3 Association des modules :................................................................................60
II.6 Le rendement des cellules : ..................................................................................60
II.7 Conclusion : ..........................................................................................................60
SOMMAIRE
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IMNM ENERGY
CHAPITRE III.Générateur PV : modélisation et simulation
III.1 Introduction :...................................................................................................62
III.2 Calcul de la puissance à la sortie du module ....................................................62
2.1 Première approche : ........................................................................................62
2.2 Deuxième approche.........................................................................................62
2.3 Troisième approche : .......................................................................................63
III.3 Modèle d’une cellule solaire :..........................................................................63
3.1 Modélisation de la cellule solaire :...................................................................65
3.2 Simulation du panneau PV...............................................................................68
3.3 Caractéristiques simulées du panneau PV, type BP-Solar 375 :........................69
3.4 Influence de la variation d’éclairement :..........................................................70
3.5 Influence da variation de la température.........................................................71
3.6 Groupements des panneaux PV.......................................................................72
III.4 Conclusion : .....................................................................................................72
Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une
borne électrique
IV.1 Introduction :...................................................................................................74
IV.2 Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne
électrique offgride (calcule manuel) : ...........................................................................75
2.1 Evaluation du besoin :......................................................................................76
2.2 Calcul de la puissance crête : ...........................................................................76
2.3 Le choix des panneaux : ...................................................................................77
2.4 Dimensionnement des batteries :....................................................................80
2.5 Le choix des batteries :.....................................................................................80
SOMMAIRE
P a g e 5 | 115
IMNM ENERGY
2.6 Dimensionnement de l’onduleur et du régulateur :.........................................82
IV.3 Le choix du régulateur :....................................................................................84
3.1 Les types des régulateurs :...............................................................................84
3.2 Les critères du choix du régulateur : ................................................................84
IV.4 Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne
électrique off gride (calcule automatique utilisant le logiciel PVSYS) : ..........................85
 Annual values...................................................................................................87
IV.5 Etude Financière analyses :..............................................................................91
5.1 Facturation différents d’un réseau à l’autre :...................................................91
5.2 Le coûte la recharge sur une borne publique :.................................................91
IV.6 Conclusion : .....................................................................................................94
controle de système industriel
V.1 Introduction :........................................................................................................96
1.1 Les Différents modes d’accès aux bornes de recharge :...................................96
V.2 Réalisation un système contrôler l’accès au borne de recharge : .........................96
2.1 Description :.....................................................................................................96
2.2 Les besoins techniques pour réaliser le contrôleur : ........................................96
2.3 Cahier de charge proposer :.............................................................................97
V.3 Schéma de simulation :.......................................................................................104
V.4 Circuit de réalisation :.........................................................................................104
V.5 Réalisation d’une carte PCB de circuit :...............................................................105
V.6 Description les entrées sorties de circuit : ..........................................................108
V.7 Conclusion : ........................................................................................................109
Conclusion générale :
Référence et Bibliographique :
Liste des figures
P a g e 6 | 115
IMNM ENERGY
Liste des figures
CHAPITRE I. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
Figure I-1 : socle de prise CSA 5-15R ----------------------------------------------------------------------------------------------------21
Figure I-2 prise CSA 5-15R------------------------------------------------------------------------------------------------------------------21
Figure I-3.Prise mobile J1772 et J1772 « Combo » [4] ------------------------------------------------------------------------------21
Figure I-4 Socle de recharge J1772 et J1772 « Combo » [4] -----------------------------------------------------------------------22
Figure I-5 Prise et socle CHAdeMO [4]--------------------------------------------------------------------------------------------------22
La recharge rapide en DC est encadrée par les normes nord-américaine SAE J1772 « Combo » et japonaise JEVS
G105-1993. Les bornes de recharge rapide en DC sont habituellement compatibles avec ces deux normes. Tous les
constructeurs automobiles adhèrent à l’une de ces normes, à l’exception de Tesla qui a mis au point une borne
plus performante, mais qui offre des adaptateurs CHAdeMO (Figure I-6) sur demande. [4]-----------------------------22
Figure I-7 Prise d'un Supercharger de Tesla [4] --------------------------------------------------------------------------------------23
Figure I-8 socle d'un Supercharger de Tesla [4]---------------------------------------------------------------------------------------23
Figure I-9 MODEL DE CHARGEMENT 1 &2 ---------------------------------------------------------------------------------------------24
Figure I-10 MODEL DE CHARGEMENT 3 ------------------------------------------------------------------------------------------------25
Figure I-11 MODEL DE CHARGEMENT 4 ------------------------------------------------------------------------------------------------25
Figure I-12 Les prises constituant une charge rapide : Type 2, Type CHAdeMO, Combo ----------------------------------29
Figure I-13 carte des borne de chargement électrique au Maroc --------------------------------------------------------------39
Figure I-14 tarife de vent d'électricité d'après l'ONEE ------------------------------------------------------------------------------41
Figure I-15 chargement AC/DC -----------------------------------------------------------------------------------------------------------42
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
Figure II-1 Définition des coordonnées terrestres d’un lieu donné
Figure II-2 Représentation de la déclinaison et de l’azimut -----------------------------------------------------------------------50
Figure II-3Représentation de la masse d’aire -----------------------------------------------------------------------------------------51
Figure II-4 Les différents composants du rayonnement solaire ------------------------------------------------------------------52
Figure II-5 représente l’ensoleillement annuel moyen en Afrique---------------------------------------------------------------52
Figure II-6 Spectre solaire hors atmosphère------------------------------------------------------------------------------------------53
Figure II-7 Principe de la conversion photon-électron, système à deux niveaux d’énergie--------------------------------55
Figure II-8 Production d’électricité par la séparation électron-trou-------------------------------------------------------------56
Figure II-9 Silicium monocristallin--------------------------------------------------------------------------------------------------------56
Figure II-10 Silicium Polycristallin --------------------------------------------------------------------------------------------------------57
Figure II-11 La structure du silicium cristallin -----------------------------------------------------------------------------------------57
Figure II-12 Silicium amorphe -------------------------------------------------------------------------------------------------------------58
Figure II-13 Structure en coupe, module couche mince----------------------------------------------------------------------------58
Figure II-14 Les différentes zones de la caractéristique.----------------------------------------------------------------------------59
Figure II-15 Association des modules ---------------------------------------------------------------------------------------------------60
Liste des figures
P a g e 7 | 115
IMNM ENERGY
CHAPITRE III. Générateur PV : modélisation et simulation
Figure III-1 Schéma équivalent d'une cellule solaire réelle ------------------------------------------------------------------------63
La figure III-2 présente la courbe courant-tension d’une photo génératrice avec les points importants qui le
caractérise -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------65
Figure III-3 Courbe courant – tension d’un photogénérateur---------------------------------------------------------------------65
Figure III-4 Schéma bloc de simulation du panneau PV, type BP-Solar 375.---------------------------------------------------68
Figure III-5 Caractéristique Courant-Tension simulée, G =1000W /m2 et T = 25°C.-----------------------------------------69
Figure III-6 Caractéristique Puissance-Tension simulée, G =1000W /m2 et T = 25°C.---------------------------------------69
Figure III-7 Caractéristiques Courant-Tension simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation (G =
400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 25°C.---------------------------------------------------------------------------------------------70
Figure III-8 Caractéristiques Puissance-Tension, simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation (G =
400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 25°C.---------------------------------------------------------------------------------------------70
Figure III-9 Caractéristique Courant-Tension simulées du panneau PV pour une variation de température (Tc = 0,
25, 50, 75°C) et G = 1000 W / m2. -------------------------------------------------------------------------------------------------------71
Figure III-10 Caractéristique Puissance-Tension simulées du panneau PV pour une variation de température (Tc =
0, 25, 50, 75°C) et G = 1000 W / m2. ----------------------------------------------------------------------------------------------------71
Figure III-11 Caractéristiques simulées de groupement du panneau PV en parallèle. --------------------------------------72
Figure III-12 Caractéristiques simulées de groupement du panneau PV en série. -------------------------------------------72
CHAPITRE IV. Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une
borne électrique
Figure IV-1 les caractéristiques de model----------------------------------------------------------------------------------------------77
Figure IV-2 Caractéristiques Courant-Tension simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation (G =
200,400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 20°C.---------------------------------------------------------------------------------------78
Figure IV-3 Caractéristiques Puissance-Tension, simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation (G =
400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 25°C.---------------------------------------------------------------------------------------------78
Figure IV-4 Main components of the CPV System [15] -----------------------------------------------------------------------------78
Figure IV-5 CPV System CX-S530-II, rear view (left), side view (right)-----------------------------------------------------------79
Figure IV-6 IV.2.b Dimensionnement de la technologie------------------------------------------------------------------------79
Figure IV-8 caractéristiques technique des batterie Rack Lithium-ion-NMC --------------------------------------------------80
Figure IV-10 IV.3.bDimensionnement de la technologie LG Chem,Rack JH4 SR22_4P--------------------------------------81
Figure IV-12 Figure 0 20 tension de batterie par rapport l'état de chargement ,874v capacité a C10=296Ah,
Tempe=25°C-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------81
Figure IV-14 onduleur de chaines ABB--------------------------------------------------------------------------------------------------82
Figure IV-16 Normalized productions (per installed kWp)Performance Ratio PR
Figure IV-23 Tarifs de vent de station---------------------------------------------------------------------------------------------------92
Figure IV-26 yearly net profit KDH ----------------------------------------------------------------------------------------------------------
Liste des figures
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IMNM ENERGY
CHAPITRE V.controle de système industriel
Figure V-1 les broches de circuit Comparateur 74LS85-----------------------------------------------------------------------------97
Figure V-2 les broches de circuit Comparateur 74LS85-----------------------------------------------------------------------------97
Figure V-3 les broches de circuit Comparateur 74LS85-----------------------------------------------------------------------------97
Figure V-4 les broches de circuit Comparateur 74LS85-----------------------------------------------------------------------------97
Figure V-6 méthode comparant deux nombres de 8 bits
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------99
Figure V-19 table de vérité de bascule RS--------------------------------------------------------------------------------------------100
Figure V-25 les différant réalisation de bascule ou-non & ET-non-------------------------------------------------------------100
Figure V-27 Schéma de raccordement des moteurs-------------------------------------------------------------------------------101
Figure V-30 schéma de simulation de système contrôleurCapteurs de présence de VE ---------------------------------104
Figure V-31 schéma de simulation de système contrôleurCapteurs de présence de VE ---------------------------------104
Figure V-30 schéma de simulation de système contrôleur ----------------------------------------------------------------------104
Figure V-32 réalisation de circuit PCB de système Controller-------------------------------------------------------------------105
Figure V-34 carte PCB version 2D Vue Cote piste et through_hole_pad TOP SIDE ----------------------------------------105
Figure V-35 carte PCB version 2D Vue Cote piste et through_hole_pad buttom SIDE -----------------------------------105
Figure V-46 carte PCB version 2D Vue Cote corposants TOP SIDE :-----------------------------------------------------------106
Figure V-47 carte PCB de système Controller _ version 3D----------------------------------------------------------------------106
Figure V-49 carte PCB version 2D Vue Cote corposants TOP SIDE :-----------------------------------------------------------106
LISE DES TABLEAUX
P a g e 9 | 115
IMNM ENERGY
LISE DES TABLEAUX
CHAPITRE I. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
Tableau I-1 Fiche technique .......................................................................................................................................17
Tableau I-1 les Niveaux de recharge [4] .....................................................................................................................20
Tableau I-2 équivalence entre les niveaux de recharge aux US et en Europe ...........................................................24
Tableau I-3 Caractéristiques de recharge de certains VE et PHEV.............................................................................24
Tableau I-4 les principaux types de bornes et leur domaine de pertinence..............................................................26
Tableau I-5 Les caractéristiques techniques des différents types de recharge .........................................................27
Tableau I-6 Durées et puissances de recharge pour une batterie 22 kWh................................................................27
Tableau I-7 Les caractéristiques des prises de recharge existantes...........................................................................28
Tableau I-8 la différence entre les véhicule a énergie fossile et énergie électrique [9] ............................................41
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
Tableau II-1 Rayonnements solaire ............................................................................................................................53
Tableau II-2 Le rendement des cellules......................................................................................................................60
CHAPITRE III. Générateur PV : modélisation et simulation
Tableau III-1 Paramètres d’un panneau solaire BP Solar 375 ....................................................................................68
CHAPITRE IV. Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne
électrique :
Tableau IV-1 cahier de charge d’une borne électrique rapide Borne de recharge rapide STATION KEYWATT 50 kW
.......................................................................................................................................Error! Bookmark not defined.
Tableau IV-2 le besoin journalier................................................................................................................................76
Tableau IV-3 Les tensions recommandées pour les systèmes photovoltaïques en fonction de leurs Puissances ....77
Tableau IV-4 caractéristique des entrée sortie de l'onduleur....................................................................................83
Tableau IV-5 System Production ................................................................................................................................88
Tableau IV-6 bilans et principaux résultats ................................................................................................................88
Tableau IV-7 les coûts d'installation...........................................................................................................................90
Tableau IV-8 résultats économiques détaillés............................................................................................................92
Tableau IV-9 résultats économiques détaillés...............................................................Error! Bookmark not defined.
Nomenclature
P a g e 10 | 115
IMNM ENERGY
1.5Nomenclature
Nomenclature
Symboles définition unité/SI
Nomenclature
P a g e 11 | 115
IMNM ENERGY
VE véhicule électrique
CC/DC courant continue
CA/AC courant alternative
KW kilo watt
KWh kilo watt par heur
SAE Society of Automotive Engineers (Warrendale, PA)
Nomenclature
P a g e 12 | 115
IMNM ENERGY
PHEV plug-in hybrid electric vehicle
P phase
N neutre
T terre
PV panneau photovoltaïque
PCB printed circuit board
Introduction général :
P a g e 13 | 115
IMNM ENERGY
Introduction général :
ne station de recharge de véhicules est une infrastructure équipée d'une ou plusieurs borne de
recharge permettant la recharge des véhicules électriques. La borne comporte au minimum un
point de charge, matérialisé par un socle de prise. [1]
Une station de charge comporte l'espace nécessaire au véhicule pour stationner, le point de charge (borne,
coffret…) et les autres éléments nécessaires, le cas échéant (armoire électrique de gestion « intelligente » de la
charge). Elle doit répondre à des normes et standards techniques ; un standard européen a été décidé en 2014
par la Commission européenne. [1]
Les véhicules électriques se rechargent usuellement à domicile ou sur le lieu de travail, mais on compte
environ 1 300 000 points de recharges publiques dans le monde en 2020, dont 807 000 en Chine, 286 000 en
Europe et 99 000 aux États-Unis. 30 % de ces bornes sont à charge rapide, mais ce taux est plus élevé en Chine
(38 %) qu'en Europe (13 %). [1]
L’augmentation des ventes de véhicules électriques implique également l’apparition de nouvelles
problématiques gravitant autour de ce sujet. C’est notamment le cas pour les bornes de recharge. un des freins
identifiés au développement de ce mode de transport est le manque de bornes disponibles pour les utilisateurs.
Ainsi, nous voyons depuis quelque temps en MAROC et ailleurs dans le monde, l’éclosion de points de charge
pour subvenir aux besoins en énergie des véhicules électriques. A l’instar des groupes pétroliers qui ont installé
des stations essence pour permettre aux automobilistes de parcourir de plus longues distances, ce sera aux
entreprises proposant des services de bornes de recharge d’assumer ce rôle à l’avenir. [2]
A date, le système de borne n’est pas standardisé. De nombreuses start-up se lancent sur ce marché en
proposant des solutions plus ou moins innovantes et installant des points de charge sur les axes routiers. De
grands groupes rejoignent également ce secteur. Cette multitude d’acteurs et de solutions met en exergue une
problématiquemajeure :l’interopérabilitédespointsdecharge,àsavoirlacapacitéduclientàpouvoirrecharger
son véhicule sur tous les réseaux de bornes. [2]
Au maroc les borne électrique Développée par le Green Energy Park, en partenariat avec la société EDEEP,
la borne de recharge électrique 100% marocaine dispose déjà d’une ligne de production capable de sortir 3 600
unités par an. Elle est vendue à 9.500 DH, un prix attractif qui vise à encourager les automobilistes à basculer
vers l’hybride et les voitures électriques, pour réduire les émissions de gaz à effet de serre dans le secteur du
transport qui représente 23% des émissions de carbone du royaume. [3]
Le Maroc tisse sa toile dans la mobilité électrique. Pour encourager les automobilistes à basculer plus
facilement vers l’hybride et les voitures électriques, ce qui permettra de réduire substantiellement les émissions
U
Introduction général :
P a g e 14 | 115
IMNM ENERGY
de gaz à effet de serre (GES) dans le secteur du transport qui représente 23% des émissions de GES du royaume,
le Green ENERGY Park (GEP) et la société EDEEP viennent de franchir un important pas. C’est notamment celui
d’avoir conçu et développé ensemble une marque de recharge électrique 100% marocaine et de l’avoir dotée
d’une ligne de production capable, dès le départ, de sortir 300 unités par mois. Les deux joyaux, c’est-à-dire la
iSmart et sa ligne de production, ont été inaugurés, en grande pompe avant-hier à Benguerir, notamment sur le
site du Green Energy Park, le bras armé de l’Institut de recherche en énergie solaire et énergies nouvelles
(IRESEN) et de l’Université Mohammed VI polytechnique (UM6P) en matière de recherche dans les nouvelles
énergies, en présence d’acteurs économiques et d’industriels nationaux ainsi que des diplomates étrangers. [3]
La borne de recharge électrique iSmart est à usage professionnel et domestique. Elle est conçue de façon à
être adaptable et évolutive, pour répondre à tous les besoins et ce, quel que soit le lieu d’installation. En effet,
iSmart est déclinée sous cinq formes de chargeurs (sur pied, murale, intégrée au candélabre, borne rapide…) et
trois capacités de charge différentes (7kW, 22 kW et 50 kW). [3]
L’ambition est d’arriver à 5.000 bornes à partir de fin 2022, ceci après des travaux d’extension qui seront
lancés en fonction de l’accueil du marché. En effet, la solution iSmart, qui est adaptée aux besoins du marché
nationalet africain et permet de garantir une multitude de servicesauxutilisateursdesvéhiculesélectriques,est
proposée à un prix de vente à partir de 9.500 DH. Un prix attractif sur lequel misent ses promoteurs pour en
vendre rapidement des milliers d’exemplaires. [3]
Dans cette recherche on va voir une autre solution pour alimenter les bornes et facilite de transport
d’énergie électrique ou bien isole les bornes de recharge d’être pas raccorder au réseaux, on va voir des bornes
de recharge S’appuyer sur des panneaux solaires ou bien l’énergie solaire. Alors qu’autonome et mobile.
’énergie est au centre de l’économie pour tous les pays, elle est à la base de toute activité humaine.
Ses sources se sont diversifiéesau coursdu temps afin de satisfaire une demande toujours croissante.
Les pays développés sont ainsi passés du Bois au charbon, à des hydrocarbures plus avancés,
l’hydroélectricité puis, enfin, au nucléaire. Cependant, les réserves de combustibles fossiles et nucléaires sont
limitées.De plus, l’utilisation des combustiblesfossilesest responsable despluies acideset du réchauffement de
la planète et l’exploitation de l’énergie nucléaire présente des risques d’accidents graves sans parler de ceux
induits par la gestion des déchets résultants dont la dangerosité radioactive peut durer plusieurs milliers
d’années. [4]
Les énergies renouvelables constituent une solution de substitution. Elles peuvent provenir du soleil, du
vent,delachaleurdelaterre,del’eauouencoredelabiomasse. Aladifférencedesénergiesfossiles,lesénergies
renouvelables sont des énergies à ressources illimitée et à différentes filières technologiques. La filière étudiée
dans ce mémoire est l’énergie solaire photovoltaïque. [5]
L’énergie solaire photovoltaïque provient de la transformation directe d’une partie du rayonnement solaire
en énergie électrique. Cette conversion d’énergie s’effectue par le biais d’une cellule photovoltaïque.
L’association de plusieurs cellules en série/parallèle donne lieu à un générateur photovoltaïque qui a une
caractéristique courant-tension non linéaire présentant un point de puissance maximale. [5]
L
Introduction général :
P a g e 15 | 115
IMNM ENERGY
Quelques dates importantes dans l’histoire du photovoltaïque [5]:
1839 : Le physicien français Edmond Becquerel découvre le processus de l’utilisation de
l’ensoleillement pour produire du courant électrique dans un matériau solide. C’est
L’effet photovoltaïque.
1875 : Werner Von Siemens expose devant l’Académie des Sciences de Berlin un article
sur l’effet photovoltaïque dans les semi-conducteurs. Mais jusqu’à la Seconde
Guerre Mondiale, le phénomène reste encore une curiosité de laboratoire.
1954 : Trois chercheurs américains, Chapin, Pearson et Prince, mettent au point une
cellule photovoltaïque à haut rendement au moment où l’industrie spatiale naissante
Cherche des solutions nouvelles pour alimenter ses satellites.
1958 : Une cellule avec un rendement de 9 % est mise au point. Les premiers satellites
alimentés par des cellules solaires sont envoyés dans l’espace.
1973 : La première maison alimentée par des cellules photovoltaïques est construite à
l’Université de Delaware.
1983 : La première voiture alimentée par énergie photovoltaïque parcourt une distance
de 4 000 km en Australie.
Présentation de l’organisme d’accueil
P a g e 16 | 115
IMNM ENERGY
Présentation de
l’organisme d’accueil
zure Networks Company International est une société spécialisée dans les
domaines :
 Énergie dont l’activité est de la fourniture des équipements énergétiques et
l’installation des systèmes solaires
 Aménagements dont l’activité est la fourniture des équipements
d’architecture et habillage des façades à l’aide des panneaux de technologie X-
BOND
 Solar drive dont Azure assure l’installation et la livraison des toits de cellules
solaires lambrissés pour les voitures électriques de golf et les véhicules utilitaires.
La transition énergétique vers les énergies renouvelables et vers une meilleure efficacité énergétique,
constitue une chance pour le 21 éme siècle, tant du point de vue économique que sous l’aspect
écologique.
La vision A.N.C.I se base sur les trois points suivants :
 Inspirer le plaisir de la créativité pour ses clients
 Être le meilleur et non le premier au nombre de projet
 Une coopération dans l’enthousiasme pour tous les collaborateurs tout en incluant sa clientèle
dans la prise de décision.
A.N.C.I est engagé d’offrir une expérience client extraordinaire, orientée qualité au meilleur coût tout en
respectant ses délais et les besoins prédéfini.
Autant que société citoyenne, elle base ses lignes directrices sur la protection de l’environnement et de
développement durable. [4]
A
Présentation de l’organisme d’accueil
P a g e 17 | 115
IMNM ENERGY
1.1.Fiche signalétique de la société A.N.C.I:
Nom de l’entreprise Azure Networks Company International A.N.CI
Date de creation 2012
Statut Juridique SARL A Associé Unique
Adresse 55,Rue Soulaymane El Farissi Etage 3 Casablanca
Capital 40 000 euros
Gérant NAJI RACHID
Secteur d’activité Ingénierie,Energie&Aménagemet
Téléphone +212 523 281 492
Tableau 0-1 Fiche technique
1.2. Les valeurs d’ANCI :
Les activités professionnelles d’ANCI sont guidées par trois valeurs principales :
Ouverture : les collaborateurs dans l’entreprise progressent continuellement grâce à leur capacité à
intégrer, à adapter, à innover et à aborder la complexité tout en assurant une bonne écoute de leurs
clients.
Respect : ANCI a fait de respect de tous ses interlocuteurs, qu’il s’agisse de clients, fournisseurs ou
collaborateurs, en tenant ses engagements et en honorant ses contrats.
Durabilité :la fiabilité, le succès d’une entreprise se juge sur la longueur. ANCI mise sur bon
fonctionnement de l’entreprise. Sur le long terme et engage ses collaborateurs à tenir parole, à mettre en
cohérence les intentions et les actes et à surmonter les obstacles au profit de l’objectif commun retenu.
ANCI place également le développement durable au cœur de son action. [4]
1.3.Produits et Services de ANCI
 Onduleurs solaires
 Contrôleur de charge MPPT
 Compatible avec le réseau ou la puissance du générateur
 Protection contre les surcharges et court-circuit
 Réglage de charge de batterie via solaire
 Photovoltaïque
 Dimensionnement et installation des panneaux photovoltaïques
 Phase de conception : étude et simulation
 Phase de réalisation : installation par des techniciens habilités
 Batteries
Présentation de l’organisme d’accueil
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 Pas de dégagements gazeux et résistantes aux chocs
 Solar Drive
 Toit solaire pour les voitures de golf et autres véhicules électriques
 Capteurs et Compteurs Intelligent
 Energy Meter
 Suivi de consommation
 Des solution IOT
 Système de pompage et purification solaire
 Dimensionnement et installation des pompes solaires
 Dimensionnement et installation des stations de traitement et purification d'eau
 Chauffe-eau solaire
 Dimensionnement et installation des Chauffe-eau solaire
 Aménagement
 Décoration INT/EXT professionnelle offrant une vaste gamme de produits et
services pour répondre aux besoins des clients principalement dans les secteurs de
BTP Architecture et génie civil. [4]
Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
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CHAPITRE I.
Etude générale sur les
bornes électriques et les
véhicules électrique.
Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
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I.1 Introduction :
La borne électrique est une Appareil fixe raccordé à un tableau de distribution électrique, ou
parfois même branché à une prise de courant, qui sert à recharger la batterie d’un véhicule électrique ou
d’un véhicule hybride.
Une borne de recharge peut être dotée d’un ou plusieurs câbles, dont l’extrémité comporte une
prise mobile semblable au pistolet d’une pompe à essence. Cette prise doit être branchée au socle de
recharge du véhicule, afin d'en recharger la batterie. En copropriété divise, selon la déclaration de
copropriété, elle peut être qualifiée de partie privative, de partie commune ou de partie commune à usage
restreint.
I.2 L’infrastructure de bornes de recharge :
La norme SAE J1772 définit six niveaux de recharge dont trois sont employés actuellement en
Amérique du Nord.
À l’heure actuelle, seules les normes CHAdeMO et SAE J1772 « Combo prévoient une recharge
rapide. Parallèlement, le constructeur Tesla utilise un système de recharge rapide en DC réservé aux
voitures de sa marque et appelé « Supercharger ».
Les bornes de recharge sont adaptées à leurs usages. Différents types de bornes existent donc
pour différents types d’implantations et d’usage. [4]
a) Temps de recharge d’une batterie de 16 kWh complètement déchargée, à la puissance de charge
utile.
b) Temps de recharge à 80% de la pleine charge, soit 12 kWh. La recharge rapide ne peut être soutenue
jusqu’à la pleine charge.
2.1Les trois niveaux de recharges les plus utilisés sont caractérisés par :
 Charge de niveau 1 : méthode de recharge AC la plus lente :
Tableau I-1 les Niveaux de recharge [4]
Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
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Tous les VE sont équipés d’un chargeur AC/DC embarqué de niveau 1 qu’il suffit de brancher à une
prise de courant ordinaire (Une prise CSA 5-20R (dérivation de 20 A) est requise si celle-ci est réservée à
la recharge de VE).
La recharge de niveau 1 ne nécessite pas de borne de recharge à proprement parler. Elle exige un
câble de charge de niveau 1 (CSA 5-15R). [4]
 Charge de niveau 2 : méthode de recharge AC plus rapide que le niveau 1 :
Ce niveau se base également sur l’emploi du chargeur AC/DC embarqué dans le VE mais conçu
pour des puissances plus élevées.
Tesla et Renault offrent, par exemple, des chargeurs embarqués de 10 à 20 kW et de 22 à 43 kW,
respectivement. A savoir que la durée de recharge ne dépend pas uniquement des caractéristiques du
chargeur mais également de la puissance de la borne
La recharge de niveau 2 nécessite une borne de recharge fixe alimentée par un circuit de dérivation
distinct à 208 ou à 240 V. Tous les véhicules électriques vendus en Amérique du Nord intègrent un socle
de recharge SAE J1772(Figure I-5) (Figure I-6), à l’exception des Tesla qui nécessitent un adaptateur. [4]
Dispositif de retenue(LOCQUET)
Broches
Prise mobile
Figure I-3.Prise mobile J1772 et J1772 « Combo » [4]
Figure I-1 : socle de prise CSA 5-15R
Figure I-2 prise CSA 5-15R
Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
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 Charge de niveau 3 : charge rapide en DC avec chargeur externe au VE.
Les principales différences que présente la recharge en DC par rapport à la recharge AC sont
l’utilisation d’un chargeur dans la borne au lieu du convertisseur embarqué dans le VE et la puissance de
recharge supérieure. La borne fait passer un courant continu directement dans la batterie du véhicule et
doit donc adapter la tension et l’intensité du courant de charge aux Caractéristiques propres du VE.
La recharge rapide en DC est encadrée par les normes nord-américaine SAE J1772 « Combo » et
japonaise JEVS G105-1993. Les bornes de recharge rapide en DC sont habituellement compatibles avec
ces deux normes. Tous les constructeurs automobiles adhèrent à l’une de ces normes, à l’exception de
Tesla qui a mis au point une borne plus performante, mais qui offre des adaptateurs CHAdeMO (Figure I-6)
sur demande. [4]
La configuration de la prise mobile et du socle de recharge du VE (qui forment ensemble le
connecteur) ainsi que le protocole de communications entre le VE et la borne diffèrent selon la norme,
mais les principes sont les mêmes. Par exemple, les deux types de connecteur sont équipés de deux
broches de puissance (positive et négative), d’une broche de continuité des masses, d’une broche de
détection de connexion et d’une broche de communication. [4]
La puissance de recharge étant gérée par un appareil externe, celui-ci doit prendre en compte
certains paramètres de la batterie installée dans la voiture (état de charge, état de santé, niveau de
tension, etc.). Le protocole de communications régit le partage de données telles que les plages de tension
et le courant admissible dans la batterie, et le chargeur incorporé à la borne suit les valeurs de consigne
de tension et de courant provenant du VE. [4]
Broche d’alimentation CA
Broche de communication
Broche de détection de
connexion
Socle de
recharge
Broche de continuité de
Masse
Broche de recharger de faible puissance
Broche de communication
Broche de détection de connexion
Prise j1772 Combo
Broche de recharger de Grand puissance
Figure I-4 Socle de recharge J1772 et J1772 « Combo » [4]
Figure I-5 Prise et socle CHAdeMO [4]
Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
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La puissance maximale de recharge prévue par la norme CHAdeMO est de 62 kW, soit 125 A à 500
V en DC, tandis que la norme J1772 « Combo » prévoit une puissance maximale de 100 k W, soit 200 A à
500 V. En pratique, très peu de batteries atteignent les 500 V et les bornes de recharge combinent
habituellement les deux connecteurs normalisés et limitent la puissance nominale à 50 kW. Quant aux
bornes « Supercharger » de Tesla, elles peuvent atteindre 120 kW, et le constructeur annonce des
puissances encore plus élevées à venir. [4]
La majorité des batteries de VE ont une tension nominale d’environ 350 V qui n’exploite pas le
plein potentiel des bornes de recharge rapide.
Tableau I-2 montre une équivalence entre les niveaux de recharge aux US et en Europe pour les
différents niveaux de tension. Tableau I-3 Caractéristiques de recharge de certains VE et PHEV.
Figure I-7 Prise d'un Supercharger de Tesla [4]
Figure I-8 socle d'un Supercharger de Tesla [4]
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Et par conséquence en distingue 3 model des bornes de chargement :
Power Level
Type
Chargeur
location
Typical use Energy
Supply
Interface
Power level
Expected
Charging
Time
Vehicle Technology
Level 1
(Opportunity)
120 Vac (US)
230 Vac (EU)
On-board
1-phase
Charging at
home or
office
Convenience
outlet
1,4 kW (12A)
1,9 kW (20A)
4-11
hours
11-36
hours
PHEVs (5-15 kWh)
EVs (16-50 kWh)
Level 2
(Primary)
120 Vac (US)
230 Vac (EU)
On-board
1-or 3-phase
Charging at
private or
public outlets
Dedicated
EVSE
4 KW (17A)
8kW (32 A)
19,2 kW
(80A)
1-4 hours
2-6 hours
2-3 hours
PHEVs (5-15 kWh)
EVs (16-30 kWh)
EVs (3-50 Kwh)
Level 3 (Fast)
208-600 VAc
or Vde)
Off-board
3-phase
Commercial
analogous to
a
filling station
Dedicated
EVSE
50 kW
100k W
0,4-1
hour
0,2-0,5
hour
EVs (20-50 kWh)
Tableau I-3 Caractéristiques de recharge de certains VE et PHEV
Figure I-9 MODEL DE CHARGEMENT 1 &2
Tableau I-2 équivalence entre les niveaux de recharge aux US et en Europe
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Les modes 1 et 2 sont adaptés à des charges lentes et s’effectuent grâce à un cordon nomade, branché
sur un socle de prise de courant alternatif 16 A.
Le mode 3, en courant alternatif, monophasé et triphasé, permet à la fois la charge lente, normale et
accélérée. Puisqu’il est adapté à la fois à une installation domestique ou publique.
Le mode 4, branché en courant continu, permet une charge rapide. Ce mode de recharge est souvent
disponible dans les lieux publics ou parkings.
Les aspects purement techniques relatifs aux bornes de recharge sont présentés dans le guide
technique pour la conception et l’aménagement des infrastructures de recharge des véhicules électriques
et hybrides rechargeables. On distingue deux principaux types de bornes de recharges :
 Les bornes pour recharge normale (3,7 kW) et accélérée (7kW à 22kW) qui délivrent un courant
alternatif. En général l’utilisateur se branche sur ces bornes avec son propre câble « nomade ».
 Les bornes de recharge rapide (43 kW en courant alternatif ou 50 kW en courant continu). Ces
bornes sont équipées de câbles que les utilisateurs branchent sur leurs véhicules. [5]
Figure I-10 MODEL DE CHARGEMENT 3
Figure I-11 MODEL DE CHARGEMENT 4
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Ces deux principaux types de bornes ne présagent pas du même usage :
Les bornes de recharge normale (3,7 kW) ou accélérée (qui permettent de regagner plus de 100 km
par heure de recharge) sont envisagées dans les zones résidentielles, en association avec une place de
stationnement. En effet ce type de recharge nécessite un arrêt du véhicule à proximité de la borne
pendant un temps relativement long. Ce type de borne peut être envisagé dans les zones d’emploi
bénéficiant de places de parking pour permettre une recharge sur les horaires de travail. La recharge
accélérée peut également être envisagée dans les zones commerciales. [5]
La recharge rapide permet d’éviter aux véhicules un effet ventouse sur les places associées aux
bornes. Ce type de recharge permet de regagner une part importante de l’autonomie du véhicule en 30
minutes. Il est alors recommandé de pratiquer une tarification au temps passé et non pas à la recharge.
L’objectif de ce type de recharge est de permettre d’effectuer des trajets plus longs que l'autonomie du
véhicule (en général cette recharge complémentaire permet d’assurer le trajet de bout en bout sur des
voyages exceptionnels). Ce type de recharge s’envisage sur les lieux de passage (aires d’autoroute, voirie
rapide, …) [5]
Tableau I-4 les principaux types de bornes et leur domaine de pertinence
Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
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Les différents types de recharge induisent une infrastructure différente et un branchement
particulier. Le tableau ci-dessous (Tableau I-7) représente les types d’alimentation, tension, courant et
durée moyenne de charge pour reprendre 100km d’autonomie à partir de chaque type de recharge. [4]
Tableau I-5 Les caractéristiques techniques des différents types de recharge
Tableau I-6 Durées et puissances de recharge pour une batterie 22 kWh
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2.2 Les prises et connecteurs pour la recharge :
Les prises et connecteurs pour la recharge : Plusieurs types de prise et raccordements existent et
répondent à des types de charge spécifiques. Si la tendance est à l’harmonisation des standards, il est
utile ici de rappeler les différentes interfaces existantes
Tableau I-7 Les caractéristiques des prises de recharge existantes
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Pour une charge normale (ou accélérée), il est recommandé d’installer au minimum deux types de
socle de prise pour chaque point de charge d’une borne :
Un type E (pour la prise E/F, socle de prise domestique usuelle) qui permet de répondre aux besoins
de charge des véhicules d’ancienne génération, des VAE, de certains hybrides rechargeables, …)
Un type 2 (ou 2S8) qui est le type de prise retenu au niveau européen9. Le type 2S permet de
répondre à la réglementation française qui impose la présence d’un obturateur pour un usage dans un
environnement domestique ou dans les parkings d’entreprise. Pour les prises situées sur la voirie
publique, le socle de type 2 est conforme à la réglementation. [5]
Pour une charge rapide, il est recommandé d’installer plusieurs câbles attachés à la
borne pour proposer une solution compatible avec le plus grand nombre de véhicules :
 Un câble pour courant alternatif (AC) avec un connecteur de type 2
 Un câble pour courant continu avec un connecteur de type CHAdeMO10
 Un câble pour courant continu avec un connecteur de type Combo211
Figure I-12 Les prises constituant une charge rapide : Type 2, Type CHAdeMO, Combo
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I.3 Caractéristique des quelque Bornes de recharge rapide :
o Borne de recharge rapide
STATION - KEYWATT 24 kW [6]
 Vue d’ensemble :
 Charge les VE en 1h (en moyenne)
 Fournit une puissance réelle de 22/24 kW à tous les types de VE
 Charge AC & DC simultanée (version Tri-Standard)
 Design compact sans ventilation arrière pour installation facile
 Frais d’abonnement énergétique faibles
 Conçue pour la ville (PMR, indicateurs lumineux, surface réduite)
 Système de refroidissement sans filtre à air
 Design robuste en inox
 Conçue pour utilisation extérieure (IP55 / IK10)
 Compatible OCPP1.6 pour une supervision à distance
 Double modem pour Opération & Maintenance
 Porte avant et menu utilisateur personnalisables
 Matériel compatible Advenir
Recharge 150Km En 1Heur
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BORNE DE RECHARGE DC
Universelle, compacte,
charge simultanée AC/DC
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I.4 Protocoles de charge disponibles :
I.5 Caractéristiques
Avec une puissance délivrée de 22 kW (AC) ou de 24 kW (DC), la Station KEYWATT 24 chargera
tous les véhicules électriques du marché en une heure en moyenne, quel que soit leur protocole. Deux
points de charge sont disponibles grâce à la charge simultanée. Compatible PMR, adossable à un mur,
avec une surface au sol réduite, la Station KEYWATT 24 est la solution idéale pour doter les centres
commerciaux, restaurants, parkings ou espaces publics de points universels de charge rapide. Via la
connexion OCPP1.6, les mises à jour, la supervision, l’opération et l’ajustement en temps réel des
paramètres peuvent être effectués à distance pour une utilisation
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 Borne de recharge rapide
WALLBOX - KEYWATT 24 kW [7]
Recharge 150Km En 1Heur
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 Borne de recharge rapide
STATION - KEYWATT 50 kW [8]
BORNE DE RECHARGE DC
Universelle, compacte,
charge simultanée AC/DC
RECHARGE 150 KM EN 30
MN
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I.6 Les bornes du rechargement existant au Maroc :
Figure I-13 carte des borne de chargement électrique au Maroc
ev-box Charging Station
Borne de recharge de véhicules électriques
Rabat
Type 2·22.0 kW
ev-box Charging Station
Borne de recharge de véhicules électriques
Mediouna ·
Type 2·22.0 kW
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Electric Vehicle Charging Station
Borne de recharge de véhicules électriques
Casablanca
• CHAdeMO·50.0 kW
• CCS·50.0 kW
• Type 2·22.0 kw
Electric Vehicle Charging Station
Borne de recharge de véhicules électriques
Settat
Tesla·9000.0 kW
Electric Vehicle Charging Station
Borne de recharge de véhicules électriques
Rabat
• CHAdeMO·50.0 kW
• CCS·50.0 kW
• Type 2·43.0 kW
EV-Box Charging Station
Borne de recharge de véhicules électriques
Casablanca
Type 2·22.0 kW
Tesla Supercharger
Borne de recharge de véhicules électriques
Témara
• CHAdeMO·50.0 kW
• CCS·50.0 kW
• Type 2·22.0 kW
EV-Box Charging Station
Borne de recharge de véhicules électriques
Azrou ·
Type 2·11.0 kW
EV-Box Charging Station
Borne de recharge de véhicules électriques
Casablanca ·
Type 2·22.0 kW
Electric Vehicle Charging Station
Borne de recharge de véhicules électriques
Khouribga
Type 2
Les puissances utiles par les déférentes station
:9000kw/50KW/43KW/22KW/11KW
Les protocoles de chargement utiliser :
CHAdeMO/CCS/TYPE2
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I.7 Consommation réelle du EV et comparatif :
La consommation moyenne d’une voiture électrique au Maroc est fixée à 10 KwH pour chaque
100km. Ainsi, le temps de recharge varie entre une demi-heure et 24h selon différents critères,
principalement la force de la batterie.
Selon l’Office National de l’Electricité et de l’Eau Potable (ONEE), voici les tarifs pour une utilisation
domestique : [9]
En comparaison avec les voitures à énergie fossile (Diesel et Essence),
voici les tarifs de consommation des véhicules verts :
Figure I-14 tarife de vent d'électricité d'après l'ONEE
Tableau I-8 la différence entre les véhicule a énergie fossile et énergie électrique [9]
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I.8 La vitesse de chargement des batteries :
Toutes les voitures électriques ne sont pas égales face au chargement. Tout dépend du type de
batterie choisi par le constructeur automobile ! Ainsi, Volkswagen n’autorise qu’un gain maximum de 16
km d’autonomie par heure de charge. Chez Nissan et BMW, on peut compter sur 40 km.
Enfin, Smart, renault et tesla approchent tous trois les 100 km d’autonomie par heure de charge.
Ce sont évidemment des chiffres maximums. Le gain réel d’autonomie dépendra du câble ou de la borne
de recharge utilisé.
I.9 Fonctionnement de rechargement :
Une batterie de voiture fonctionne avec du courant continu (DC). Le réseau électrique délivre du
courant alternatif (AC). Pour permettre la recharge, il faut donc, dans la voiture un transformateur qui
change l’alternatif en continu.
C’est ce transformateur qui est l’élément limitatif du système de chargement. Sa puissance
détermine la rapidité du chargement. Moins il est puissant, plus il faudra de temps pour charger le
véhicule. Nous verrons plus loin que les bornes de chargement rapide (les « fast chargers ») permettent
d’éviter l’utilisation du transformateur et donc de charger plus vite. Mais ce n’est pas possible pour toutes
les marques.
Figure I-15 chargement AC/DC
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I.10 La différence entre les marques des véhicules :
Parce qu’elles ont chacune des priorités commerciales et techniques différentes
Volkswagen a fait le choix d’un système simple qui fonctionne
sur toutes les prises électriques. La puissance du
transformateur de ses voitures est de 3,7 kW et autorise un
gain d’autonomie maximum de 16 km par heure de recharge.
Quand on sait qu’actuellement l’autonomie des voitures ne
dépasse pas les 200 km (sauf chez Tesla), il faut donc environ
10 heures pour recharger sa VW électrique si tant est que la
batterie soit vide.Bref, vous pouvez parfaitement la charger
pendant votre nuit de sommeil! [10]
Nissan et BMW ont posé un choix intermédiaire. Le
transformateur présente une puissance de 7 kW et permet
un gain d’autonomie de 40 km par heure de recharge.
La puissance est le produit du voltage par
l’ampérage. Si votre réseau électrique propose du 32
ampère en monophasé la recharge sera effectivement de
40 km par heure. S’il n’offre que 16 ampères, la vitesse de
chargement tombera au niveau de celle de VW (16 km/h)
[10]
Avec la Zoé, renault a choisi de ne pas autoriser le
chargement direct en « by_passant » le transformateur. Mais ce
dernier présente une puissance de 22 kW et permet un gain
d’autonomie de 120 km maximum en une heure ! Le seul défaut
provient de la complexité du réseau électrique belge.
La Zoé demande du monophasé avec un neutre. Ce qui
n’est pas le cas partout chez nous. Ceci explique pourquoi à
certains endroits, il n’est pas possible de charger cette voiture.
Renault a trouvé la solution en installant un transformateur
d’isolement qui crée le neutre [10]
Avec son énorme batterie de 80 kW, tesla
ne peut évidemment pas se contenter d’un
transformateur de 3,7 kW. Le chargement rapide
est une obligation pour la marque et s’équiper
d’une borne compatible et adaptée est nécessaire
[10]
Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
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I.11 Les différentes voitures électriques avec leurs autonomies et capacités de
batterie : [10]
Model Puissance KWh Autonomie Km
BMW i3 22 300
Citroën C Zero 16 150
Citroën
Berlingo
22.5 170
Ford Focus BEV 23 160
Kia Soul EV 27 200
Mercedes Classe
B E-Drive
28 200
Mercedes Vito
E-cell
36 130
Mitsubishi i-
MiEV
16 160
Nissan LEaF 24 200
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Nissan LEaF
acenta
30 250
Nissan e-NV200 24 170
Peugeot iOn 14.5 150
Peugeot Prtner 22.5 170
Renault Kangoo
ZE
et Maxi ZE
22 170
Renault Zoe
ZE40
Disponibilité :
janvier 2017
41 400
Renault Twizy 7 100 a 120
Smart Electric
Drive
Disponibilité :
janvier 2017
20 150
Tesla Model S 90/100 500/600
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Tesla Model X 90 500
VW e-Up! 18.7 130 a 150
VW e-Golf 24.2 190
Remarque :
Moyenne de puissance de tous ces models : 30KWH & Moyenne d’autonomie :224 KM, D’après L’ONEE
La consommation moyenne d’une voiture électrique au Maroc est fixée à 10 KwH pour chaque 100km et
1,2467DH/KWH(HN)&2,24414DH/KWH(HP).
On peut dire d’après ces calcules la consommation d’une voiture électrique est entre 13,5 kwh et 10
kwh pour chaque 100 km on prendre au compte que tous ces model existe au Maroc.
13,5KWH × 1,2467DH = 16,83045DH pour 100km d’autonomie (HN) 13,5 KWH × 2,2441DH = 30,1DH
pour 100km d’autonomie (HP) si on utilisé la Borne de recharge rapide STATION - KEYWATT 50 kW pour le
rechargement complet On a 150km/30min Alors 100km/20min (moyenne)
𝟏𝟎𝟎 × 𝟑𝟎
𝟐𝟒𝟒
= 𝟏𝟑. 𝟓 𝑲𝑾𝑯 ≠ 𝟏𝟎 𝑲𝑾𝑯
Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
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I.12 Conclusion :
Une borne de recharge se présente généralement sous la forme d’un appareil fixe raccordé
directement à un tableau de distribution électrique ou, parfois, branché sur une prise de courant. La borne
comprend un ou plusieurs câbles de charge munis d’une prise mobile qui rappelle un pistolet à essence
et s’utilise d’une manière analogue : il suffit de la brancher au socle de recharge du VE pour recharger la
batterie.
La borne est équipée de voyants qui indiquent si le VE est branché et s’il est en recharge. Elle peut
aussi comprendre un bouton qui commande ou arrête la recharge.
Certaines bornes intègrent des fonctionnalités additionnelles : compteur d’énergie fournie, système
de paiement électronique, contrôle d’accès par carte, accès Internet, etc.
On est distingués 3 type principaux : lent(1.4KW/1.9KW) et allant à 12H de rechargement,
accélérer(7.2KW/19.2KW) allant à 3h de rechargement et rapide(50/150KW) allant à 20min de
rechargement et chaque type de rechargement ont une technologie spécifique de prise et de socle.
Au Maroc on trouve des bornes me la plus par sont des bornes accélérer est par rapide utilisant des
prises de type 2 et CCS et CHadeMo et supercharger.
Pour la sécurité des utilisateurs, les bornes de recharge intègrent un dispositif de surveillance de
courants de fuites qui réduit les risques d’électrisation.
Par ailleurs, l’utilisateur n’est pas exposé à des tensions ou à des courants dangereux, puisque les
broches de la prise mobile ne sont mises sous tension qu’une fois celle-ci soit correctement insérée dans
le socle de recharge du VE et une fois la communication établie entre le véhicule et la borne de recharge.
En outre, le connecteur est muni de joints d’étanchéité qui protègent les éléments sous tension des
intempéries.
Enfin, un dispositif supplémentaire empêche tout débranchement accidentel par traction sur le
câble.
Le raccordement de ces bornes est complété par un raccordement au réseau, ce qui permet de
générer plus d'électricité pour répondre aux besoins des utilisateurs, il est donc nécessaire d'installer un
nouveau réseau pour alimenter la borne de recharge.
Une solution est proposée : au lieu de brancher des bornes, vous pouvez installer des panneaux
solaires actuels pour les alimenter ; Mais le problème est que la borne de recharge consomme beaucoup
d'énergie. Par exemple, une borne de recharge KEYWAAT rapide consomme 53,5KW de puissance
absorbe.
Et pour bien installer des panneaux solaires on est besoin de savoir des normes importantes comme
Géométrie terre-soleil, Le rayonnement solaire ,et les différents type des panneaux solaire …,pour cela
dans le chapitre 2 ,nous allons abordé les norme importante pour les énergie solaire .
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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CHAPITRE.II:
Généralité sur
l’énergie solaire
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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CHAPITRE II.
II.1 Introduction
L’énergie solaire est une énergie inépuisable et gratuite. L’exploitation de l’énergie solaire
a peu d’impacts sur l’environnement et entre donc dans la panoplie des solutions pour lutter
contre le changement climatique. Les techniques pour capter directement une partie de cette
énergie sont disponibles et en constante amélioration. Deux formes d’exploitations sont
intéressantes : le solaire photovoltaïque pour créer de l’électricité et le solaire thermique pour
chauffer l’eau.
II.2 Géométrie terre-soleil
 Latitude φ :
C’est l’angle que fait le plan de l’équateur avec la direction reliant le centre de la terre à
l’hémisphère sud.
 Longitude :
C’est l’angle que fait le méridien local passant par le point considéré avec le méridien
d’origine passant par la ville de Greenwich. Sa valeur est positive à l’ouest et négative à l’est du
méridien origine.
 Méridien :
Grand cercle de la terre passant par les pôles. Tous les points d’un même méridien ont
évidemment la même longitude ; le méridien pris pour origine (0°) des longitudes est celui de
Greenwich. Le plan méridien en un lieu est déterminé par ce lieu et par l’axe des pôles ; sa trace
au sol est parfois dénommée méridienne [12].
Figure II-1 Définition des coordonnées terrestres d’un lieu donné
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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IMNM ENERGY
 Déclinaison :
C’est l’angle formé par le vecteur Soleil-Terre avec le plan équatorial. Elle est due à
l’inclinaison de l’axe des pôles terrestre par rapport au plan écliptique, ce qui est traduit par les
différentes saisons. Elle varie au cours de l’année entre -23,27° et +23,27°. Elle est nulle aux
équinoxes de printemps (21 mars) et d’automne (23 septembre), et maximale aux solstices d’été
(22 juin) et d’hiver (22 décembre).
La variation journalière de la déclinaison ߜ est d’environ de 0,5°. Elle est calculée par
une équation simple approximative [13]:
N ; est le nombre de jours de l’année comptés à partir du 1er janvier, il varie de 1 à 365 ou
366 selon l’année.
2.1Azimut α
C’est l’angle compris entre le méridien du lieu et le plan vertical passant par le soleil, l’azimut
nul ne correspond à la direction sud dans l’hémisphère nord et la direction nord dans l’hémisphère
sud. L’orientation Est correspond à l’azimut α = -90°, et l’orientation Ouest à α = + 90°.
2.2 La hauteur angulaire du soleil h
C’est l’angle formé par le plan horizontal du lieu d’observation avec la direction du soleil. Cette
hauteur durant le jour peut varier de 0° (soleil à l’horizon) à 90° (soleil au zénith).
La hauteur angulaire du soleil h est alors donnée par la formule [4] :
Sinℎ=sin(φ)×sin(δ)+cos(φ)×cos (δ)×cos (ω) Equation II—2
Figure II-2 Représentation de la déclinaison et de l’azimut
Equation II—1
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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Où :
o φ : Latitude du lieu ;
o δ : La déclinaison du soleil ;
o ω : L’angle horaire du soleil.
2.3 Angle horaire du soleil et angle horaire du soleil à son coucher :
L’angle horaire solaire est le déplacement angulaire du soleil autour de l’axe polaire, dans
sa course d’est en ouest, par rapport au méridien local. La valeur de l’angle horaire est nulle au
midi solaire, négative le matin, positive en après-midi et augmente de 15° par heure (un tour de
360° en 24 heures). Ainsi, à 7 h 00 du matin (heure solaire), l’angle horaire du soleil vaut –75° (7
h 00 du matin est 5 h avant midi; cinq fois 15º égal 75º, avec un signe négatif pour signifier que
c’est le matin) [12].
L’angle horaire du soleil à son coucher ωs est l’angle horaire solaire correspondant à l’heure
où le soleil se couche. Il est donné par l’équation suivante :
II.3 Le rayonnement solaire :
Le soleil est une étoile parmi tant d’autres. Il a un diamètre de 1390000 km, soit environ
50 fois celui de la terre. Il est composé à 80% d’hydrogène, 19% d’hélium et 1% d’un mélange
de 100 éléments, soit pratiquement tous les éléments chimiques connus depuis que Langevin
et Perrin, s’appuyant sur la théorie de la relativité d’Einstein, ont émis l’idée il y a une soixantaine
d’années que c’est l’énergie de fusion nucléaire qui fournit au soleil sa puissance, il est
aujourd’hui admis que le soleil est une bombe thermonucléaire hydrogène –hélium
transformant chaque seconde 564 millions de tonnes d’hydrogène en 560 millions de tonnes
d’hélium; la réaction se faisant dans son noyau à la température d’environ 25 millions de degrés
Celsius. Ainsi, à chaque seconde, le soleil est allégé de 4 millions de tonnes dispersées sous forme
de rayonnement [14].
3.1 Rayonnement extraterrestre
Avant d’atteindre le sol, le rayonnement solaire est atténué par l’atmosphère terrestre
et les nuages.
Equation II—3
Figure II-3Représentation de la masse d’aire
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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3.2 Les différents composants du rayonnement solaire
En traversant l’atmosphère, le rayonnement solaire est absorbé et diffusé. Au sol on
distingue plusieurs composantes :
 Le rayonnement solaire direct : C’est le rayonnement reçu directement du soleil,
sans diffusion.
 Le rayonnement diffus : Il est constitué par la lumière diffusée par l’atmosphère
(air, nébulosité, aérosols).
 L’albédo : C’est la partie réfléchie par le sol. Il est déterminé à l’aide d’un appareil
albédo mètre et dépend de l’environnement du site.
 Le rayonnement solaire global : C’est la somme des différents rayonnements, on
le mesure avec un pyranomètre.
 La durée d’insolation : Le temps pendant lequel le rayonnement solaire direct est
supérieur à un seuil de 120W/m² ; elle est exprimée en dixième d’heure.
Figure II-4 Les différents composants du rayonnement solaire
Figure II-5 représente l’ensoleillement annuel moyen
en Afrique
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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3.3 Spectre solaire :
Le rayonnement électromagnétique est composé de « grains » de lumière appelés photons.
L’énergie de chaque photon est directement liée à la longueur d’onde par la relation suivante :
[17]
Ou H est la constante de Planck, f est la fréquence, C’est la vitesse de la lumière et λ la
Longueur d’onde.
Le spectre du rayonnement extraterrestre correspond environ à l’émission d’un corps noir
porté à 5800 K. Une courbe standard, compilée selon les données recueillies par les satellites,
est désignée sous le nom de AM0. Sa distribution en énergie est répartie sous dessous.
Ultraviolet UV 0.20 < λ < 0.38 mm 6.4%
Visible 0.38 < λ < 0.78 mm 48.0%
Infrarouge IR 0.78 < λ < 10 mm 45.6%
Tableau II-1 Rayonnements solaire
Equation II—4
Figure II-6 Spectre solaire hors atmosphère
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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II.4 Générateur PV :
4.1 Principe :
La cellule photovoltaïque ou encore photopile est l’élément constitutif des modules
photovoltaïques, elle est basée sur le phénomène physique appelé effet photovoltaïque (une
conversion d’énergie lumineuse (solaire) en énergie électrique) qui consiste à engendrer une
force électromotrice lorsque la surface de cette cellule est exposée à la lumière. La tension
générée peut varier entre 0.3 V à 0.7 V en fonction du matériau utilisé et de sa disposition ainsi
que la température de la cellule et du vieillissement de la cellule. L’effet photovoltaïque est une
des propriétés électriques des semi-conducteurs. [18]
 Jonction PN :
Une jonction P-N est créé par la mise en contact d’un semi-conducteur dopé N (donneur
d’électron) et d’un semi-conducteur dopé P (donneur de trous). L’interface entre ces deux
régions s’appelle une jonction. [19]
Pour réaliser des cellules photovoltaïques, il existe trois configurations de jonctions :
 Une jonction PN (homo jonction ; les deux régions sont constituées d’un même
matériau semi-conducteur, du silicium dans la majorité des cas).
 Une hétérojonction (jonction entre deux semi-conducteurs différents).
 Une jonction métal-semi-conducteur.
Dans ces trois configurations, les phénomènes physiques intervenant dans le
fonctionnement des cellules photovoltaïque sont similaires.
Les électrons de la jonction se déplacent vers la région P et les trous vers la région N. il ne
reste que des atomes ionisés fixes. Cette zone (dite de déplétion) de porteurs libre est appelée
(zone de charge d’espace) créant un champ électrique. En dehors, le champ électrique est nul.
Dans une homo-jonction à l’équilibre thermodynamique, à la frontière des deux régions, il s’est
formé pendant le processus de déplétion, une barrière de potentiel VD (tension de diffusion). [5]
Avec :
VD (V) : tension de diffusion sur une jonction.
T (K°) : température absolue du cristal.
ND (Cm-3
) : concentration des donneurs.
NA (Cm-3
) : concentration des trous.
ni
2
(Cm-3
) : concentration intrinsèque.
Q = 1.602.10-19
C : charge élémentaire.
K = 1.380662 10-23
j.K-1
: constante de Boltzmann.
Equation II—5
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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 Cellule PV :
Les cellules solaires photovoltaïques sont souvent des jonctions dissymétriques, c’est- à-
dire qu’un dopage est plus fort que l’autre. Dans ce cas, la zone de charge d’espace se trouve
pratiquement dans la région la plus faiblement dopé. [5]
 Production d’électricité :
La cellule solaire est le lieu où la conversion d’énergie lumineuse en énergie électrique se
produit. La puissance électrique résultant de cette conversion dépend du flux et de la répartition
spectrale de l’énergie spectrale.
Dans une cellule photovoltaïque basée sur une jonction PN une excitation lumineuse crée,
aux alentours de la jonction, des paires électrons-trou qui se déplacent sous l’influence du champ
électrique de la jonction. [5]
4.2 Le fonctionnement d’une cellule photovoltaïque :
La naissance d’une différence de potentiel lorsque les porteurs de charges sont créés dans
les environs de la jonction par excitation lumineuse, permet à la cellule de fonctionner comme
un générateur électrique quand les deux faces de la cellule sont électriquement reliées à une
charge. [5]
Figure II-7 Principe de la conversion photon-électron, système à deux niveaux d’énergie
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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4.3 Schéma équivalent :
4.4 Les différentes technologies des cellules :
Il existe un grand nombre de technologie mettant en œuvre l’effet photovoltaïque. La
grande majorité est encore en phase de recherche. Les principales technologies industrialisées
en quantité à ce jour sont :
 Le silicium cristallin.
 Le silicium en couche mince.
4.5 Le silicium cristallin :
Il existe deux types de cellule à base de silicium cristallin :
 Les cellules de type Mono-cristallin :
Du silicium à l’état brut est fondu pour crée un barreau. Lorsque le refroidissement du
silicium est lent et maitrisé, on obtient un mono-cristal.
Un wafer (tranche de silicium) est alors découpé dans le barreau de silicium. Après divers
traitement (traitement de surface à l’acide, dopage et création de la jonction P-N, dépôt de
couche antireflet, pose des collecteurs) le wafer devient cellule.
BP Solar fabrique ses cellules mono-cristallines à partir d’une technologie innovante
appelée SATURN. Le principe consiste à intégrer les grilles de collecte d’électron dans l’épaisseur
de la cellule (gravure laser).
Figure II-9 Silicium monocristallin
Figure II-8 Production d’électricité par la séparation électron-trou
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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Avantage
 Bon ratio Wc/m2
(environ 150 Wc/m2
).
 Nombre de fabricants élevé.
Inconvénient
 Coût élevé.
 Rendement faible sous un faible éclairement.

 Les cellules de type poly-cristallines
Le wafer est scié dans un barreau de silicium dont le refroidissement forcé a créé une
structure poly-cristalline.
Avantage
 Cellule carrée (à coins arrondis dans le cas du Silicium monocristallin).
 Permettant un meilleur foisonnement dans un module.
 Moins chère qu’une cellule monocristalline.
Inconvénient
 Ratio Wc/m² moins bon que pour le monocristallin (environ 100 Wc/m2).
 Rendement faible sous un faible éclairement.
4.6 Le silicium en couche mince :
La technologie (couche mince) désigne un type de cellules (ou module) obtenu par
diffusion d’une couche mince de silicium amorphe sur un substrat (verre).
Plusieurs technologies (fonction de l’alliage utilisé) sont industrialisées à ce jour.
Figure II-10 Silicium Polycristallin
Figure II-11 La structure du silicium cristallin
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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 Avantage
 Fonctionne avec un éclairement faible ou diffus (même par temps couvert).
 Un peu moins chère que les autres technologies.
 Intégration sur supports souples ou rigides.
 Inconvénient
 -Nécessité de couvrir des surfaces plus importantes que lors de l’utilisation de
silicium cristallin (ratio Wc/m² plus faible, environ 60 Wc/m2).
 -performances qui diminuent avec le temps (environ 7%).
II.5 Spécification du générateur photovoltaïque :
La caractéristique fondamentale du générateur photovoltaïque donnée pour un
éclairement et une température donnée, n’impose ni le courant ni la tension de fonctionnement
seule la courbe (I.14) est fixée. C’est la valeur de la charge aux bornes du générateur qui va
déterminer le point de fonctionnement du système photovoltaïque.
La figure (I.14), représente les trois zones essentielles :
 La zone (1) : ou le courant reste constant quelle que soit la tension, pour cette
région, le générateur photovoltaïque fonctionne comme un générateur de
courant.
 La zone (2) : correspondant au coude de la caractéristique, la région
intermédiaire entre les deux zones précédentes, représente la région préférée
pour le fonctionnement du générateur, ou le point optimal (caractérisé par
une puissance maximale) peut être déterminé.
Figure II-12 Silicium amorphe
Figure II-13 Structure en coupe, module couche mince
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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IMNM ENERGY
 La zone (3) : qui se distingue par une variation de courant correspondant à une
tension presque constante, dans ce cas le générateur est assimilable à un
générateur de tension.
Figure II-14 Les différentes zones de la caractéristique.
5.1 Le facteur de forme
Avec :
Pm : La puissance électrique maximale ;
Voc : Tension en circuit-ouvert ;
Icc : Courant de court-circuit.
5.2 Calcul du rendement :
Le rendement énergétique d’une cellule est défini par le rapport entre la puissance électrique
maximale et la puissance du rayonnement solaire qui arrive sur la cellule photovoltaïque.
Avec :
 E : Eclairement (W/m2) ;
 S a : surface active de la cellule (m2) ;
 Pm : puissance maximale mesurée dans les conditions de référence (STC :
Standard Test Condition), c’est-à-dire sous l’ensoleillement de 1 000 W/m²,
spectre AM 1.5 et à la température de 25°C.
Equation II—6
Equation II—7
CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire
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5.3 Association des modules :
II.6 Le rendement des cellules :
II.7 Conclusion :
Dans ce chapitre, nous avons présentés quelques notions sur le rayonnement solaire et les
différents paramètres intervenant dans les calculs. Nous avons décrit le principe de
fonctionnement d’une cellule PV et les technologies de fabrication utilisées.
Nous avons abordé la constitution du générateur photovoltaïque BP-375, dont la
modélisation sera présentée dans le troisième chapitre.
Technologie Rendement typique Rendement maximum obtenu
(laboratoire)
Mono-cristallin 12-15% 24%
Polycristallin 11-14% 18.6%
Couche mince 6-7% 12.7%
Tableau II-2 Le rendement des cellules
Figure II-15 Association des modules
12 V CC 24 V CC 48 V CC
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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CHAPITRE.III:
Générateur PV :
modélisation et
simulation
CHAPITRE.III:
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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CHAPITRE III.
IV.1 Introduction :
Le mot (photovoltaïque) vient du mot grec (photos) qui signifie lumière et de (volta) du
nom du physicien italien qui, en 1800, découvrit la pile électrique. Mais c’est le savant français
Antoine Becquerel, en 1839 à mit en évidence cette conversion particulière de l’énergie : La
variation de la conductivité d’un matériau sous l’effet de la lumière.
IV.2 Calcul de la puissance à la sortie du module
2.1 Première approche :
Le modèle d’essai présenté ci-dessous permet de calculer la puissance maximale fournie
par le module, en utilisant la température et l’éclairement solaire incident. Ce modèle a été
élaboré et validé expérimentalement par Lu Lin en 2004.
Avec :
Pm : Puissance maximale produite (W).
a, b, c et d sont des constant positive qui peuvent être connue expérimentalement .
Tc : Température de la cellule, qui varie en fonction de l’éclairement et de la température ambiante,
selon la relation linéaire suivante (II.2).
Avec :
 Ta : Température ambiante (K);
 NOCT : Température nominale de fonctionnement de la cellule solaire (NOMINAL
OPERATING CELL TEMPERATURE). Elle est définie comme étant la température de la cellule,
si le module est soumis sous certaines conditions comme l’éclairement solaire (800 W/m2),
la distribution spectrale (AM 1.5), la température ambiante (20 °C) et la vitesse de vent (>
1m/s) .
 G : Eclairement solaire incident sur un plan incliné (W/m2
).
2.2 Deuxième approche
La puissance produite du générateur photovoltaïque peut être calculée à partir de l’équation
suivante :
Equation III—3
Pm =− (a×G+b)×Tେ+C×G III—1
III—2
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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IMNM ENERGY
Avec :
 S : Surface du module photovoltaïque,
 G : Eclairement solaire sur plan incliné (W/m2),
 N : Nombre de modules constituant le champ photovoltaïque.
Le rendement instantané est représenté par la relation suivante :
Avec :
η : Rendement de référence du module sous les conditions standards.
Sachant que T = 25 °C, G = 1000 W/m2 et AM1.5
γ : Coefficient de température (°C) déterminé expérimentalement, il est défini comme étant la
variation du rendement du module pour une variation de 1 °C de la température de la cellule. Les
valeurs typiques de ce coefficient se situent entre 0.004 et 0.006 °C.
L’intérêt de ce modèle réside dans sa simplicité et sa facilité de mise en œuvre à partir des
caractéristiques techniques données par le constructeur dans les conditions standard (la puissance
totale P, la tension en circuit ouvert Vco, le courant de court-circuit Icc et la surface du panneau).
2.3 Troisième approche :
Ce modèle a été développé par Borowy et Salameh en 1996. Ce modèle est basé sur le circuit
équivalent à une diode. Ce modèle fait usage des spécifications des modules photovoltaïques
données par les fabricants. Donc il offre une façon très simple de connaître la puissance produite par
les modules photovoltaïques. [20]
IV.3 Modèle d’une cellule solaire :
Dans ce travail on choisit le modèle à une diode, le schéma équivalent d’une cellule
photovoltaïque comprend un générateur de courant qui modélise l’éclairement et une diode en
parallèle qui modélise la jonction PN. Mais le schéma équivalent réel tient compte de l’effet résistif
parasite dû à la fabrication, il est représenté sur le schéma équivalent par deux résistance.
Equation III—4
Figure III-1 Schéma équivalent d'une cellule solaire réelle
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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Avec :
Gi : Source de courant parfaite :
D : Diode qui modélise la jonction PN :
rsh : Résistance shunt qui prend en compte les fuites inévitables de courant qui intervient
entre grille collectrice et le courant arrière des cellules :
rs : Résistance série qui est due essentiellement à la résistance de contact des grilles
collectrices avec la surface des cellules et la résistance du matériau constituant les
cellules.
Une cellule solaire est caractérisée par les paramètres fondamentaux suivants :
 Courant de court-circuit (Isc) : c’est la grande valeur du courant générée par une
cellule pour une tension nulle (Vpv = 0).
 Tension en circuit ouvert (Voc) : Représente la tension aux bornes de la diode quand
elle est traversée par le photo-courant Iph (Id =Iph) quand (Ipv =0). Elle reflète la
tension de la cellule en absence de lumière, elle est exprimée mathématiquement
par :
Où :
Avec
 Vt : La tension thermique ;
 Tc : La température absolue ;
 m : Facteur d’idéalité, il est égal à 1 ;
 K : Constante de Boltzmann (k = 1.38 1023
J / K) ;
 e : Charge de l’électron (e = 1.6 10-19
).
 Point de puissance maximale (pmax) : est le point M (Vopt, Iopt) de la figure (II.2) ou la
puissance dissipée dans la charge est maximale.
Equation III—5
Vt = m k Tc / e Equation III—6
Equation III—7
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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 Rendement maximum : est le rapport entre la puissance maximale et la puissance
à l’entrée de la cellule solaire.
 G : L’irradiation qui représente la puissance lumineuse reçue par unité de surface
(W/ m2).
 A : Surface effective des cellules.
Les conditions normalisées de test des panneaux solaires sont caractérisées par un
rayonnement instantané de 1000 W / m2 d’une température ambiante de 25° C et d’un spectre AM
de 1.5. AM représente l’air masse qui est l’épaisseur de l’atmosphère que la lumière doit pénétrer
[16]. Ces conditions sont appelées STC (Standard Test Conditions) cela correspond à un ensoleillement
assez fort.
La figure III-2 présente la courbe courant-tension d’une photo génératrice avec les points
importants qui le caractérise
3.1 Modélisation de la cellule solaire :
De nombreux modèle mathématique de générateur PV, qui ont été développés, dont le but
est l’obtention de la caractéristique courant-tension pour l’analyse et l’évaluation des performances
des systèmes PV. Ces modèles différents entre eux par le nombre de paramètres pris en compte.
Nous avons choisi un modèle simplifié avec cinq paramètres (Isc, Voc, Impp, Vmpp, rs), qui tient compte
de la variation du courant et de la tension du panneau PV en fonction des conditions climatiques.
Le courant (Ipv) de la cellule PV sous les conditions standard de fonctionnement est donné par
(III—10) :
Equation III—8
Figure III-3 Courbe courant – tension d’un photogénérateur
Equation III—9
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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Avec :
 Iph : Représente le photo-courant, il dépend de l’irradiation et de la température ;
 Id : Courant de polarisation de la jonction PN ;
 Irsh: Courant traversant la résistance shunt.
L’expression du courant de la cellule solaire est donnée par :
Tel que : k1 = 0.01175
Avec :
Impp : Courant au point de puissance maximale appelé aussi courant optimum ;
Vmpp : Tension au point de puissance maximale appelé aussi tension optimum ;
Isc : Courant de court-circuit ;
Voc : Tension en circuit-ouvert.
Equation III—11
Equation III—15
Equation III—12
Equation III—13
Equation III—14
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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Il est à noter que l’équation (III.10) n’est applicable que pour un niveau d’insolation G et de
température particuliers (G = 1000 W / m2, T = 25°C), relatif aux conditions standards de
fonctionnement. Quand l’insolation et la température varient, les paramètres du Table III-1 changent
suivant les équations suivantes :
Avec :
Gstc et G : Représente respectivement, le niveau d’insolation dans les conditions standards de
fonctionnement et dans des conditions quelconques ;
Tstc et Tc : Représente respectivement, la température dans les conditions standards de
fonctionnement et dans des conditions quelconques.
ΔTc : Représente la variation de la température ;
ΔI : Représente la variation du courant par rapport à l’insolation et à la température ;
ΔV : Représente la variation par rapport à l’insolation et à la température ;
αsc : Représente un coefficient d’incrémentation du courant Isc quand la température de
la surface augmente de un degré Celsius (A /°C), (sous les conditions standards de
fonctionnement) ;
βoc : Représente un coefficient d’incrémentation de la tension Voc quand la température
de la surface augmente de un degré Celsius (A /°C), (sous les conditions standards de
fonctionnement).
αsc et βoc sont appelés coefficients de température.
Les nouvelles valeurs de la tension et du courant PV sont données par :
Les constructeurs des panneaux PV fournissent les paramètres du panneau (Impp, Vmpp,
Isc, Voc) sous les conditions standard de fonctionnement, une insolation de 1000 W / m2 et une
température de 25°C, AM 1.5). Le tableau (II-1) montre les données d’un panneau solaire de type
BP Solar 375[17], qui sont utilisés pour la simulation du panneau PV.
Equation III—18
Equation III—16
Equation III—17
Equation III—20
Equation III—19
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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Paramètres Valeurs
Puissance maximale du panneau (Pmpp) 75W
Courant au point de puissance maximale (Impp) 4.35A
Tension au point de puissance maximale (Vmpp) 17.3V
Courant de court-circuit (Isc) 4.75 A
Tension en circuit-ouvert (Voc) 21.8 V
Coefficient d’incrémentation du courant Isc (αsc) 3.8 mA / K
Coefficient d’incrémentation de la tension Voc (βoc) -90 m V / K
Tableau III-1 Paramètres d’un panneau solaire BP Solar 375
3.2 Simulation du panneau PV
Pour valider ce modèle, nous l’avons simulé en effectuant un couplage direct du panneau PV
à une charge capacitive et nous avons déterminé les caractéristiques Courant- Tension et puissance-
Tension pour différent niveaux d’irradiation (G = 400, 600, 800, 1000W / m2) à température constante
et pour différentes températures (Tc = 0, 25, 50, 75°C) à irradiation constante.
Figure III-4 Schéma bloc de simulation du panneau PV, type BP-Solar 375.
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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3.3 Caractéristiques simulées du panneau PV, type BP-Solar 375 :
Les caractéristiques électriques d’un panneau PV varient en fonction de la température et de
l’irradiation. La figure (III-6)et (III-7), montre les courbes caractéristiques Courant- Tension et
Puissance-Tension d’un panneau solaire dans les conditions standard de fonctionnement.
Figure III-6 Caractéristique Puissance-Tension simulée, G =1000W /m2 et T = 25°C.
Figure III-5 Caractéristique Courant-Tension simulée, G =1000W /m2 et T = 25°C.
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
P a g e 70 | 115
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3.4 Influence de la variation d’éclairement :
Les caractéristiques électriques de la figure (III-8) et (III-9), montrent bien la variation du
courant du panneau PV ainsi que la puissance en fonction de la tension pour différents niveaux
d’éclairement.
Figure III-7 Caractéristiques Courant-Tension simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation
(G = 400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 25°C.
Figure III-8 Caractéristiques Puissance-Tension, simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation
(G = 400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 25°C.
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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3.5 Influence da variation de la température
Pour voir l’influence de la température, nous avons tracé les caractéristiques Courant- Tension
et Puissance-Tension pour différentes valeurs de température pour un éclairement solaire constant.
Figure III-9 Caractéristique Courant-Tension simulées du panneau PV pour une variation de température (Tc
= 0, 25, 50, 75°C) et G = 1000 W / m2.
Figure III-10 Caractéristique Puissance-Tension simulées du panneau PV pour une variation de température (Tc
= 0, 25, 50, 75°C) et G = 1000 W / m2.
CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation
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3.6Groupements des panneaux PV
Dans un groupement de panneaux connectés en parallèle, les panneaux sont soumis à ma même
tension et la caractéristique résultante du groupement est obtenue par addition des courants à tension
donnée. La caractéristique résultante obtenue en associant en parallèle Np = 02 panneaux de 75W afin
d’obtenir une puissance de 150 W. La caractéristique résultante du groupement série est obtenue par
addition des tensions à courant donnée et les résultats obtenue en associant en série Ns = 02 panneaux
identiques.
IV.4 Conclusion :
A partir du modèle à une diode de la cellule photovoltaïque, le panneau solaire BP- Solar type
375 a été modélisé.
Les influences de l'éclairement et de la température sur la puissance pouvant être délivrée par
un panneau PV sont importantes. Lorsque l’éclairement varie pour une température donnée, le
courant de court-circuit varie proportionnellement à l’éclairement alors que la tension de circuit
ouvert varie très peu. Par contre, si la température croît à éclairement constant, la tension de circuit
ouvert décroît alors que le courant de court-circuit croît légèrement. Ces influences ont été vérifiées
par simulation.
Après la présentation des caractéristiques électriques du panneau photovoltaïque, nous nous
intéresserons aux dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne
électrique (station électrique rapide) dans le chapitre suivant.
Figure III-11 Caractéristiques simulées de groupement du panneau PV en parallèle.
Figure III-12 Caractéristiques simulées de groupement du panneau PV en série.
CHAPITRE IV. Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique :
P a g e 73 | 115
IMNM ENERGY
CHAPITRE.IV:
Dimensionnement de
l’installation des
panneaux PV pour
alimenter une borne
électrique :
CHAPITRE IV. Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique :
P a g e 74 | 115
IMNM ENERGY
CHAPITRE IV.
IV.1 Introduction :
Le Dimensionnement des panneaux solaires est qu’il faut trouver le juste
milieu entre notre consommation d’électricité journalière, le rendement des
panneaux solaires et le rayonnement moyen journalier.
Pour réaliser un bon dimensionnement de panneau solaire, vous devez donc
vous renseigner sur :
 Le niveau d’ensoleillement de lieu d’installation
 L’inclinaison et l’espace disponible
 L’orientation des panneaux
 Votre consommation électrique journalière
 Le type de panneaux photovoltaïques
 Niveau d’autonomie
 Les batteries de stockage
 Les diapositives de protection et d’adaptation d’énergie générer
Et généralement il faut suivre le plan suivant pour dimensionner
l’installation :
Il Ya six étapes de dimensionnement d’une installation photovoltaïque autonome :
1) Evaluation du besoin en électricité (Bj)
2) Calcul de la puissance crête du champ photovoltaïque (Pc)
3) Le choix des panneaux
4) Dimensionnement des batteries
5) Dimensionnement de l’onduleur et du régulateur
6) Dimensionnement des câbles
CHAPITRE IV. Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique :
P a g e 75 | 115
IMNM ENERGY
 Entrée de la borne :
o Tension 380-480 VAC
o 50/60Hz
o 3P+N+Terre
o Courant nominal d’entrée 83A
o Facteur de puissance 98%
o Rendement 94%
o Puissance nominal d’entrée :
Pe=53191.48936W.
o Puissance nominal de sortie :
Ps=50000W.
o η =
50000
53191.48936
= 0.94
IV.2 Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une
borne électrique offgride (calcule manuel) :
Avant faire le départ du dimensionnement nous avion besoin d’un cahier de charge pour cela notre
installation dépend d’une borne de recharge rapide 50 kW/30min
Cahier de charge d’une borne électrique rapide Borne de recharge rapide STATION KEYWATT 50 kW :
Tableau IV-1 cahier de charge d’une borne électrique rapide Borne de recharge rapide STATION KEYWATT 50 kW
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  • 1.
  • 2. Remerciements Mes remerciements au bon Dieu qui m’a donné la force et la volonté de poursuivre ce travail jusqu’au bout. Je tiens à remercier toutes les personnes qui ont contribué au succès de mon stage et qui m'ont aidé lors de la rédaction de ce rapport. Je tiens à remercier vivement mon maitre de stage, Mr RACHID NAJI, DERICTEUR DE L’ENTREPRISE AZUR, pour son accueil, le temps passé ensemble et le partage de son expertise au quotidien. Grâce aussi à sa confiance j'ai pu m'accomplir totalement dans mes missions. Il fut d'une aide précieuse dans les moments les plus délicats. Je remercie également toute l'équipe pour leur accueil. Enfin, je tiens à remercier toutes les personnes qui m'ont conseillé et relu lors de la rédaction de ce rapport de stage : ma famille, mes ami(e)s. “we are here to put a dent in the universe otherwise why else even be here” STEVE PAUL JOBS
  • 3. Dédicaces: P a g e 1 | 115 IMNM ENERGY Dédicaces Personne ne peut prétendre avoir acquis les connaissances qui lui ont permis d’arriver au plus haut niveau d’étude, sans le soutien incontestable de sa famille, de tous ceux qui lui ont, de près ou de loin, prêté un instant d’attention. En somme, je tiens à dédier ce modeste travail : A mes parents, à qui je dois beaucoup ; A ma futur femme ; A mes frères ; A mes ami(e)s .
  • 4. SOMMAIRE P a g e 2 | 115 IMNM ENERGY Remerciements Dédicaces Liste des figures LISE DES TABLEAUX Nomenclature Introduction général Présentation de l'organisme d'accueil CHAPITRE I. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. I.1 Introduction :........................................................................................................20 I.2 L’infrastructure de bornes de recharge :...............................................................20 2.1 Les trois niveaux de recharges les plus utilisés sont caractérisés par : .............20 2.2 Les prises et connecteurs pour la recharge :.............................................28 I.3 Caractéristique des quelque Bornes de recharge rapide :.....................................30 I.4 Protocoles de charge disponibles : .......................................................................32 I.5 Caractéristiques....................................................................................................32 I.6 Les bornes du rechargement existant au Maroc :.................................................39 I.7 Consommation réelle du EV et comparatif : .........................................................41 I.8 La vitesse de chargement des batteries :..............................................................42 I.9 Fonctionnement de rechargement : .....................................................................42 I.10 La différence entre les marques des véhicules :...............................................43 I.11 Les différentes voitures électriques avec leurs autonomies et capacités de batterie : [10]................................................................................................................44 I.12 Conclusion : .....................................................................................................47
  • 5. SOMMAIRE P a g e 3 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire II.1 Introduction..........................................................................................................49 II.2 Géométrie terre-soleil ..........................................................................................49 2.1 Azimut α ..........................................................................................................50 2.2 La hauteur angulaire du soleil h .......................................................................50 2.3 Angle horaire du soleil et angle horaire du soleil à son coucher :.....................51 II.3 Le rayonnement solaire : ......................................................................................51 3.1 Rayonnement extraterrestre ...........................................................................51 3.2 Les différents composants du rayonnement solaire.........................................52 3.3 Spectre solaire : ...............................................................................................53 II.4 Générateur PV : ....................................................................................................54 4.1 Principe :..........................................................................................................54 4.2 Le fonctionnement d’une cellule photovoltaïque : ..........................................55 4.3 Schéma équivalent :.........................................................................................56 4.4 Les différentes technologies des cellules : .......................................................56 4.5 Le silicium cristallin : ........................................................................................56 4.6 Le silicium en couche mince :...........................................................................57 II.5 Spécification du générateur photovoltaïque :.......................................................58 5.1 Le facteur de forme..................................................................................59 5.2 Calcul du rendement :......................................................................................59 5.3 Association des modules :................................................................................60 II.6 Le rendement des cellules : ..................................................................................60 II.7 Conclusion : ..........................................................................................................60
  • 6. SOMMAIRE P a g e 4 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE III.Générateur PV : modélisation et simulation III.1 Introduction :...................................................................................................62 III.2 Calcul de la puissance à la sortie du module ....................................................62 2.1 Première approche : ........................................................................................62 2.2 Deuxième approche.........................................................................................62 2.3 Troisième approche : .......................................................................................63 III.3 Modèle d’une cellule solaire :..........................................................................63 3.1 Modélisation de la cellule solaire :...................................................................65 3.2 Simulation du panneau PV...............................................................................68 3.3 Caractéristiques simulées du panneau PV, type BP-Solar 375 :........................69 3.4 Influence de la variation d’éclairement :..........................................................70 3.5 Influence da variation de la température.........................................................71 3.6 Groupements des panneaux PV.......................................................................72 III.4 Conclusion : .....................................................................................................72 Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique IV.1 Introduction :...................................................................................................74 IV.2 Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique offgride (calcule manuel) : ...........................................................................75 2.1 Evaluation du besoin :......................................................................................76 2.2 Calcul de la puissance crête : ...........................................................................76 2.3 Le choix des panneaux : ...................................................................................77 2.4 Dimensionnement des batteries :....................................................................80 2.5 Le choix des batteries :.....................................................................................80
  • 7. SOMMAIRE P a g e 5 | 115 IMNM ENERGY 2.6 Dimensionnement de l’onduleur et du régulateur :.........................................82 IV.3 Le choix du régulateur :....................................................................................84 3.1 Les types des régulateurs :...............................................................................84 3.2 Les critères du choix du régulateur : ................................................................84 IV.4 Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique off gride (calcule automatique utilisant le logiciel PVSYS) : ..........................85  Annual values...................................................................................................87 IV.5 Etude Financière analyses :..............................................................................91 5.1 Facturation différents d’un réseau à l’autre :...................................................91 5.2 Le coûte la recharge sur une borne publique :.................................................91 IV.6 Conclusion : .....................................................................................................94 controle de système industriel V.1 Introduction :........................................................................................................96 1.1 Les Différents modes d’accès aux bornes de recharge :...................................96 V.2 Réalisation un système contrôler l’accès au borne de recharge : .........................96 2.1 Description :.....................................................................................................96 2.2 Les besoins techniques pour réaliser le contrôleur : ........................................96 2.3 Cahier de charge proposer :.............................................................................97 V.3 Schéma de simulation :.......................................................................................104 V.4 Circuit de réalisation :.........................................................................................104 V.5 Réalisation d’une carte PCB de circuit :...............................................................105 V.6 Description les entrées sorties de circuit : ..........................................................108 V.7 Conclusion : ........................................................................................................109 Conclusion générale : Référence et Bibliographique :
  • 8. Liste des figures P a g e 6 | 115 IMNM ENERGY Liste des figures CHAPITRE I. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. Figure I-1 : socle de prise CSA 5-15R ----------------------------------------------------------------------------------------------------21 Figure I-2 prise CSA 5-15R------------------------------------------------------------------------------------------------------------------21 Figure I-3.Prise mobile J1772 et J1772 « Combo » [4] ------------------------------------------------------------------------------21 Figure I-4 Socle de recharge J1772 et J1772 « Combo » [4] -----------------------------------------------------------------------22 Figure I-5 Prise et socle CHAdeMO [4]--------------------------------------------------------------------------------------------------22 La recharge rapide en DC est encadrée par les normes nord-américaine SAE J1772 « Combo » et japonaise JEVS G105-1993. Les bornes de recharge rapide en DC sont habituellement compatibles avec ces deux normes. Tous les constructeurs automobiles adhèrent à l’une de ces normes, à l’exception de Tesla qui a mis au point une borne plus performante, mais qui offre des adaptateurs CHAdeMO (Figure I-6) sur demande. [4]-----------------------------22 Figure I-7 Prise d'un Supercharger de Tesla [4] --------------------------------------------------------------------------------------23 Figure I-8 socle d'un Supercharger de Tesla [4]---------------------------------------------------------------------------------------23 Figure I-9 MODEL DE CHARGEMENT 1 &2 ---------------------------------------------------------------------------------------------24 Figure I-10 MODEL DE CHARGEMENT 3 ------------------------------------------------------------------------------------------------25 Figure I-11 MODEL DE CHARGEMENT 4 ------------------------------------------------------------------------------------------------25 Figure I-12 Les prises constituant une charge rapide : Type 2, Type CHAdeMO, Combo ----------------------------------29 Figure I-13 carte des borne de chargement électrique au Maroc --------------------------------------------------------------39 Figure I-14 tarife de vent d'électricité d'après l'ONEE ------------------------------------------------------------------------------41 Figure I-15 chargement AC/DC -----------------------------------------------------------------------------------------------------------42 CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire Figure II-1 Définition des coordonnées terrestres d’un lieu donné Figure II-2 Représentation de la déclinaison et de l’azimut -----------------------------------------------------------------------50 Figure II-3Représentation de la masse d’aire -----------------------------------------------------------------------------------------51 Figure II-4 Les différents composants du rayonnement solaire ------------------------------------------------------------------52 Figure II-5 représente l’ensoleillement annuel moyen en Afrique---------------------------------------------------------------52 Figure II-6 Spectre solaire hors atmosphère------------------------------------------------------------------------------------------53 Figure II-7 Principe de la conversion photon-électron, système à deux niveaux d’énergie--------------------------------55 Figure II-8 Production d’électricité par la séparation électron-trou-------------------------------------------------------------56 Figure II-9 Silicium monocristallin--------------------------------------------------------------------------------------------------------56 Figure II-10 Silicium Polycristallin --------------------------------------------------------------------------------------------------------57 Figure II-11 La structure du silicium cristallin -----------------------------------------------------------------------------------------57 Figure II-12 Silicium amorphe -------------------------------------------------------------------------------------------------------------58 Figure II-13 Structure en coupe, module couche mince----------------------------------------------------------------------------58 Figure II-14 Les différentes zones de la caractéristique.----------------------------------------------------------------------------59 Figure II-15 Association des modules ---------------------------------------------------------------------------------------------------60
  • 9. Liste des figures P a g e 7 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE III. Générateur PV : modélisation et simulation Figure III-1 Schéma équivalent d'une cellule solaire réelle ------------------------------------------------------------------------63 La figure III-2 présente la courbe courant-tension d’une photo génératrice avec les points importants qui le caractérise -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------65 Figure III-3 Courbe courant – tension d’un photogénérateur---------------------------------------------------------------------65 Figure III-4 Schéma bloc de simulation du panneau PV, type BP-Solar 375.---------------------------------------------------68 Figure III-5 Caractéristique Courant-Tension simulée, G =1000W /m2 et T = 25°C.-----------------------------------------69 Figure III-6 Caractéristique Puissance-Tension simulée, G =1000W /m2 et T = 25°C.---------------------------------------69 Figure III-7 Caractéristiques Courant-Tension simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation (G = 400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 25°C.---------------------------------------------------------------------------------------------70 Figure III-8 Caractéristiques Puissance-Tension, simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation (G = 400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 25°C.---------------------------------------------------------------------------------------------70 Figure III-9 Caractéristique Courant-Tension simulées du panneau PV pour une variation de température (Tc = 0, 25, 50, 75°C) et G = 1000 W / m2. -------------------------------------------------------------------------------------------------------71 Figure III-10 Caractéristique Puissance-Tension simulées du panneau PV pour une variation de température (Tc = 0, 25, 50, 75°C) et G = 1000 W / m2. ----------------------------------------------------------------------------------------------------71 Figure III-11 Caractéristiques simulées de groupement du panneau PV en parallèle. --------------------------------------72 Figure III-12 Caractéristiques simulées de groupement du panneau PV en série. -------------------------------------------72 CHAPITRE IV. Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique Figure IV-1 les caractéristiques de model----------------------------------------------------------------------------------------------77 Figure IV-2 Caractéristiques Courant-Tension simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation (G = 200,400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 20°C.---------------------------------------------------------------------------------------78 Figure IV-3 Caractéristiques Puissance-Tension, simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation (G = 400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 25°C.---------------------------------------------------------------------------------------------78 Figure IV-4 Main components of the CPV System [15] -----------------------------------------------------------------------------78 Figure IV-5 CPV System CX-S530-II, rear view (left), side view (right)-----------------------------------------------------------79 Figure IV-6 IV.2.b Dimensionnement de la technologie------------------------------------------------------------------------79 Figure IV-8 caractéristiques technique des batterie Rack Lithium-ion-NMC --------------------------------------------------80 Figure IV-10 IV.3.bDimensionnement de la technologie LG Chem,Rack JH4 SR22_4P--------------------------------------81 Figure IV-12 Figure 0 20 tension de batterie par rapport l'état de chargement ,874v capacité a C10=296Ah, Tempe=25°C-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------81 Figure IV-14 onduleur de chaines ABB--------------------------------------------------------------------------------------------------82 Figure IV-16 Normalized productions (per installed kWp)Performance Ratio PR Figure IV-23 Tarifs de vent de station---------------------------------------------------------------------------------------------------92 Figure IV-26 yearly net profit KDH ----------------------------------------------------------------------------------------------------------
  • 10. Liste des figures P a g e 8 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE V.controle de système industriel Figure V-1 les broches de circuit Comparateur 74LS85-----------------------------------------------------------------------------97 Figure V-2 les broches de circuit Comparateur 74LS85-----------------------------------------------------------------------------97 Figure V-3 les broches de circuit Comparateur 74LS85-----------------------------------------------------------------------------97 Figure V-4 les broches de circuit Comparateur 74LS85-----------------------------------------------------------------------------97 Figure V-6 méthode comparant deux nombres de 8 bits ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------99 Figure V-19 table de vérité de bascule RS--------------------------------------------------------------------------------------------100 Figure V-25 les différant réalisation de bascule ou-non & ET-non-------------------------------------------------------------100 Figure V-27 Schéma de raccordement des moteurs-------------------------------------------------------------------------------101 Figure V-30 schéma de simulation de système contrôleurCapteurs de présence de VE ---------------------------------104 Figure V-31 schéma de simulation de système contrôleurCapteurs de présence de VE ---------------------------------104 Figure V-30 schéma de simulation de système contrôleur ----------------------------------------------------------------------104 Figure V-32 réalisation de circuit PCB de système Controller-------------------------------------------------------------------105 Figure V-34 carte PCB version 2D Vue Cote piste et through_hole_pad TOP SIDE ----------------------------------------105 Figure V-35 carte PCB version 2D Vue Cote piste et through_hole_pad buttom SIDE -----------------------------------105 Figure V-46 carte PCB version 2D Vue Cote corposants TOP SIDE :-----------------------------------------------------------106 Figure V-47 carte PCB de système Controller _ version 3D----------------------------------------------------------------------106 Figure V-49 carte PCB version 2D Vue Cote corposants TOP SIDE :-----------------------------------------------------------106
  • 11. LISE DES TABLEAUX P a g e 9 | 115 IMNM ENERGY LISE DES TABLEAUX CHAPITRE I. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. Tableau I-1 Fiche technique .......................................................................................................................................17 Tableau I-1 les Niveaux de recharge [4] .....................................................................................................................20 Tableau I-2 équivalence entre les niveaux de recharge aux US et en Europe ...........................................................24 Tableau I-3 Caractéristiques de recharge de certains VE et PHEV.............................................................................24 Tableau I-4 les principaux types de bornes et leur domaine de pertinence..............................................................26 Tableau I-5 Les caractéristiques techniques des différents types de recharge .........................................................27 Tableau I-6 Durées et puissances de recharge pour une batterie 22 kWh................................................................27 Tableau I-7 Les caractéristiques des prises de recharge existantes...........................................................................28 Tableau I-8 la différence entre les véhicule a énergie fossile et énergie électrique [9] ............................................41 CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire Tableau II-1 Rayonnements solaire ............................................................................................................................53 Tableau II-2 Le rendement des cellules......................................................................................................................60 CHAPITRE III. Générateur PV : modélisation et simulation Tableau III-1 Paramètres d’un panneau solaire BP Solar 375 ....................................................................................68 CHAPITRE IV. Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique : Tableau IV-1 cahier de charge d’une borne électrique rapide Borne de recharge rapide STATION KEYWATT 50 kW .......................................................................................................................................Error! Bookmark not defined. Tableau IV-2 le besoin journalier................................................................................................................................76 Tableau IV-3 Les tensions recommandées pour les systèmes photovoltaïques en fonction de leurs Puissances ....77 Tableau IV-4 caractéristique des entrée sortie de l'onduleur....................................................................................83 Tableau IV-5 System Production ................................................................................................................................88 Tableau IV-6 bilans et principaux résultats ................................................................................................................88 Tableau IV-7 les coûts d'installation...........................................................................................................................90 Tableau IV-8 résultats économiques détaillés............................................................................................................92 Tableau IV-9 résultats économiques détaillés...............................................................Error! Bookmark not defined.
  • 12. Nomenclature P a g e 10 | 115 IMNM ENERGY 1.5Nomenclature Nomenclature Symboles définition unité/SI
  • 13. Nomenclature P a g e 11 | 115 IMNM ENERGY VE véhicule électrique CC/DC courant continue CA/AC courant alternative KW kilo watt KWh kilo watt par heur SAE Society of Automotive Engineers (Warrendale, PA)
  • 14. Nomenclature P a g e 12 | 115 IMNM ENERGY PHEV plug-in hybrid electric vehicle P phase N neutre T terre PV panneau photovoltaïque PCB printed circuit board
  • 15. Introduction général : P a g e 13 | 115 IMNM ENERGY Introduction général : ne station de recharge de véhicules est une infrastructure équipée d'une ou plusieurs borne de recharge permettant la recharge des véhicules électriques. La borne comporte au minimum un point de charge, matérialisé par un socle de prise. [1] Une station de charge comporte l'espace nécessaire au véhicule pour stationner, le point de charge (borne, coffret…) et les autres éléments nécessaires, le cas échéant (armoire électrique de gestion « intelligente » de la charge). Elle doit répondre à des normes et standards techniques ; un standard européen a été décidé en 2014 par la Commission européenne. [1] Les véhicules électriques se rechargent usuellement à domicile ou sur le lieu de travail, mais on compte environ 1 300 000 points de recharges publiques dans le monde en 2020, dont 807 000 en Chine, 286 000 en Europe et 99 000 aux États-Unis. 30 % de ces bornes sont à charge rapide, mais ce taux est plus élevé en Chine (38 %) qu'en Europe (13 %). [1] L’augmentation des ventes de véhicules électriques implique également l’apparition de nouvelles problématiques gravitant autour de ce sujet. C’est notamment le cas pour les bornes de recharge. un des freins identifiés au développement de ce mode de transport est le manque de bornes disponibles pour les utilisateurs. Ainsi, nous voyons depuis quelque temps en MAROC et ailleurs dans le monde, l’éclosion de points de charge pour subvenir aux besoins en énergie des véhicules électriques. A l’instar des groupes pétroliers qui ont installé des stations essence pour permettre aux automobilistes de parcourir de plus longues distances, ce sera aux entreprises proposant des services de bornes de recharge d’assumer ce rôle à l’avenir. [2] A date, le système de borne n’est pas standardisé. De nombreuses start-up se lancent sur ce marché en proposant des solutions plus ou moins innovantes et installant des points de charge sur les axes routiers. De grands groupes rejoignent également ce secteur. Cette multitude d’acteurs et de solutions met en exergue une problématiquemajeure :l’interopérabilitédespointsdecharge,àsavoirlacapacitéduclientàpouvoirrecharger son véhicule sur tous les réseaux de bornes. [2] Au maroc les borne électrique Développée par le Green Energy Park, en partenariat avec la société EDEEP, la borne de recharge électrique 100% marocaine dispose déjà d’une ligne de production capable de sortir 3 600 unités par an. Elle est vendue à 9.500 DH, un prix attractif qui vise à encourager les automobilistes à basculer vers l’hybride et les voitures électriques, pour réduire les émissions de gaz à effet de serre dans le secteur du transport qui représente 23% des émissions de carbone du royaume. [3] Le Maroc tisse sa toile dans la mobilité électrique. Pour encourager les automobilistes à basculer plus facilement vers l’hybride et les voitures électriques, ce qui permettra de réduire substantiellement les émissions U
  • 16. Introduction général : P a g e 14 | 115 IMNM ENERGY de gaz à effet de serre (GES) dans le secteur du transport qui représente 23% des émissions de GES du royaume, le Green ENERGY Park (GEP) et la société EDEEP viennent de franchir un important pas. C’est notamment celui d’avoir conçu et développé ensemble une marque de recharge électrique 100% marocaine et de l’avoir dotée d’une ligne de production capable, dès le départ, de sortir 300 unités par mois. Les deux joyaux, c’est-à-dire la iSmart et sa ligne de production, ont été inaugurés, en grande pompe avant-hier à Benguerir, notamment sur le site du Green Energy Park, le bras armé de l’Institut de recherche en énergie solaire et énergies nouvelles (IRESEN) et de l’Université Mohammed VI polytechnique (UM6P) en matière de recherche dans les nouvelles énergies, en présence d’acteurs économiques et d’industriels nationaux ainsi que des diplomates étrangers. [3] La borne de recharge électrique iSmart est à usage professionnel et domestique. Elle est conçue de façon à être adaptable et évolutive, pour répondre à tous les besoins et ce, quel que soit le lieu d’installation. En effet, iSmart est déclinée sous cinq formes de chargeurs (sur pied, murale, intégrée au candélabre, borne rapide…) et trois capacités de charge différentes (7kW, 22 kW et 50 kW). [3] L’ambition est d’arriver à 5.000 bornes à partir de fin 2022, ceci après des travaux d’extension qui seront lancés en fonction de l’accueil du marché. En effet, la solution iSmart, qui est adaptée aux besoins du marché nationalet africain et permet de garantir une multitude de servicesauxutilisateursdesvéhiculesélectriques,est proposée à un prix de vente à partir de 9.500 DH. Un prix attractif sur lequel misent ses promoteurs pour en vendre rapidement des milliers d’exemplaires. [3] Dans cette recherche on va voir une autre solution pour alimenter les bornes et facilite de transport d’énergie électrique ou bien isole les bornes de recharge d’être pas raccorder au réseaux, on va voir des bornes de recharge S’appuyer sur des panneaux solaires ou bien l’énergie solaire. Alors qu’autonome et mobile. ’énergie est au centre de l’économie pour tous les pays, elle est à la base de toute activité humaine. Ses sources se sont diversifiéesau coursdu temps afin de satisfaire une demande toujours croissante. Les pays développés sont ainsi passés du Bois au charbon, à des hydrocarbures plus avancés, l’hydroélectricité puis, enfin, au nucléaire. Cependant, les réserves de combustibles fossiles et nucléaires sont limitées.De plus, l’utilisation des combustiblesfossilesest responsable despluies acideset du réchauffement de la planète et l’exploitation de l’énergie nucléaire présente des risques d’accidents graves sans parler de ceux induits par la gestion des déchets résultants dont la dangerosité radioactive peut durer plusieurs milliers d’années. [4] Les énergies renouvelables constituent une solution de substitution. Elles peuvent provenir du soleil, du vent,delachaleurdelaterre,del’eauouencoredelabiomasse. Aladifférencedesénergiesfossiles,lesénergies renouvelables sont des énergies à ressources illimitée et à différentes filières technologiques. La filière étudiée dans ce mémoire est l’énergie solaire photovoltaïque. [5] L’énergie solaire photovoltaïque provient de la transformation directe d’une partie du rayonnement solaire en énergie électrique. Cette conversion d’énergie s’effectue par le biais d’une cellule photovoltaïque. L’association de plusieurs cellules en série/parallèle donne lieu à un générateur photovoltaïque qui a une caractéristique courant-tension non linéaire présentant un point de puissance maximale. [5] L
  • 17. Introduction général : P a g e 15 | 115 IMNM ENERGY Quelques dates importantes dans l’histoire du photovoltaïque [5]: 1839 : Le physicien français Edmond Becquerel découvre le processus de l’utilisation de l’ensoleillement pour produire du courant électrique dans un matériau solide. C’est L’effet photovoltaïque. 1875 : Werner Von Siemens expose devant l’Académie des Sciences de Berlin un article sur l’effet photovoltaïque dans les semi-conducteurs. Mais jusqu’à la Seconde Guerre Mondiale, le phénomène reste encore une curiosité de laboratoire. 1954 : Trois chercheurs américains, Chapin, Pearson et Prince, mettent au point une cellule photovoltaïque à haut rendement au moment où l’industrie spatiale naissante Cherche des solutions nouvelles pour alimenter ses satellites. 1958 : Une cellule avec un rendement de 9 % est mise au point. Les premiers satellites alimentés par des cellules solaires sont envoyés dans l’espace. 1973 : La première maison alimentée par des cellules photovoltaïques est construite à l’Université de Delaware. 1983 : La première voiture alimentée par énergie photovoltaïque parcourt une distance de 4 000 km en Australie.
  • 18. Présentation de l’organisme d’accueil P a g e 16 | 115 IMNM ENERGY Présentation de l’organisme d’accueil zure Networks Company International est une société spécialisée dans les domaines :  Énergie dont l’activité est de la fourniture des équipements énergétiques et l’installation des systèmes solaires  Aménagements dont l’activité est la fourniture des équipements d’architecture et habillage des façades à l’aide des panneaux de technologie X- BOND  Solar drive dont Azure assure l’installation et la livraison des toits de cellules solaires lambrissés pour les voitures électriques de golf et les véhicules utilitaires. La transition énergétique vers les énergies renouvelables et vers une meilleure efficacité énergétique, constitue une chance pour le 21 éme siècle, tant du point de vue économique que sous l’aspect écologique. La vision A.N.C.I se base sur les trois points suivants :  Inspirer le plaisir de la créativité pour ses clients  Être le meilleur et non le premier au nombre de projet  Une coopération dans l’enthousiasme pour tous les collaborateurs tout en incluant sa clientèle dans la prise de décision. A.N.C.I est engagé d’offrir une expérience client extraordinaire, orientée qualité au meilleur coût tout en respectant ses délais et les besoins prédéfini. Autant que société citoyenne, elle base ses lignes directrices sur la protection de l’environnement et de développement durable. [4] A
  • 19. Présentation de l’organisme d’accueil P a g e 17 | 115 IMNM ENERGY 1.1.Fiche signalétique de la société A.N.C.I: Nom de l’entreprise Azure Networks Company International A.N.CI Date de creation 2012 Statut Juridique SARL A Associé Unique Adresse 55,Rue Soulaymane El Farissi Etage 3 Casablanca Capital 40 000 euros Gérant NAJI RACHID Secteur d’activité Ingénierie,Energie&Aménagemet Téléphone +212 523 281 492 Tableau 0-1 Fiche technique 1.2. Les valeurs d’ANCI : Les activités professionnelles d’ANCI sont guidées par trois valeurs principales : Ouverture : les collaborateurs dans l’entreprise progressent continuellement grâce à leur capacité à intégrer, à adapter, à innover et à aborder la complexité tout en assurant une bonne écoute de leurs clients. Respect : ANCI a fait de respect de tous ses interlocuteurs, qu’il s’agisse de clients, fournisseurs ou collaborateurs, en tenant ses engagements et en honorant ses contrats. Durabilité :la fiabilité, le succès d’une entreprise se juge sur la longueur. ANCI mise sur bon fonctionnement de l’entreprise. Sur le long terme et engage ses collaborateurs à tenir parole, à mettre en cohérence les intentions et les actes et à surmonter les obstacles au profit de l’objectif commun retenu. ANCI place également le développement durable au cœur de son action. [4] 1.3.Produits et Services de ANCI  Onduleurs solaires  Contrôleur de charge MPPT  Compatible avec le réseau ou la puissance du générateur  Protection contre les surcharges et court-circuit  Réglage de charge de batterie via solaire  Photovoltaïque  Dimensionnement et installation des panneaux photovoltaïques  Phase de conception : étude et simulation  Phase de réalisation : installation par des techniciens habilités  Batteries
  • 20. Présentation de l’organisme d’accueil P a g e 18 | 115 IMNM ENERGY  Pas de dégagements gazeux et résistantes aux chocs  Solar Drive  Toit solaire pour les voitures de golf et autres véhicules électriques  Capteurs et Compteurs Intelligent  Energy Meter  Suivi de consommation  Des solution IOT  Système de pompage et purification solaire  Dimensionnement et installation des pompes solaires  Dimensionnement et installation des stations de traitement et purification d'eau  Chauffe-eau solaire  Dimensionnement et installation des Chauffe-eau solaire  Aménagement  Décoration INT/EXT professionnelle offrant une vaste gamme de produits et services pour répondre aux besoins des clients principalement dans les secteurs de BTP Architecture et génie civil. [4]
  • 21. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 19 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE I. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique.
  • 22. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 20 | 115 IMNM ENERGY I.1 Introduction : La borne électrique est une Appareil fixe raccordé à un tableau de distribution électrique, ou parfois même branché à une prise de courant, qui sert à recharger la batterie d’un véhicule électrique ou d’un véhicule hybride. Une borne de recharge peut être dotée d’un ou plusieurs câbles, dont l’extrémité comporte une prise mobile semblable au pistolet d’une pompe à essence. Cette prise doit être branchée au socle de recharge du véhicule, afin d'en recharger la batterie. En copropriété divise, selon la déclaration de copropriété, elle peut être qualifiée de partie privative, de partie commune ou de partie commune à usage restreint. I.2 L’infrastructure de bornes de recharge : La norme SAE J1772 définit six niveaux de recharge dont trois sont employés actuellement en Amérique du Nord. À l’heure actuelle, seules les normes CHAdeMO et SAE J1772 « Combo prévoient une recharge rapide. Parallèlement, le constructeur Tesla utilise un système de recharge rapide en DC réservé aux voitures de sa marque et appelé « Supercharger ». Les bornes de recharge sont adaptées à leurs usages. Différents types de bornes existent donc pour différents types d’implantations et d’usage. [4] a) Temps de recharge d’une batterie de 16 kWh complètement déchargée, à la puissance de charge utile. b) Temps de recharge à 80% de la pleine charge, soit 12 kWh. La recharge rapide ne peut être soutenue jusqu’à la pleine charge. 2.1Les trois niveaux de recharges les plus utilisés sont caractérisés par :  Charge de niveau 1 : méthode de recharge AC la plus lente : Tableau I-1 les Niveaux de recharge [4]
  • 23. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 21 | 115 IMNM ENERGY Tous les VE sont équipés d’un chargeur AC/DC embarqué de niveau 1 qu’il suffit de brancher à une prise de courant ordinaire (Une prise CSA 5-20R (dérivation de 20 A) est requise si celle-ci est réservée à la recharge de VE). La recharge de niveau 1 ne nécessite pas de borne de recharge à proprement parler. Elle exige un câble de charge de niveau 1 (CSA 5-15R). [4]  Charge de niveau 2 : méthode de recharge AC plus rapide que le niveau 1 : Ce niveau se base également sur l’emploi du chargeur AC/DC embarqué dans le VE mais conçu pour des puissances plus élevées. Tesla et Renault offrent, par exemple, des chargeurs embarqués de 10 à 20 kW et de 22 à 43 kW, respectivement. A savoir que la durée de recharge ne dépend pas uniquement des caractéristiques du chargeur mais également de la puissance de la borne La recharge de niveau 2 nécessite une borne de recharge fixe alimentée par un circuit de dérivation distinct à 208 ou à 240 V. Tous les véhicules électriques vendus en Amérique du Nord intègrent un socle de recharge SAE J1772(Figure I-5) (Figure I-6), à l’exception des Tesla qui nécessitent un adaptateur. [4] Dispositif de retenue(LOCQUET) Broches Prise mobile Figure I-3.Prise mobile J1772 et J1772 « Combo » [4] Figure I-1 : socle de prise CSA 5-15R Figure I-2 prise CSA 5-15R
  • 24. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 22 | 115 IMNM ENERGY  Charge de niveau 3 : charge rapide en DC avec chargeur externe au VE. Les principales différences que présente la recharge en DC par rapport à la recharge AC sont l’utilisation d’un chargeur dans la borne au lieu du convertisseur embarqué dans le VE et la puissance de recharge supérieure. La borne fait passer un courant continu directement dans la batterie du véhicule et doit donc adapter la tension et l’intensité du courant de charge aux Caractéristiques propres du VE. La recharge rapide en DC est encadrée par les normes nord-américaine SAE J1772 « Combo » et japonaise JEVS G105-1993. Les bornes de recharge rapide en DC sont habituellement compatibles avec ces deux normes. Tous les constructeurs automobiles adhèrent à l’une de ces normes, à l’exception de Tesla qui a mis au point une borne plus performante, mais qui offre des adaptateurs CHAdeMO (Figure I-6) sur demande. [4] La configuration de la prise mobile et du socle de recharge du VE (qui forment ensemble le connecteur) ainsi que le protocole de communications entre le VE et la borne diffèrent selon la norme, mais les principes sont les mêmes. Par exemple, les deux types de connecteur sont équipés de deux broches de puissance (positive et négative), d’une broche de continuité des masses, d’une broche de détection de connexion et d’une broche de communication. [4] La puissance de recharge étant gérée par un appareil externe, celui-ci doit prendre en compte certains paramètres de la batterie installée dans la voiture (état de charge, état de santé, niveau de tension, etc.). Le protocole de communications régit le partage de données telles que les plages de tension et le courant admissible dans la batterie, et le chargeur incorporé à la borne suit les valeurs de consigne de tension et de courant provenant du VE. [4] Broche d’alimentation CA Broche de communication Broche de détection de connexion Socle de recharge Broche de continuité de Masse Broche de recharger de faible puissance Broche de communication Broche de détection de connexion Prise j1772 Combo Broche de recharger de Grand puissance Figure I-4 Socle de recharge J1772 et J1772 « Combo » [4] Figure I-5 Prise et socle CHAdeMO [4]
  • 25. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 23 | 115 IMNM ENERGY La puissance maximale de recharge prévue par la norme CHAdeMO est de 62 kW, soit 125 A à 500 V en DC, tandis que la norme J1772 « Combo » prévoit une puissance maximale de 100 k W, soit 200 A à 500 V. En pratique, très peu de batteries atteignent les 500 V et les bornes de recharge combinent habituellement les deux connecteurs normalisés et limitent la puissance nominale à 50 kW. Quant aux bornes « Supercharger » de Tesla, elles peuvent atteindre 120 kW, et le constructeur annonce des puissances encore plus élevées à venir. [4] La majorité des batteries de VE ont une tension nominale d’environ 350 V qui n’exploite pas le plein potentiel des bornes de recharge rapide. Tableau I-2 montre une équivalence entre les niveaux de recharge aux US et en Europe pour les différents niveaux de tension. Tableau I-3 Caractéristiques de recharge de certains VE et PHEV. Figure I-7 Prise d'un Supercharger de Tesla [4] Figure I-8 socle d'un Supercharger de Tesla [4]
  • 26. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 24 | 115 IMNM ENERGY Et par conséquence en distingue 3 model des bornes de chargement : Power Level Type Chargeur location Typical use Energy Supply Interface Power level Expected Charging Time Vehicle Technology Level 1 (Opportunity) 120 Vac (US) 230 Vac (EU) On-board 1-phase Charging at home or office Convenience outlet 1,4 kW (12A) 1,9 kW (20A) 4-11 hours 11-36 hours PHEVs (5-15 kWh) EVs (16-50 kWh) Level 2 (Primary) 120 Vac (US) 230 Vac (EU) On-board 1-or 3-phase Charging at private or public outlets Dedicated EVSE 4 KW (17A) 8kW (32 A) 19,2 kW (80A) 1-4 hours 2-6 hours 2-3 hours PHEVs (5-15 kWh) EVs (16-30 kWh) EVs (3-50 Kwh) Level 3 (Fast) 208-600 VAc or Vde) Off-board 3-phase Commercial analogous to a filling station Dedicated EVSE 50 kW 100k W 0,4-1 hour 0,2-0,5 hour EVs (20-50 kWh) Tableau I-3 Caractéristiques de recharge de certains VE et PHEV Figure I-9 MODEL DE CHARGEMENT 1 &2 Tableau I-2 équivalence entre les niveaux de recharge aux US et en Europe
  • 27. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 25 | 115 IMNM ENERGY Les modes 1 et 2 sont adaptés à des charges lentes et s’effectuent grâce à un cordon nomade, branché sur un socle de prise de courant alternatif 16 A. Le mode 3, en courant alternatif, monophasé et triphasé, permet à la fois la charge lente, normale et accélérée. Puisqu’il est adapté à la fois à une installation domestique ou publique. Le mode 4, branché en courant continu, permet une charge rapide. Ce mode de recharge est souvent disponible dans les lieux publics ou parkings. Les aspects purement techniques relatifs aux bornes de recharge sont présentés dans le guide technique pour la conception et l’aménagement des infrastructures de recharge des véhicules électriques et hybrides rechargeables. On distingue deux principaux types de bornes de recharges :  Les bornes pour recharge normale (3,7 kW) et accélérée (7kW à 22kW) qui délivrent un courant alternatif. En général l’utilisateur se branche sur ces bornes avec son propre câble « nomade ».  Les bornes de recharge rapide (43 kW en courant alternatif ou 50 kW en courant continu). Ces bornes sont équipées de câbles que les utilisateurs branchent sur leurs véhicules. [5] Figure I-10 MODEL DE CHARGEMENT 3 Figure I-11 MODEL DE CHARGEMENT 4
  • 28. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 26 | 115 IMNM ENERGY Ces deux principaux types de bornes ne présagent pas du même usage : Les bornes de recharge normale (3,7 kW) ou accélérée (qui permettent de regagner plus de 100 km par heure de recharge) sont envisagées dans les zones résidentielles, en association avec une place de stationnement. En effet ce type de recharge nécessite un arrêt du véhicule à proximité de la borne pendant un temps relativement long. Ce type de borne peut être envisagé dans les zones d’emploi bénéficiant de places de parking pour permettre une recharge sur les horaires de travail. La recharge accélérée peut également être envisagée dans les zones commerciales. [5] La recharge rapide permet d’éviter aux véhicules un effet ventouse sur les places associées aux bornes. Ce type de recharge permet de regagner une part importante de l’autonomie du véhicule en 30 minutes. Il est alors recommandé de pratiquer une tarification au temps passé et non pas à la recharge. L’objectif de ce type de recharge est de permettre d’effectuer des trajets plus longs que l'autonomie du véhicule (en général cette recharge complémentaire permet d’assurer le trajet de bout en bout sur des voyages exceptionnels). Ce type de recharge s’envisage sur les lieux de passage (aires d’autoroute, voirie rapide, …) [5] Tableau I-4 les principaux types de bornes et leur domaine de pertinence
  • 29. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 27 | 115 IMNM ENERGY Les différents types de recharge induisent une infrastructure différente et un branchement particulier. Le tableau ci-dessous (Tableau I-7) représente les types d’alimentation, tension, courant et durée moyenne de charge pour reprendre 100km d’autonomie à partir de chaque type de recharge. [4] Tableau I-5 Les caractéristiques techniques des différents types de recharge Tableau I-6 Durées et puissances de recharge pour une batterie 22 kWh
  • 30. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 28 | 115 IMNM ENERGY 2.2 Les prises et connecteurs pour la recharge : Les prises et connecteurs pour la recharge : Plusieurs types de prise et raccordements existent et répondent à des types de charge spécifiques. Si la tendance est à l’harmonisation des standards, il est utile ici de rappeler les différentes interfaces existantes Tableau I-7 Les caractéristiques des prises de recharge existantes
  • 31. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 29 | 115 IMNM ENERGY Pour une charge normale (ou accélérée), il est recommandé d’installer au minimum deux types de socle de prise pour chaque point de charge d’une borne : Un type E (pour la prise E/F, socle de prise domestique usuelle) qui permet de répondre aux besoins de charge des véhicules d’ancienne génération, des VAE, de certains hybrides rechargeables, …) Un type 2 (ou 2S8) qui est le type de prise retenu au niveau européen9. Le type 2S permet de répondre à la réglementation française qui impose la présence d’un obturateur pour un usage dans un environnement domestique ou dans les parkings d’entreprise. Pour les prises situées sur la voirie publique, le socle de type 2 est conforme à la réglementation. [5] Pour une charge rapide, il est recommandé d’installer plusieurs câbles attachés à la borne pour proposer une solution compatible avec le plus grand nombre de véhicules :  Un câble pour courant alternatif (AC) avec un connecteur de type 2  Un câble pour courant continu avec un connecteur de type CHAdeMO10  Un câble pour courant continu avec un connecteur de type Combo211 Figure I-12 Les prises constituant une charge rapide : Type 2, Type CHAdeMO, Combo
  • 32. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 30 | 115 IMNM ENERGY I.3 Caractéristique des quelque Bornes de recharge rapide : o Borne de recharge rapide STATION - KEYWATT 24 kW [6]  Vue d’ensemble :  Charge les VE en 1h (en moyenne)  Fournit une puissance réelle de 22/24 kW à tous les types de VE  Charge AC & DC simultanée (version Tri-Standard)  Design compact sans ventilation arrière pour installation facile  Frais d’abonnement énergétique faibles  Conçue pour la ville (PMR, indicateurs lumineux, surface réduite)  Système de refroidissement sans filtre à air  Design robuste en inox  Conçue pour utilisation extérieure (IP55 / IK10)  Compatible OCPP1.6 pour une supervision à distance  Double modem pour Opération & Maintenance  Porte avant et menu utilisateur personnalisables  Matériel compatible Advenir Recharge 150Km En 1Heur
  • 33. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 31 | 115 IMNM ENERGY BORNE DE RECHARGE DC Universelle, compacte, charge simultanée AC/DC
  • 34. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 32 | 115 IMNM ENERGY I.4 Protocoles de charge disponibles : I.5 Caractéristiques Avec une puissance délivrée de 22 kW (AC) ou de 24 kW (DC), la Station KEYWATT 24 chargera tous les véhicules électriques du marché en une heure en moyenne, quel que soit leur protocole. Deux points de charge sont disponibles grâce à la charge simultanée. Compatible PMR, adossable à un mur, avec une surface au sol réduite, la Station KEYWATT 24 est la solution idéale pour doter les centres commerciaux, restaurants, parkings ou espaces publics de points universels de charge rapide. Via la connexion OCPP1.6, les mises à jour, la supervision, l’opération et l’ajustement en temps réel des paramètres peuvent être effectués à distance pour une utilisation
  • 35. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 33 | 115 IMNM ENERGY  Borne de recharge rapide WALLBOX - KEYWATT 24 kW [7] Recharge 150Km En 1Heur
  • 36. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 34 | 115 IMNM ENERGY
  • 37. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 35 | 115 IMNM ENERGY
  • 38. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 36 | 115 IMNM ENERGY  Borne de recharge rapide STATION - KEYWATT 50 kW [8] BORNE DE RECHARGE DC Universelle, compacte, charge simultanée AC/DC RECHARGE 150 KM EN 30 MN
  • 39. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 37 | 115 IMNM ENERGY
  • 40. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 38 | 115 IMNM ENERGY
  • 41. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 39 | 115 IMNM ENERGY I.6 Les bornes du rechargement existant au Maroc : Figure I-13 carte des borne de chargement électrique au Maroc ev-box Charging Station Borne de recharge de véhicules électriques Rabat Type 2·22.0 kW ev-box Charging Station Borne de recharge de véhicules électriques Mediouna · Type 2·22.0 kW
  • 42. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 40 | 115 IMNM ENERGY Electric Vehicle Charging Station Borne de recharge de véhicules électriques Casablanca • CHAdeMO·50.0 kW • CCS·50.0 kW • Type 2·22.0 kw Electric Vehicle Charging Station Borne de recharge de véhicules électriques Settat Tesla·9000.0 kW Electric Vehicle Charging Station Borne de recharge de véhicules électriques Rabat • CHAdeMO·50.0 kW • CCS·50.0 kW • Type 2·43.0 kW EV-Box Charging Station Borne de recharge de véhicules électriques Casablanca Type 2·22.0 kW Tesla Supercharger Borne de recharge de véhicules électriques Témara • CHAdeMO·50.0 kW • CCS·50.0 kW • Type 2·22.0 kW EV-Box Charging Station Borne de recharge de véhicules électriques Azrou · Type 2·11.0 kW EV-Box Charging Station Borne de recharge de véhicules électriques Casablanca · Type 2·22.0 kW Electric Vehicle Charging Station Borne de recharge de véhicules électriques Khouribga Type 2 Les puissances utiles par les déférentes station :9000kw/50KW/43KW/22KW/11KW Les protocoles de chargement utiliser : CHAdeMO/CCS/TYPE2
  • 43. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 41 | 115 IMNM ENERGY I.7 Consommation réelle du EV et comparatif : La consommation moyenne d’une voiture électrique au Maroc est fixée à 10 KwH pour chaque 100km. Ainsi, le temps de recharge varie entre une demi-heure et 24h selon différents critères, principalement la force de la batterie. Selon l’Office National de l’Electricité et de l’Eau Potable (ONEE), voici les tarifs pour une utilisation domestique : [9] En comparaison avec les voitures à énergie fossile (Diesel et Essence), voici les tarifs de consommation des véhicules verts : Figure I-14 tarife de vent d'électricité d'après l'ONEE Tableau I-8 la différence entre les véhicule a énergie fossile et énergie électrique [9]
  • 44. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 42 | 115 IMNM ENERGY I.8 La vitesse de chargement des batteries : Toutes les voitures électriques ne sont pas égales face au chargement. Tout dépend du type de batterie choisi par le constructeur automobile ! Ainsi, Volkswagen n’autorise qu’un gain maximum de 16 km d’autonomie par heure de charge. Chez Nissan et BMW, on peut compter sur 40 km. Enfin, Smart, renault et tesla approchent tous trois les 100 km d’autonomie par heure de charge. Ce sont évidemment des chiffres maximums. Le gain réel d’autonomie dépendra du câble ou de la borne de recharge utilisé. I.9 Fonctionnement de rechargement : Une batterie de voiture fonctionne avec du courant continu (DC). Le réseau électrique délivre du courant alternatif (AC). Pour permettre la recharge, il faut donc, dans la voiture un transformateur qui change l’alternatif en continu. C’est ce transformateur qui est l’élément limitatif du système de chargement. Sa puissance détermine la rapidité du chargement. Moins il est puissant, plus il faudra de temps pour charger le véhicule. Nous verrons plus loin que les bornes de chargement rapide (les « fast chargers ») permettent d’éviter l’utilisation du transformateur et donc de charger plus vite. Mais ce n’est pas possible pour toutes les marques. Figure I-15 chargement AC/DC
  • 45. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 43 | 115 IMNM ENERGY I.10 La différence entre les marques des véhicules : Parce qu’elles ont chacune des priorités commerciales et techniques différentes Volkswagen a fait le choix d’un système simple qui fonctionne sur toutes les prises électriques. La puissance du transformateur de ses voitures est de 3,7 kW et autorise un gain d’autonomie maximum de 16 km par heure de recharge. Quand on sait qu’actuellement l’autonomie des voitures ne dépasse pas les 200 km (sauf chez Tesla), il faut donc environ 10 heures pour recharger sa VW électrique si tant est que la batterie soit vide.Bref, vous pouvez parfaitement la charger pendant votre nuit de sommeil! [10] Nissan et BMW ont posé un choix intermédiaire. Le transformateur présente une puissance de 7 kW et permet un gain d’autonomie de 40 km par heure de recharge. La puissance est le produit du voltage par l’ampérage. Si votre réseau électrique propose du 32 ampère en monophasé la recharge sera effectivement de 40 km par heure. S’il n’offre que 16 ampères, la vitesse de chargement tombera au niveau de celle de VW (16 km/h) [10] Avec la Zoé, renault a choisi de ne pas autoriser le chargement direct en « by_passant » le transformateur. Mais ce dernier présente une puissance de 22 kW et permet un gain d’autonomie de 120 km maximum en une heure ! Le seul défaut provient de la complexité du réseau électrique belge. La Zoé demande du monophasé avec un neutre. Ce qui n’est pas le cas partout chez nous. Ceci explique pourquoi à certains endroits, il n’est pas possible de charger cette voiture. Renault a trouvé la solution en installant un transformateur d’isolement qui crée le neutre [10] Avec son énorme batterie de 80 kW, tesla ne peut évidemment pas se contenter d’un transformateur de 3,7 kW. Le chargement rapide est une obligation pour la marque et s’équiper d’une borne compatible et adaptée est nécessaire [10]
  • 46. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 44 | 115 IMNM ENERGY I.11 Les différentes voitures électriques avec leurs autonomies et capacités de batterie : [10] Model Puissance KWh Autonomie Km BMW i3 22 300 Citroën C Zero 16 150 Citroën Berlingo 22.5 170 Ford Focus BEV 23 160 Kia Soul EV 27 200 Mercedes Classe B E-Drive 28 200 Mercedes Vito E-cell 36 130 Mitsubishi i- MiEV 16 160 Nissan LEaF 24 200
  • 47. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 45 | 115 IMNM ENERGY Nissan LEaF acenta 30 250 Nissan e-NV200 24 170 Peugeot iOn 14.5 150 Peugeot Prtner 22.5 170 Renault Kangoo ZE et Maxi ZE 22 170 Renault Zoe ZE40 Disponibilité : janvier 2017 41 400 Renault Twizy 7 100 a 120 Smart Electric Drive Disponibilité : janvier 2017 20 150 Tesla Model S 90/100 500/600
  • 48. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 46 | 115 IMNM ENERGY Tesla Model X 90 500 VW e-Up! 18.7 130 a 150 VW e-Golf 24.2 190 Remarque : Moyenne de puissance de tous ces models : 30KWH & Moyenne d’autonomie :224 KM, D’après L’ONEE La consommation moyenne d’une voiture électrique au Maroc est fixée à 10 KwH pour chaque 100km et 1,2467DH/KWH(HN)&2,24414DH/KWH(HP). On peut dire d’après ces calcules la consommation d’une voiture électrique est entre 13,5 kwh et 10 kwh pour chaque 100 km on prendre au compte que tous ces model existe au Maroc. 13,5KWH × 1,2467DH = 16,83045DH pour 100km d’autonomie (HN) 13,5 KWH × 2,2441DH = 30,1DH pour 100km d’autonomie (HP) si on utilisé la Borne de recharge rapide STATION - KEYWATT 50 kW pour le rechargement complet On a 150km/30min Alors 100km/20min (moyenne) 𝟏𝟎𝟎 × 𝟑𝟎 𝟐𝟒𝟒 = 𝟏𝟑. 𝟓 𝑲𝑾𝑯 ≠ 𝟏𝟎 𝑲𝑾𝑯
  • 49. Etude générale sur les bornes électriques et les véhicules électrique. P a g e 47 | 115 IMNM ENERGY I.12 Conclusion : Une borne de recharge se présente généralement sous la forme d’un appareil fixe raccordé directement à un tableau de distribution électrique ou, parfois, branché sur une prise de courant. La borne comprend un ou plusieurs câbles de charge munis d’une prise mobile qui rappelle un pistolet à essence et s’utilise d’une manière analogue : il suffit de la brancher au socle de recharge du VE pour recharger la batterie. La borne est équipée de voyants qui indiquent si le VE est branché et s’il est en recharge. Elle peut aussi comprendre un bouton qui commande ou arrête la recharge. Certaines bornes intègrent des fonctionnalités additionnelles : compteur d’énergie fournie, système de paiement électronique, contrôle d’accès par carte, accès Internet, etc. On est distingués 3 type principaux : lent(1.4KW/1.9KW) et allant à 12H de rechargement, accélérer(7.2KW/19.2KW) allant à 3h de rechargement et rapide(50/150KW) allant à 20min de rechargement et chaque type de rechargement ont une technologie spécifique de prise et de socle. Au Maroc on trouve des bornes me la plus par sont des bornes accélérer est par rapide utilisant des prises de type 2 et CCS et CHadeMo et supercharger. Pour la sécurité des utilisateurs, les bornes de recharge intègrent un dispositif de surveillance de courants de fuites qui réduit les risques d’électrisation. Par ailleurs, l’utilisateur n’est pas exposé à des tensions ou à des courants dangereux, puisque les broches de la prise mobile ne sont mises sous tension qu’une fois celle-ci soit correctement insérée dans le socle de recharge du VE et une fois la communication établie entre le véhicule et la borne de recharge. En outre, le connecteur est muni de joints d’étanchéité qui protègent les éléments sous tension des intempéries. Enfin, un dispositif supplémentaire empêche tout débranchement accidentel par traction sur le câble. Le raccordement de ces bornes est complété par un raccordement au réseau, ce qui permet de générer plus d'électricité pour répondre aux besoins des utilisateurs, il est donc nécessaire d'installer un nouveau réseau pour alimenter la borne de recharge. Une solution est proposée : au lieu de brancher des bornes, vous pouvez installer des panneaux solaires actuels pour les alimenter ; Mais le problème est que la borne de recharge consomme beaucoup d'énergie. Par exemple, une borne de recharge KEYWAAT rapide consomme 53,5KW de puissance absorbe. Et pour bien installer des panneaux solaires on est besoin de savoir des normes importantes comme Géométrie terre-soleil, Le rayonnement solaire ,et les différents type des panneaux solaire …,pour cela dans le chapitre 2 ,nous allons abordé les norme importante pour les énergie solaire .
  • 50. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 48 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE.II: Généralité sur l’énergie solaire
  • 51. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 49 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE II. II.1 Introduction L’énergie solaire est une énergie inépuisable et gratuite. L’exploitation de l’énergie solaire a peu d’impacts sur l’environnement et entre donc dans la panoplie des solutions pour lutter contre le changement climatique. Les techniques pour capter directement une partie de cette énergie sont disponibles et en constante amélioration. Deux formes d’exploitations sont intéressantes : le solaire photovoltaïque pour créer de l’électricité et le solaire thermique pour chauffer l’eau. II.2 Géométrie terre-soleil  Latitude φ : C’est l’angle que fait le plan de l’équateur avec la direction reliant le centre de la terre à l’hémisphère sud.  Longitude : C’est l’angle que fait le méridien local passant par le point considéré avec le méridien d’origine passant par la ville de Greenwich. Sa valeur est positive à l’ouest et négative à l’est du méridien origine.  Méridien : Grand cercle de la terre passant par les pôles. Tous les points d’un même méridien ont évidemment la même longitude ; le méridien pris pour origine (0°) des longitudes est celui de Greenwich. Le plan méridien en un lieu est déterminé par ce lieu et par l’axe des pôles ; sa trace au sol est parfois dénommée méridienne [12]. Figure II-1 Définition des coordonnées terrestres d’un lieu donné
  • 52. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 50 | 115 IMNM ENERGY  Déclinaison : C’est l’angle formé par le vecteur Soleil-Terre avec le plan équatorial. Elle est due à l’inclinaison de l’axe des pôles terrestre par rapport au plan écliptique, ce qui est traduit par les différentes saisons. Elle varie au cours de l’année entre -23,27° et +23,27°. Elle est nulle aux équinoxes de printemps (21 mars) et d’automne (23 septembre), et maximale aux solstices d’été (22 juin) et d’hiver (22 décembre). La variation journalière de la déclinaison ߜ est d’environ de 0,5°. Elle est calculée par une équation simple approximative [13]: N ; est le nombre de jours de l’année comptés à partir du 1er janvier, il varie de 1 à 365 ou 366 selon l’année. 2.1Azimut α C’est l’angle compris entre le méridien du lieu et le plan vertical passant par le soleil, l’azimut nul ne correspond à la direction sud dans l’hémisphère nord et la direction nord dans l’hémisphère sud. L’orientation Est correspond à l’azimut α = -90°, et l’orientation Ouest à α = + 90°. 2.2 La hauteur angulaire du soleil h C’est l’angle formé par le plan horizontal du lieu d’observation avec la direction du soleil. Cette hauteur durant le jour peut varier de 0° (soleil à l’horizon) à 90° (soleil au zénith). La hauteur angulaire du soleil h est alors donnée par la formule [4] : Sinℎ=sin(φ)×sin(δ)+cos(φ)×cos (δ)×cos (ω) Equation II—2 Figure II-2 Représentation de la déclinaison et de l’azimut Equation II—1
  • 53. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 51 | 115 IMNM ENERGY Où : o φ : Latitude du lieu ; o δ : La déclinaison du soleil ; o ω : L’angle horaire du soleil. 2.3 Angle horaire du soleil et angle horaire du soleil à son coucher : L’angle horaire solaire est le déplacement angulaire du soleil autour de l’axe polaire, dans sa course d’est en ouest, par rapport au méridien local. La valeur de l’angle horaire est nulle au midi solaire, négative le matin, positive en après-midi et augmente de 15° par heure (un tour de 360° en 24 heures). Ainsi, à 7 h 00 du matin (heure solaire), l’angle horaire du soleil vaut –75° (7 h 00 du matin est 5 h avant midi; cinq fois 15º égal 75º, avec un signe négatif pour signifier que c’est le matin) [12]. L’angle horaire du soleil à son coucher ωs est l’angle horaire solaire correspondant à l’heure où le soleil se couche. Il est donné par l’équation suivante : II.3 Le rayonnement solaire : Le soleil est une étoile parmi tant d’autres. Il a un diamètre de 1390000 km, soit environ 50 fois celui de la terre. Il est composé à 80% d’hydrogène, 19% d’hélium et 1% d’un mélange de 100 éléments, soit pratiquement tous les éléments chimiques connus depuis que Langevin et Perrin, s’appuyant sur la théorie de la relativité d’Einstein, ont émis l’idée il y a une soixantaine d’années que c’est l’énergie de fusion nucléaire qui fournit au soleil sa puissance, il est aujourd’hui admis que le soleil est une bombe thermonucléaire hydrogène –hélium transformant chaque seconde 564 millions de tonnes d’hydrogène en 560 millions de tonnes d’hélium; la réaction se faisant dans son noyau à la température d’environ 25 millions de degrés Celsius. Ainsi, à chaque seconde, le soleil est allégé de 4 millions de tonnes dispersées sous forme de rayonnement [14]. 3.1 Rayonnement extraterrestre Avant d’atteindre le sol, le rayonnement solaire est atténué par l’atmosphère terrestre et les nuages. Equation II—3 Figure II-3Représentation de la masse d’aire
  • 54. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 52 | 115 IMNM ENERGY 3.2 Les différents composants du rayonnement solaire En traversant l’atmosphère, le rayonnement solaire est absorbé et diffusé. Au sol on distingue plusieurs composantes :  Le rayonnement solaire direct : C’est le rayonnement reçu directement du soleil, sans diffusion.  Le rayonnement diffus : Il est constitué par la lumière diffusée par l’atmosphère (air, nébulosité, aérosols).  L’albédo : C’est la partie réfléchie par le sol. Il est déterminé à l’aide d’un appareil albédo mètre et dépend de l’environnement du site.  Le rayonnement solaire global : C’est la somme des différents rayonnements, on le mesure avec un pyranomètre.  La durée d’insolation : Le temps pendant lequel le rayonnement solaire direct est supérieur à un seuil de 120W/m² ; elle est exprimée en dixième d’heure. Figure II-4 Les différents composants du rayonnement solaire Figure II-5 représente l’ensoleillement annuel moyen en Afrique
  • 55. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 53 | 115 IMNM ENERGY 3.3 Spectre solaire : Le rayonnement électromagnétique est composé de « grains » de lumière appelés photons. L’énergie de chaque photon est directement liée à la longueur d’onde par la relation suivante : [17] Ou H est la constante de Planck, f est la fréquence, C’est la vitesse de la lumière et λ la Longueur d’onde. Le spectre du rayonnement extraterrestre correspond environ à l’émission d’un corps noir porté à 5800 K. Une courbe standard, compilée selon les données recueillies par les satellites, est désignée sous le nom de AM0. Sa distribution en énergie est répartie sous dessous. Ultraviolet UV 0.20 < λ < 0.38 mm 6.4% Visible 0.38 < λ < 0.78 mm 48.0% Infrarouge IR 0.78 < λ < 10 mm 45.6% Tableau II-1 Rayonnements solaire Equation II—4 Figure II-6 Spectre solaire hors atmosphère
  • 56. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 54 | 115 IMNM ENERGY II.4 Générateur PV : 4.1 Principe : La cellule photovoltaïque ou encore photopile est l’élément constitutif des modules photovoltaïques, elle est basée sur le phénomène physique appelé effet photovoltaïque (une conversion d’énergie lumineuse (solaire) en énergie électrique) qui consiste à engendrer une force électromotrice lorsque la surface de cette cellule est exposée à la lumière. La tension générée peut varier entre 0.3 V à 0.7 V en fonction du matériau utilisé et de sa disposition ainsi que la température de la cellule et du vieillissement de la cellule. L’effet photovoltaïque est une des propriétés électriques des semi-conducteurs. [18]  Jonction PN : Une jonction P-N est créé par la mise en contact d’un semi-conducteur dopé N (donneur d’électron) et d’un semi-conducteur dopé P (donneur de trous). L’interface entre ces deux régions s’appelle une jonction. [19] Pour réaliser des cellules photovoltaïques, il existe trois configurations de jonctions :  Une jonction PN (homo jonction ; les deux régions sont constituées d’un même matériau semi-conducteur, du silicium dans la majorité des cas).  Une hétérojonction (jonction entre deux semi-conducteurs différents).  Une jonction métal-semi-conducteur. Dans ces trois configurations, les phénomènes physiques intervenant dans le fonctionnement des cellules photovoltaïque sont similaires. Les électrons de la jonction se déplacent vers la région P et les trous vers la région N. il ne reste que des atomes ionisés fixes. Cette zone (dite de déplétion) de porteurs libre est appelée (zone de charge d’espace) créant un champ électrique. En dehors, le champ électrique est nul. Dans une homo-jonction à l’équilibre thermodynamique, à la frontière des deux régions, il s’est formé pendant le processus de déplétion, une barrière de potentiel VD (tension de diffusion). [5] Avec : VD (V) : tension de diffusion sur une jonction. T (K°) : température absolue du cristal. ND (Cm-3 ) : concentration des donneurs. NA (Cm-3 ) : concentration des trous. ni 2 (Cm-3 ) : concentration intrinsèque. Q = 1.602.10-19 C : charge élémentaire. K = 1.380662 10-23 j.K-1 : constante de Boltzmann. Equation II—5
  • 57. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 55 | 115 IMNM ENERGY  Cellule PV : Les cellules solaires photovoltaïques sont souvent des jonctions dissymétriques, c’est- à- dire qu’un dopage est plus fort que l’autre. Dans ce cas, la zone de charge d’espace se trouve pratiquement dans la région la plus faiblement dopé. [5]  Production d’électricité : La cellule solaire est le lieu où la conversion d’énergie lumineuse en énergie électrique se produit. La puissance électrique résultant de cette conversion dépend du flux et de la répartition spectrale de l’énergie spectrale. Dans une cellule photovoltaïque basée sur une jonction PN une excitation lumineuse crée, aux alentours de la jonction, des paires électrons-trou qui se déplacent sous l’influence du champ électrique de la jonction. [5] 4.2 Le fonctionnement d’une cellule photovoltaïque : La naissance d’une différence de potentiel lorsque les porteurs de charges sont créés dans les environs de la jonction par excitation lumineuse, permet à la cellule de fonctionner comme un générateur électrique quand les deux faces de la cellule sont électriquement reliées à une charge. [5] Figure II-7 Principe de la conversion photon-électron, système à deux niveaux d’énergie
  • 58. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 56 | 115 IMNM ENERGY 4.3 Schéma équivalent : 4.4 Les différentes technologies des cellules : Il existe un grand nombre de technologie mettant en œuvre l’effet photovoltaïque. La grande majorité est encore en phase de recherche. Les principales technologies industrialisées en quantité à ce jour sont :  Le silicium cristallin.  Le silicium en couche mince. 4.5 Le silicium cristallin : Il existe deux types de cellule à base de silicium cristallin :  Les cellules de type Mono-cristallin : Du silicium à l’état brut est fondu pour crée un barreau. Lorsque le refroidissement du silicium est lent et maitrisé, on obtient un mono-cristal. Un wafer (tranche de silicium) est alors découpé dans le barreau de silicium. Après divers traitement (traitement de surface à l’acide, dopage et création de la jonction P-N, dépôt de couche antireflet, pose des collecteurs) le wafer devient cellule. BP Solar fabrique ses cellules mono-cristallines à partir d’une technologie innovante appelée SATURN. Le principe consiste à intégrer les grilles de collecte d’électron dans l’épaisseur de la cellule (gravure laser). Figure II-9 Silicium monocristallin Figure II-8 Production d’électricité par la séparation électron-trou
  • 59. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 57 | 115 IMNM ENERGY Avantage  Bon ratio Wc/m2 (environ 150 Wc/m2 ).  Nombre de fabricants élevé. Inconvénient  Coût élevé.  Rendement faible sous un faible éclairement.   Les cellules de type poly-cristallines Le wafer est scié dans un barreau de silicium dont le refroidissement forcé a créé une structure poly-cristalline. Avantage  Cellule carrée (à coins arrondis dans le cas du Silicium monocristallin).  Permettant un meilleur foisonnement dans un module.  Moins chère qu’une cellule monocristalline. Inconvénient  Ratio Wc/m² moins bon que pour le monocristallin (environ 100 Wc/m2).  Rendement faible sous un faible éclairement. 4.6 Le silicium en couche mince : La technologie (couche mince) désigne un type de cellules (ou module) obtenu par diffusion d’une couche mince de silicium amorphe sur un substrat (verre). Plusieurs technologies (fonction de l’alliage utilisé) sont industrialisées à ce jour. Figure II-10 Silicium Polycristallin Figure II-11 La structure du silicium cristallin
  • 60. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 58 | 115 IMNM ENERGY  Avantage  Fonctionne avec un éclairement faible ou diffus (même par temps couvert).  Un peu moins chère que les autres technologies.  Intégration sur supports souples ou rigides.  Inconvénient  -Nécessité de couvrir des surfaces plus importantes que lors de l’utilisation de silicium cristallin (ratio Wc/m² plus faible, environ 60 Wc/m2).  -performances qui diminuent avec le temps (environ 7%). II.5 Spécification du générateur photovoltaïque : La caractéristique fondamentale du générateur photovoltaïque donnée pour un éclairement et une température donnée, n’impose ni le courant ni la tension de fonctionnement seule la courbe (I.14) est fixée. C’est la valeur de la charge aux bornes du générateur qui va déterminer le point de fonctionnement du système photovoltaïque. La figure (I.14), représente les trois zones essentielles :  La zone (1) : ou le courant reste constant quelle que soit la tension, pour cette région, le générateur photovoltaïque fonctionne comme un générateur de courant.  La zone (2) : correspondant au coude de la caractéristique, la région intermédiaire entre les deux zones précédentes, représente la région préférée pour le fonctionnement du générateur, ou le point optimal (caractérisé par une puissance maximale) peut être déterminé. Figure II-12 Silicium amorphe Figure II-13 Structure en coupe, module couche mince
  • 61. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 59 | 115 IMNM ENERGY  La zone (3) : qui se distingue par une variation de courant correspondant à une tension presque constante, dans ce cas le générateur est assimilable à un générateur de tension. Figure II-14 Les différentes zones de la caractéristique. 5.1 Le facteur de forme Avec : Pm : La puissance électrique maximale ; Voc : Tension en circuit-ouvert ; Icc : Courant de court-circuit. 5.2 Calcul du rendement : Le rendement énergétique d’une cellule est défini par le rapport entre la puissance électrique maximale et la puissance du rayonnement solaire qui arrive sur la cellule photovoltaïque. Avec :  E : Eclairement (W/m2) ;  S a : surface active de la cellule (m2) ;  Pm : puissance maximale mesurée dans les conditions de référence (STC : Standard Test Condition), c’est-à-dire sous l’ensoleillement de 1 000 W/m², spectre AM 1.5 et à la température de 25°C. Equation II—6 Equation II—7
  • 62. CHAPITRE II. Généralité sur l’énergie solaire P a g e 60 | 115 IMNM ENERGY 5.3 Association des modules : II.6 Le rendement des cellules : II.7 Conclusion : Dans ce chapitre, nous avons présentés quelques notions sur le rayonnement solaire et les différents paramètres intervenant dans les calculs. Nous avons décrit le principe de fonctionnement d’une cellule PV et les technologies de fabrication utilisées. Nous avons abordé la constitution du générateur photovoltaïque BP-375, dont la modélisation sera présentée dans le troisième chapitre. Technologie Rendement typique Rendement maximum obtenu (laboratoire) Mono-cristallin 12-15% 24% Polycristallin 11-14% 18.6% Couche mince 6-7% 12.7% Tableau II-2 Le rendement des cellules Figure II-15 Association des modules 12 V CC 24 V CC 48 V CC
  • 63. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 61 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE.III: Générateur PV : modélisation et simulation CHAPITRE.III:
  • 64. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 62 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE III. IV.1 Introduction : Le mot (photovoltaïque) vient du mot grec (photos) qui signifie lumière et de (volta) du nom du physicien italien qui, en 1800, découvrit la pile électrique. Mais c’est le savant français Antoine Becquerel, en 1839 à mit en évidence cette conversion particulière de l’énergie : La variation de la conductivité d’un matériau sous l’effet de la lumière. IV.2 Calcul de la puissance à la sortie du module 2.1 Première approche : Le modèle d’essai présenté ci-dessous permet de calculer la puissance maximale fournie par le module, en utilisant la température et l’éclairement solaire incident. Ce modèle a été élaboré et validé expérimentalement par Lu Lin en 2004. Avec : Pm : Puissance maximale produite (W). a, b, c et d sont des constant positive qui peuvent être connue expérimentalement . Tc : Température de la cellule, qui varie en fonction de l’éclairement et de la température ambiante, selon la relation linéaire suivante (II.2). Avec :  Ta : Température ambiante (K);  NOCT : Température nominale de fonctionnement de la cellule solaire (NOMINAL OPERATING CELL TEMPERATURE). Elle est définie comme étant la température de la cellule, si le module est soumis sous certaines conditions comme l’éclairement solaire (800 W/m2), la distribution spectrale (AM 1.5), la température ambiante (20 °C) et la vitesse de vent (> 1m/s) .  G : Eclairement solaire incident sur un plan incliné (W/m2 ). 2.2 Deuxième approche La puissance produite du générateur photovoltaïque peut être calculée à partir de l’équation suivante : Equation III—3 Pm =− (a×G+b)×Tେ+C×G III—1 III—2
  • 65. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 63 | 115 IMNM ENERGY Avec :  S : Surface du module photovoltaïque,  G : Eclairement solaire sur plan incliné (W/m2),  N : Nombre de modules constituant le champ photovoltaïque. Le rendement instantané est représenté par la relation suivante : Avec : η : Rendement de référence du module sous les conditions standards. Sachant que T = 25 °C, G = 1000 W/m2 et AM1.5 γ : Coefficient de température (°C) déterminé expérimentalement, il est défini comme étant la variation du rendement du module pour une variation de 1 °C de la température de la cellule. Les valeurs typiques de ce coefficient se situent entre 0.004 et 0.006 °C. L’intérêt de ce modèle réside dans sa simplicité et sa facilité de mise en œuvre à partir des caractéristiques techniques données par le constructeur dans les conditions standard (la puissance totale P, la tension en circuit ouvert Vco, le courant de court-circuit Icc et la surface du panneau). 2.3 Troisième approche : Ce modèle a été développé par Borowy et Salameh en 1996. Ce modèle est basé sur le circuit équivalent à une diode. Ce modèle fait usage des spécifications des modules photovoltaïques données par les fabricants. Donc il offre une façon très simple de connaître la puissance produite par les modules photovoltaïques. [20] IV.3 Modèle d’une cellule solaire : Dans ce travail on choisit le modèle à une diode, le schéma équivalent d’une cellule photovoltaïque comprend un générateur de courant qui modélise l’éclairement et une diode en parallèle qui modélise la jonction PN. Mais le schéma équivalent réel tient compte de l’effet résistif parasite dû à la fabrication, il est représenté sur le schéma équivalent par deux résistance. Equation III—4 Figure III-1 Schéma équivalent d'une cellule solaire réelle
  • 66. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 64 | 115 IMNM ENERGY Avec : Gi : Source de courant parfaite : D : Diode qui modélise la jonction PN : rsh : Résistance shunt qui prend en compte les fuites inévitables de courant qui intervient entre grille collectrice et le courant arrière des cellules : rs : Résistance série qui est due essentiellement à la résistance de contact des grilles collectrices avec la surface des cellules et la résistance du matériau constituant les cellules. Une cellule solaire est caractérisée par les paramètres fondamentaux suivants :  Courant de court-circuit (Isc) : c’est la grande valeur du courant générée par une cellule pour une tension nulle (Vpv = 0).  Tension en circuit ouvert (Voc) : Représente la tension aux bornes de la diode quand elle est traversée par le photo-courant Iph (Id =Iph) quand (Ipv =0). Elle reflète la tension de la cellule en absence de lumière, elle est exprimée mathématiquement par : Où : Avec  Vt : La tension thermique ;  Tc : La température absolue ;  m : Facteur d’idéalité, il est égal à 1 ;  K : Constante de Boltzmann (k = 1.38 1023 J / K) ;  e : Charge de l’électron (e = 1.6 10-19 ).  Point de puissance maximale (pmax) : est le point M (Vopt, Iopt) de la figure (II.2) ou la puissance dissipée dans la charge est maximale. Equation III—5 Vt = m k Tc / e Equation III—6 Equation III—7
  • 67. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 65 | 115 IMNM ENERGY  Rendement maximum : est le rapport entre la puissance maximale et la puissance à l’entrée de la cellule solaire.  G : L’irradiation qui représente la puissance lumineuse reçue par unité de surface (W/ m2).  A : Surface effective des cellules. Les conditions normalisées de test des panneaux solaires sont caractérisées par un rayonnement instantané de 1000 W / m2 d’une température ambiante de 25° C et d’un spectre AM de 1.5. AM représente l’air masse qui est l’épaisseur de l’atmosphère que la lumière doit pénétrer [16]. Ces conditions sont appelées STC (Standard Test Conditions) cela correspond à un ensoleillement assez fort. La figure III-2 présente la courbe courant-tension d’une photo génératrice avec les points importants qui le caractérise 3.1 Modélisation de la cellule solaire : De nombreux modèle mathématique de générateur PV, qui ont été développés, dont le but est l’obtention de la caractéristique courant-tension pour l’analyse et l’évaluation des performances des systèmes PV. Ces modèles différents entre eux par le nombre de paramètres pris en compte. Nous avons choisi un modèle simplifié avec cinq paramètres (Isc, Voc, Impp, Vmpp, rs), qui tient compte de la variation du courant et de la tension du panneau PV en fonction des conditions climatiques. Le courant (Ipv) de la cellule PV sous les conditions standard de fonctionnement est donné par (III—10) : Equation III—8 Figure III-3 Courbe courant – tension d’un photogénérateur Equation III—9
  • 68. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 66 | 115 IMNM ENERGY Avec :  Iph : Représente le photo-courant, il dépend de l’irradiation et de la température ;  Id : Courant de polarisation de la jonction PN ;  Irsh: Courant traversant la résistance shunt. L’expression du courant de la cellule solaire est donnée par : Tel que : k1 = 0.01175 Avec : Impp : Courant au point de puissance maximale appelé aussi courant optimum ; Vmpp : Tension au point de puissance maximale appelé aussi tension optimum ; Isc : Courant de court-circuit ; Voc : Tension en circuit-ouvert. Equation III—11 Equation III—15 Equation III—12 Equation III—13 Equation III—14
  • 69. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 67 | 115 IMNM ENERGY Il est à noter que l’équation (III.10) n’est applicable que pour un niveau d’insolation G et de température particuliers (G = 1000 W / m2, T = 25°C), relatif aux conditions standards de fonctionnement. Quand l’insolation et la température varient, les paramètres du Table III-1 changent suivant les équations suivantes : Avec : Gstc et G : Représente respectivement, le niveau d’insolation dans les conditions standards de fonctionnement et dans des conditions quelconques ; Tstc et Tc : Représente respectivement, la température dans les conditions standards de fonctionnement et dans des conditions quelconques. ΔTc : Représente la variation de la température ; ΔI : Représente la variation du courant par rapport à l’insolation et à la température ; ΔV : Représente la variation par rapport à l’insolation et à la température ; αsc : Représente un coefficient d’incrémentation du courant Isc quand la température de la surface augmente de un degré Celsius (A /°C), (sous les conditions standards de fonctionnement) ; βoc : Représente un coefficient d’incrémentation de la tension Voc quand la température de la surface augmente de un degré Celsius (A /°C), (sous les conditions standards de fonctionnement). αsc et βoc sont appelés coefficients de température. Les nouvelles valeurs de la tension et du courant PV sont données par : Les constructeurs des panneaux PV fournissent les paramètres du panneau (Impp, Vmpp, Isc, Voc) sous les conditions standard de fonctionnement, une insolation de 1000 W / m2 et une température de 25°C, AM 1.5). Le tableau (II-1) montre les données d’un panneau solaire de type BP Solar 375[17], qui sont utilisés pour la simulation du panneau PV. Equation III—18 Equation III—16 Equation III—17 Equation III—20 Equation III—19
  • 70. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 68 | 115 IMNM ENERGY Paramètres Valeurs Puissance maximale du panneau (Pmpp) 75W Courant au point de puissance maximale (Impp) 4.35A Tension au point de puissance maximale (Vmpp) 17.3V Courant de court-circuit (Isc) 4.75 A Tension en circuit-ouvert (Voc) 21.8 V Coefficient d’incrémentation du courant Isc (αsc) 3.8 mA / K Coefficient d’incrémentation de la tension Voc (βoc) -90 m V / K Tableau III-1 Paramètres d’un panneau solaire BP Solar 375 3.2 Simulation du panneau PV Pour valider ce modèle, nous l’avons simulé en effectuant un couplage direct du panneau PV à une charge capacitive et nous avons déterminé les caractéristiques Courant- Tension et puissance- Tension pour différent niveaux d’irradiation (G = 400, 600, 800, 1000W / m2) à température constante et pour différentes températures (Tc = 0, 25, 50, 75°C) à irradiation constante. Figure III-4 Schéma bloc de simulation du panneau PV, type BP-Solar 375.
  • 71. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 69 | 115 IMNM ENERGY 3.3 Caractéristiques simulées du panneau PV, type BP-Solar 375 : Les caractéristiques électriques d’un panneau PV varient en fonction de la température et de l’irradiation. La figure (III-6)et (III-7), montre les courbes caractéristiques Courant- Tension et Puissance-Tension d’un panneau solaire dans les conditions standard de fonctionnement. Figure III-6 Caractéristique Puissance-Tension simulée, G =1000W /m2 et T = 25°C. Figure III-5 Caractéristique Courant-Tension simulée, G =1000W /m2 et T = 25°C.
  • 72. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 70 | 115 IMNM ENERGY 3.4 Influence de la variation d’éclairement : Les caractéristiques électriques de la figure (III-8) et (III-9), montrent bien la variation du courant du panneau PV ainsi que la puissance en fonction de la tension pour différents niveaux d’éclairement. Figure III-7 Caractéristiques Courant-Tension simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation (G = 400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 25°C. Figure III-8 Caractéristiques Puissance-Tension, simulées du panneau PV pour différents niveaux d’irradiation (G = 400, 600, 800, 1000 W / m2) et Tc = 25°C.
  • 73. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 71 | 115 IMNM ENERGY 3.5 Influence da variation de la température Pour voir l’influence de la température, nous avons tracé les caractéristiques Courant- Tension et Puissance-Tension pour différentes valeurs de température pour un éclairement solaire constant. Figure III-9 Caractéristique Courant-Tension simulées du panneau PV pour une variation de température (Tc = 0, 25, 50, 75°C) et G = 1000 W / m2. Figure III-10 Caractéristique Puissance-Tension simulées du panneau PV pour une variation de température (Tc = 0, 25, 50, 75°C) et G = 1000 W / m2.
  • 74. CHAPITRE III Générateur PV : modélisation et simulation P a g e 72 | 115 IMNM ENERGY 3.6Groupements des panneaux PV Dans un groupement de panneaux connectés en parallèle, les panneaux sont soumis à ma même tension et la caractéristique résultante du groupement est obtenue par addition des courants à tension donnée. La caractéristique résultante obtenue en associant en parallèle Np = 02 panneaux de 75W afin d’obtenir une puissance de 150 W. La caractéristique résultante du groupement série est obtenue par addition des tensions à courant donnée et les résultats obtenue en associant en série Ns = 02 panneaux identiques. IV.4 Conclusion : A partir du modèle à une diode de la cellule photovoltaïque, le panneau solaire BP- Solar type 375 a été modélisé. Les influences de l'éclairement et de la température sur la puissance pouvant être délivrée par un panneau PV sont importantes. Lorsque l’éclairement varie pour une température donnée, le courant de court-circuit varie proportionnellement à l’éclairement alors que la tension de circuit ouvert varie très peu. Par contre, si la température croît à éclairement constant, la tension de circuit ouvert décroît alors que le courant de court-circuit croît légèrement. Ces influences ont été vérifiées par simulation. Après la présentation des caractéristiques électriques du panneau photovoltaïque, nous nous intéresserons aux dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique (station électrique rapide) dans le chapitre suivant. Figure III-11 Caractéristiques simulées de groupement du panneau PV en parallèle. Figure III-12 Caractéristiques simulées de groupement du panneau PV en série.
  • 75. CHAPITRE IV. Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique : P a g e 73 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE.IV: Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique :
  • 76. CHAPITRE IV. Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique : P a g e 74 | 115 IMNM ENERGY CHAPITRE IV. IV.1 Introduction : Le Dimensionnement des panneaux solaires est qu’il faut trouver le juste milieu entre notre consommation d’électricité journalière, le rendement des panneaux solaires et le rayonnement moyen journalier. Pour réaliser un bon dimensionnement de panneau solaire, vous devez donc vous renseigner sur :  Le niveau d’ensoleillement de lieu d’installation  L’inclinaison et l’espace disponible  L’orientation des panneaux  Votre consommation électrique journalière  Le type de panneaux photovoltaïques  Niveau d’autonomie  Les batteries de stockage  Les diapositives de protection et d’adaptation d’énergie générer Et généralement il faut suivre le plan suivant pour dimensionner l’installation : Il Ya six étapes de dimensionnement d’une installation photovoltaïque autonome : 1) Evaluation du besoin en électricité (Bj) 2) Calcul de la puissance crête du champ photovoltaïque (Pc) 3) Le choix des panneaux 4) Dimensionnement des batteries 5) Dimensionnement de l’onduleur et du régulateur 6) Dimensionnement des câbles
  • 77. CHAPITRE IV. Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique : P a g e 75 | 115 IMNM ENERGY  Entrée de la borne : o Tension 380-480 VAC o 50/60Hz o 3P+N+Terre o Courant nominal d’entrée 83A o Facteur de puissance 98% o Rendement 94% o Puissance nominal d’entrée : Pe=53191.48936W. o Puissance nominal de sortie : Ps=50000W. o η = 50000 53191.48936 = 0.94 IV.2 Dimensionnement de l’installation des panneaux PV pour alimenter une borne électrique offgride (calcule manuel) : Avant faire le départ du dimensionnement nous avion besoin d’un cahier de charge pour cela notre installation dépend d’une borne de recharge rapide 50 kW/30min Cahier de charge d’une borne électrique rapide Borne de recharge rapide STATION KEYWATT 50 kW : Tableau IV-1 cahier de charge d’une borne électrique rapide Borne de recharge rapide STATION KEYWATT 50 kW