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Institut Supérieur des Études Technologiques de Jendouba
Département génie électrique
Étude de cas intitulé : Étude et réalisation d’un système d’énergie
solaire pour les besoins de Bureau d'État Civile Municipalité Bou
Salem
ORGANISME D’ACCEUILL : H2S SOLAR POWER SYSTEM
Élaboré par : - OULAD FARES SAIF EDDINE
Encadré par: - BORZLI SAIF EDDINE
Référence
Dép. GE
N° …EI21………..
RAPPORT DE STAGE TECHNICIEN
Année Universitaire : 2020/2021
REMERCIEMENTS
Avant tout développement sur cette expérience professionnelle, il apparaît opportun de
commencer ce rapport de stage par des remerciements, à ceux qui m’ont beaucoup appris au
cours de ce stage, et même à ceux qui ont eu la gentillesse de faire de ce stage un moment très
profitable.
Aussi je remercie M Borzli Saif Eddine, mon encadreur de stage qui m’a formé et accompagné
tout au long de cette expérience professionnelle avec beaucoup de patience et de pédagogie.
Enfin, je remercie l’ensemble des employés de Sté H2S SOLAR POWER SYSTEM pour les
conseils qu’ils ont pu me prodiguer au cours de ce mois.
Je tiens à exprimer ma gratitude et mes remerciements aux membres du jury qui ont bien voulu
m’honorer de leurs présences.
Table des matières
Institut Supérieur des Études Technologiques de Jendouba.................................................................................1
TABLE DES MATIÈRES .........................................................................................................................................3
INTRODUCTION GÉNÉRALE.................................................................................................................................1
CHAPITRE 1 : PRÉSENTATION DU L’ENTREPRISE H2S SOLAR POWER SYSTEM.......................................................3
1.1 INTRODUCTION :......................................................................................................................................................3
1.2 PRÉSENTATION DE LA SOCIÉTÉ D’ACCUEIL :....................................................................................................................3
1.3 SECTEUR D’ACTIVITÉ : ...............................................................................................................................................3
1.4 ORGANIGRAMME DE L’ORGANISME : ........................................................................................................................... 4
1.5 : RENSEIGNEMENTS SUR H2S SPS : ............................................................................................................................4
*Partenaires : .......................................................................................................................................................4
1.7 : CONCLUSION :.......................................................................................................................................................4
CHAPITRE 2 : GÉNÉRALITÉS SUR L’ÉNERGIE SOLAIRE ...........................................................................................6
2.1 : INTRODUCTION :....................................................................................................................................................6
2.2 : GÉNÉRALITÉS SUR LE SYSTÈME PHOTOVOLTAÏQUE : .......................................................................................................6
2.2.1 : Effet photovoltaïque :................................................................................................................................6
2.2.2 : Système P.V raccordé au réseau STEG :.....................................................................................................8
2.2.3 : Composition d’un système P.V raccordé au réseau STEG:.........................................................................8
2.2.4 : L’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires photovoltaïques :...................................................11
2.2.5 Protection du module contre les ombrages :.............................................................................................11
2.3 : LA CONVERSION SOLAIRE THERMIQUE :.....................................................................................................................12
2.3.1 : Rappels sur l’effet thermique : ................................................................................................................12
2.3.2 : Le chauffe‐eau solaire : ...........................................................................................................................12
2.4 : CONCLUSION :.....................................................................................................................................................15
CHAPITRE 3 : ÉTUDE DE CAS : ÉTUDE ET RÉALISATION D’UN SYSTÈME D’ÉNERGIE SOLAIRE POUR LES BESOINS DE
BUREAU D'ÉTAT CIVILE MUNICIPALITÉ BOU SALEM........................................................................................... 17
3.1 : ÉTUDE PRÉALABLE :..............................................................................................................................................17
3.1.1 : Description du cadre projet : ...................................................................................................................17
3.1.2 : Problématique :.......................................................................................................................................17
3.1.3 : solution :..................................................................................................................................................17
3.2 : ÉTUDE DU IPV :...................................................................................................................................................18
3.2.1 : Partie calcul de la puissance :..................................................................................................................18
3.2.2 : choix du matériel à utiliser : ....................................................................................................................19
3.3 : PRÉSENTATION DU LOGICIEL DU SIMULATION PVSYST 6.8.8 :......................................................................................22
3.4 : ÉTUDE ÉCONOMIQUE ET FINANCIÈRE :......................................................................................................................24
3.4 : RÉALISATION :.....................................................................................................................................................25
3.4.1 : Explication démarche administrative:.....................................................................................................25
3.4.2 : installation et montage du système PV :.................................................................................................26
3.4.3 : Outils de mesure et d'installation :..........................................................................................................32
3.5 : CONCLUSION :.....................................................................................................................................................32
CONCLUSION GÉNÉRALE................................................................................................................................... 33
BIBLIOGRAPHIE & RÉFÉRENCES......................................................................................................................... 34
ANNEXES.......................................................................................................................................................... 35
ANNEXE 1 : CHOIX DU CABLE : ................................................................................................................................35
ANNEXE 2 : FICHE TECHNIQUE DU PANNEAUX PHOTOVOTIAQUE :........................................................................36
ANNEXE 3 : FICHE TECHNIQUE DU L’ONDULEUR : ..................................................................................................37
ANNEXE 4 : RAPPORT DU PROJET REALISE PAR PVSYST 6.8.8..................................................................................38
Liste des figures
Figure 1.Logo H2S SPS .................................................................................................................................. 3
Figure 2.hiérarchie du cadre......................................................................................................................... 4
Figure 3 : principe de l'énergie solaire photovoltaïque ................................................................................ 6
Figure 4 : un dispositif semi-conducteur à base de silicium........................................................................ 7
Figure 5 : Système P.V raccordé au réseau STEG ....................................................................................... 8
Figure 6 : le chauffe -eau solaire domestique............................................................................................. 13
Figure 7: étude de cas installer chauffe -eau solaire................................................................................... 14
Figure 8 : emplacement du projet installation PV..................................................................................... 17
Figure 9 :un panneau Jin ko Solar JKM400M-72H-V ............................................................................... 20
Figure 10 Onduleur: GOODWE GW6000D-NS....................................................................................... 21
Figure 11 : Logiciel PVSYST 6.8.8 .......................................................................................................... 22
Figure 12 : Désignation du projet dans PVSYST 6.8.8.............................................................................. 23
Figure 13 :configuration du système dans PVSYST 6.8.8......................................................................... 24
Figure 14 : les 4 phases principales d'une installation PV.......................................................................... 25
Figure 15 : Différentes techniques de mise à la terre des modules dans une IPV...................................... 31
Figure 16: Déférent outillage utiliser dans IPV.......................................................................................... 32
Liste des unités et des abréviations
H2S SPS : H2S SOLAR POWER SYSTEM
Sté : Société
PV: Photovoltaïque
IPV: Installation photovoltaïque
NFC 15-712: Norme française pour les règles des installations photovoltaïques
Volts: Unité de tension
A: Unité d’intensité
WC: Watt crête :Puissance maximale délivrée par un module.
HT: Haut tension
BT: Base tension
mm2 : Unité de la section du conducteur
CPV : Centrale photovoltaïques
MPPT: Maximum Power Point Traker
TGBT: Tableau général base tension
STEG: La Société tunisienne de l'électricité et du gaz
Liste des tableaux
Tableau 1 : Caractéristique des équipements de Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem ............... 18
1
Introduction générale
La production de l’électricité à partir de l’énergie photovoltaïque a connu un développement
appréciable pendant les cinq dernières années permettant de créer un marché local croissant
C’est pour mieux appréhender cela que j’ai effectué du 02 Aout au 28 Aout 2021 mon stage
technicien au sein de la société H2S Solar Power System. Le domaine d’activité de cette
entreprise est l’électricité photovoltaïque.
De l’étude à l’installation en passant par les démarches administratives, H2S Solar Power
System propose des solutions appropriées pour la production d’énergie électrique
photovoltaïque. Mon travail était directement lié à l’étude, la conception et au suivi des
installations photovoltaïques.
L’objectif consistait en l’étude et à l’élaboration de cahiers des charges « photovoltaïque » type
en vue de la conception d’un photovoltaïque raccordée au réseau STEG. J’ai dimensionné le
système de photovoltaïque, participé à son installation.
La première partie du rapport détaille le cadre de l'étude à savoir la description totale de
l’entreprise. Ensuite, la deuxième partie détaille généralités sur l’énergie solaire. Enfin, la
dernière partie détaille l’étude d’installation du système photovoltaïque.
2
Chapitre
1
Présentation de
l’entreprise
H2S Solar Power
System
3
Chapitre 1 : Présentation du l’entreprise H2S Solar Power System
1.1 Introduction :
La description de la société se fera suivant 4 axes. D’abord la présentation, ensuite secteur
d’activités, organigramme de l’organisme, et enfin Renseignements sur H2S SPS.
1.2 Présentation de la société d’accueil :
H2S Solar Power System est la première entreprise de production et de distribution d’énergie, est
le deuxième société installatrice au Nord-Ouest, située au plein centre-ville de Jendouba.
On est spécialisé dans l’énergie solaire comme les installations photovoltaïques et chauffe-eau
solaires.
Figure 1.Logo H2S SPS
1.3 Secteur d’activité :
H2S SPS est spécialisée dans deux secteur :
Secteur photovoltaïque :
* Installation photovoltaïque raccordée à la STEG (résidentiel / industriel / agricole)
* Maintenance des systèmes photovoltaïques
* Propositions des solutions qui apportent des gains considérables et des économies sur les
facture.
Secteur chauffe –eau solaire :
*installation les chauffe –eau solaires.
* Maintenance des chauffe –eau solaires.
4
1.4 Organigramme de l’organisme :
Figure 2.hiérarchie du cadre
1.5 : Renseignements sur H2S SPS :
Fb : https://www.facebook.com/H2S.SPS/
Adresse : Résidence Haj Dahman 1er
étage App 1-3 Jendouba 8100
Email : H2S.SPS @gmail.com
Tel : 54375606
*Partenaires :
 ANME Agence Nationale pour la Maîtrise de l'Énergie.
 GIZ l’agence allemande de coopération internationale pour le développement.
 STEG La Société tunisienne de l'électricité et du gaz.
 BSI Biome Solar Industry.
1.7 : Conclusion :
Comme tout autre organisme dynamique et d'ailleurs comme toutes les sociétés H2S SPS
dispose d'une histoire. Il s'agit de l'ensemble de grands événements qui ont marqué l'existence de
l’organisation, dispose d'une large capacité technique justifiée par ses références techniques, le
matériel à sa disposition et les ressources humaines qualifiées. Où dans ce cadre j’ai obtenu la
culture d’entreprise et les étapes de création une entreprise ainsi les horaires du travail et les
règle d’entreprise.
Gérant
Directrice
Commerciale
Technico‐
commerciale
Technico‐
commerciale
Directeur
Technique
technicien
5
Chapitre
2
Généralités sur
l’énergie solaire
6
Chapitre 2 : Généralités sur l’énergie solaire
2.1 : Introduction :
Chaque jour, la terre reçoit sous forme d'énergie solaire l'équivalent de la consommation
Électrique de 6 milliards de personnes pendant 30 ans. La technologie photovoltaïque
Permet de transformer cette énergie en électricité grâce à des panneaux solaires.
Alors dans ce chapitre, j’ai présenté une généralité sur le système photovoltaïque, ainsi
Que, j’ai détaillé les principaux composants d’un système photovoltaïque et finalement j’ai parlé
à la conversion solaire thermique.
2.2 : Généralités sur le système photovoltaïque :
Lorsque la lumière atteint une cellule solaire, une partie de l’énergie incidente est convertie
Directement en électricité sans aucun mouvement ou réaction produisant des déchets ou des
Pollutions. Cette propriété remarquable est au cœur de toute installation photovoltaïque.
Figure 3 : principe de l'énergie solaire photovoltaïque
2.2.1 : Effet photovoltaïque :
L’effet photovoltaïque est un phénomène physique propre à certains matériaux appelés semi-
conducteurs Qui produisent de l’électricité lorsqu’ils sont exposés à la lumière.
L’effet photovoltaïque a été découvert en 1839 par le physicien français Becquerel. Un panneau
solaire fonctionne par l’effet photovoltaïque c'est-à-dire par la création d'une force
Électromotrice liée à l'absorption d'énergie lumineuse dans un solide.
C’est le seul moyen connu actuellement pour convertir directement la lumière en électricité.
La cellule photovoltaïque constitue l’élément de base des panneaux solaires photovoltaïques.
7
Il s’agit d’un dispositif semi-conducteur à base de silicium délivrant une tension de l’ordre de
0,5 à 0,6 V.
Courant continu
+
-
Figure 4 : un dispositif semi-conducteur à base de silicium
La cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de silicium (matériau semi-
conducteur) :
- une couche dopée avec du bore qui possède moins d'électrons que le silicium, cette zone est
donc dopée positivement (zone P),
- une couche dopée avec du phosphore qui possède plus d'électrons que le silicium, cette zone est
donc dopée négativement (zone N).
Lorsqu'un photon de la lumière arrive, son énergie crée une rupture entre un atome de silicium et
un électron, modifiant les charges électriques. Les atomes, chargés positivement, vont alors dans
la zone P et les électrons, chargés négativement, dans la zone N. Une différence de potentiel
électrique, c'est-à-dire une tension électrique, est ainsi créée. C'est ce qu'on appelle l'effet
photovoltaïque.
À la surface, le contact électrique (électrode négative) est établi par la grille afin de permettre à
la lumière du soleil de passer à travers les contacts et de pénétrer dans le silicium.
Les cellules solaires sont recouvertes d’une couche antireflet qui protège la cellule et réduit
Les pertes par réflexion. C’est une couche qui donne aux cellules solaires leur aspect bleu foncé
U = 0,5 V à 0,6 V
8
2.2.2 : Système P.V raccordé au réseau STEG :
Toute l’énergie électrique produite par les capteurs photovoltaïques est envoyée pour être
revendue sur le réseau de distribution.
Figure 5 : Système P.V raccordé au réseau STEG
2.2.3 : Composition d’un système P.V raccordé au réseau STEG:
Nous décrivons dans cette section, les divers équipements utilisés pour la conversion
photovoltaïque dans les installations solaires.
Les modules photovoltaïques :
Les modules sont un assemblage de photopiles (ou cellules) montées en série, afin d’obtenir
La tension désirée (12V, 24V …). La cellule photovoltaïque est l’élément de base dans la
conversion du rayonnement. Plusieurs cellules sont associées dans un module qui est la plus
petite surface de captation transformable sur un site.
Les modules sont regroupés en panneaux, qui sont à leur tour associés pour obtenir des champs
photovoltaïques.
Les modules sont associés en série, en parallèle ou en série/parallèle pour obtenir des puissances
importantes et la tension voulue.
Définition du watt crête : la puissance crête d’une installation photovoltaïque est la puissance
maximale délivrée par un module dans les conditions optimales (orientation, inclinaison,
ensoleillement…). Elle s’exprime en Watt crête (WC).
9
Le silicium est actuellement le matériau le plus utilisé pour fabriquer les cellules
photovoltaïques. Il doit être purifié afin d’obtenir un silicium de qualité photovoltaïque.
Il se présente alors sous la forme de barres de section ronde ou carrée appelée lingots.
Les lingots sont ensuite découpés en wafers : fines plaques de quelques centaines de microns
d’épaisseur. Ils sont ensuite enrichis en éléments dopants pour obtenir du silicium semi-
conducteur de type P ou N.
Des rubans de métal sont alors incrustés en surface et raccordés à des contacts pour constituer
Des cellules photovoltaïques.
Les cellules les plus utilisées pour la production d’électricité sont les cellules silicium poly
cristallin grâce à leur bon rapport qualité-prix.
Les constructeurs garantissent une durée de vie de 20 à 25 ans à 80 % de la puissance nominale.
Onduleur :
L’onduleur permet de convertir le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques en
courant alternatif identique à celui du réseau électrique.
Il calcule en permanence le point de fonctionnement (tension-courant) qui produit la puissance
maximale à injecter au réseau : c’est la MPPT (Maximum Power Point Tracker). Ce
fonctionnement dépend de l’ensoleillement et de la température.
Un onduleur possède un rendement supérieur à 94 %. Son remplacement est à prévoir tous les
10 ans environ.
Critères de choix :
En entrée :
- la puissance maximale,
- la tension maximale,
- la plage de tension d’entrée,
- le nombre maximal de string raccordables.
En sortie :
- la puissance maximale et la puissance nominale,
- la tension nominale et la fréquence nominale
- le rendement.
Câbles électriques :
Les câbles relient électriquement tous les éléments du système PV. Le câblage est un point
Critique de toute installation PV. Il est très important de bien dimensionner les conducteurs
Afin d’éviter la circulation d’un courant très fort dans les câbles, même pour de petites
Puissances dans le cas d’utilisation de faibles tensions. Le choix des câbles dont le gain est
10
Adapté aux conditions d’utilisation.
Coffrets de protection :

Coffrets DC :
L’installation comporte 3 coffrets DC :
2 coffrets constitués de 2 parafoudres chacun situés au plus près des panneaux. Chaque
parafoudre protège un tracker de l’onduleur. Les parafoudres sont dimensionnés en fonction de
la tension à vide du string multiplié par le coefficient de protection imposé par la norme :
803*1.5(coefficient de sécurité) =923 V. Ainsi, le parafoudre choisi doit être de type 2 et avoir
une tension supérieure à 900V. Concernant les parafoudres situés au plus près des onduleurs,
ceux-ci ne sont pas nécessaires pour cette installation. En effet, les onduleurs installés
comportent des parafoudres intégrés ce qui nous dispense d’en mettre au sein du coffret.
Coffrets AC :
Un seul coffret regroupe les protections de la partie AC. Les éléments constitutifs sont :
1 interrupteur-sectionneur AC 3 pôles avec le neutre car l’onduleur utilisé est triphasé. Il permet
de protéger les deux onduleurs côté alternatif. Son calibre correspond au calibre normalisé
directement supérieur {l’intensité maximale en sortie des deux onduleurs une fois la mise en
parallèle effectuée. Dans le cas de notre exemple :
Iac max =24,6 A =2*24,6=49.2 A
En conséquence, le calibre choisi est 63A.
1 parafoudre : il doit être choisi de type 2 et sa plage de tension doit correspondre à celle en
sortie de l’onduleur.
2 disjoncteurs différentiels : ils sont choisis de sensibilité 300mA car l’installation n’est pas
située au sein d’une habitation. On installe un disjoncteur différentiel par onduleur. Son calibre
est le calibre directement supérieur {l’intensité maximale en sortie de l’onduleur (24,6A). Le
calibre sélectionné est donc 25A.
Compteurs :
Un compteur bidirectionnel sera utilisé pour comptabiliser La quantité d'énergie cédée et extraite
du réseau.
Il est placé afin d’enregistrer séparément l’énergie électrique consommée et injectée dans le
réseau.
11
2.2.4 : L’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires photovoltaïques :
Le rendement d’un module photovoltaïque varie en fonction de l’angle d’incidence des rayons
solaires. Il est possible de déterminer la position la plus adéquate des panneaux solaires pour
obtenir le meilleur rendement énergétique.
La position d’un panneau solaire se détermine selon deux critères :
L’orientation, aussi appelée Azimut.
L’inclinaison, ou angle horizontal établit sur un axe nord/sud.
 Orientation optimale d’un panneau solaire :
Cette partie est relativement simple. Les panneaux devront être orientés vers le sud, dans
L’hémisphère nord, et à l’inverse, vers le nord, dans l’hémisphère sud. Plus on se rapprochera
de l’Équateur et moins l’orientation sera importante, car quasi horizontale.
 Inclinaison optimale d’un panneau solaire :
De manière générale, il conviendra de déterminer le mois bénéficiant du moins
d’ensoleillement. Auprès de services météorologiques, il sera possible d’obtenir les chiffres de
l’irradiation journalière ou rayonnement journalier (en Wh/m2/jour) selon l’inclinaison.
Il sera alors important de déterminer une inclinaison optimale (90° par rapport aux rayons
solaires) pour le mois le moins ensoleillé. Ainsi, si le rendement est optimisé pour ce mois de
faible rayonnement, il en sera de même pour les mois plus cléments.
 L’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires photovoltaïques :
Ont une influence sur la productivité du système solaire photovoltaïque. Il faut vérifier
l’orientation et l’inclinaison sachant que l’orientation optimale est plein Sud et l’inclinaison
optimale est de 30° par rapport à l’horizontale.
2.2.5 Protection du module contre les ombrages :
Le productible d’une CPV est largement affecté par les ombrages, même partiels, occasionnés
sur le site d’implantation. Le courant dans une chaine est limité par celui du plus mauvais
module. Il est alors recommandé de tenir compte des obstacles produisant un masque d’ombrage
total ou partiel de la CPV lors du choix du site d’implantation. On distingue deux types
d’ombrages, liés à la conception du générateur photovoltaïque, les ombrages de proximités et les
ombrages lointains. Il est à préciser que l’impact des ombrages de proximité est largement plus
critique que les ombrages lointains.
- Ombrage lointain :
L’ombrage lointain représente l’ensemble des obstacles dont l’angle avec lequel on l’observe ne
varie pas lorsque l’observateur se déplace de quelques mètres. Cela peut être une colline, une
montagne, un bâtiment lointain.
- Ombrage de proximité :
12
En général les ombres provoqués par les obstacles proches sont soit : - les acrotères du toit du
bâtiment, les arbres ou les bâtiments de l’entourage - une rangée de module de la même
installation.
-Distance de recul par rapports aux bordures de toits avec acrotère ou obstacles :
En cas de présence d’un obstacle dans le sens de l’orientation des modules photovoltaïques, et
afin de garantir le maximum d’ensoleillement en limitant les effets d’ombrage, il convient de
calculer la distance de retrait de la première rangée des modules photovoltaïques conformément
à la formule suivante :
D = H-E / tang α
Avec :
H : hauteur de l’obstacle
E : hauteur du module par rapport à la surface horizontale
α : Hauteur solaire égale à 26 °.
2.3 : La conversion solaire thermique :
L’énergie solaire sous sa forme thermique est utilisée dans l’habitat (pour le chauffage de l’eau
sanitaire, le chauffage des piscines, la climatisation et la réfrigération.), et dans l’agriculture et
l’industrie (serres, séchoirs solaires, cuisinière solaire, dessalement de l’eau, etc.).
2.3.1 : Rappels sur l’effet thermique :
L'énergie du rayonnement solaire est transformée en chaleur via un capteur pour produire de
l'eau chaude par effet de serre. Ce nom provient de son utilisation initiale dans l’agriculture (les
serres). Sa découverte remonte à 1769 quand le physicien genevois Horace-Bénedict parvint à
obtenir une température de 160°C en disposant cinq (5) boites en verre les unes dans les autres,
puis en 1837, le sud-africain Sir John Herschet, parvint à obtenir une température de 120°C en
disposant deux (2) plaques de verres sur du sable. Telles sont les premières descriptions connues
des capteurs thermiques.
2.3.2 : Le chauffe-eau solaire :
Le chauffage solaire de l'eau est l’une des capacités fascinantes de l'énergie solaire. Il permet
d’avoir l’eau chaude en été et en hiver. Un appoint en gaz ou en électricité, peut être ajouté pour
garantir l’efficacité du système même durant des conditions climatiques défavorables.
Les capteurs utilisent la chaleur du rayonnement solaire pour chauffer de l’eau ou de l’air. Plus
leur technologie est élaborée, plus ils sont capables de monter en température. En France, selon
13
les régions, il est possible de couvrir au minimum plus de 50 % de ses besoins en eau chaude et
en chauffage par ce procédé.
Il existe trois types d’installation :
Le chauffe-eau solaire monobloc : tout est compris dans un seul bloc, il ne reste plus qu’à
l’orienter plein sud.
Le chauffe-eau solaire à thermosiphon en partie séparé : la pose est simplifiée car il n’y a
pas besoin de circulateur. Le ballon échangeur est placé à l’intérieur de la maison et
obligatoirement plus haut que les panneaux.
Le chauffe-eau solaire à circulation forcée : solution la plus répandue en France, on utilise
une pompe électrique pour faire circuler l’eau dans le circuit.
Figure 6 : le chauffe -eau solaire domestique
14
Figure 7: étude de cas installer chauffe -eau solaire
Les rayons du soleil chauffent l’eau qui circule dans le capteur. L’eau chauffée par le soleil
circule ensuite dans le ballon de stockage, se comportant ainsi comme une résistance électrique.
Les installations basées sur la technique du thermosiphon ne demandent qu’à vérifier de temps
en temps la pression et le niveau du fluide. En revanche, celles basées sur un système à
circulation forcée devront être davantage surveillées au niveau des capteurs, de la pompe et de
la pression et du niveau de fluide. La durée de vie d’un chauffe-eau solaire est comprise entre 20
et 30 ans.
Il existe trois familles de capteurs qui utilisent des technologies bien distinctes :
Les capteurs simplifiés : il n’y a qu’un absorbeur de couleur noire qui élève la température.
Les capteurs plans : se composent d’un caisson étanche recouvert d’une vitre dans lequel
repose un radiateur.
Les capteurs à tubes : technique la plus performante, ils sont remplis d’un peu d’eau qui se
transforme en vapeur sous l’effet de la chaleur. Ce gaz monte naturellement à l’extrémité du tube
où se loge une sorte de résistance qui est au contact de l’eau en circulation.
15
2.4 : Conclusion :
. La deuxième partie de mon stage a été d’intégrer les notions liées au domaine du
photovoltaïque et à bien comprendre toute la partie liée aux dimensionnements des onduleurs et
des coffrets de protection. Puis, en parlé sur La conversion solaire thermique. Chaque chantier
demandait la rédaction d’un dossier à remettre au client avec le détail des installations. Pour
autant, cette prise de décision mérite d’être étudiée spécifiquement ou laquelle j’ai découvrirai
les méthodes de travail et utiliser les acquis théoriques c’est qu’en appliquera ultérieurement sur
chantier (installation PV à Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem).
16
Chapitre
3
Étude de cas
17
Chapitre 3 : étude de cas : Étude et réalisation d’un système d’énergie
solaire pour les besoins de Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem
3.1 : Étude préalable :
3.1.1 : Description du cadre projet :
Nom: Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem
Description de l'entreprise : Cette entreprise est active dans le secteur industriel suivant :
Administration publique.
Activité exercée : Administration publique
Secteur : Organisme communautaire et gouvernemental » Administration publique
Industrie : Activités d’administration publique générale
Codes CITI : 8411
Adresse : Rue Habib Bourguiba Bou Salem.
Figure 8 : emplacement du projet installation PV
3.1.2 : Problématique :
La Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem a proposé le problème de la hausse des factures
d’électricité, dues aux présences Des équipements électriques à grande puissance et la charge
d’éclairage public.
3.1.3 : solution :
Pour une nouvelle solution en propose une installation photovoltaïques raccordée au réseau
STEG. En effet, les systèmes PV raccordée au réseau permettent d’éviter le problème de
18
l’augmentation des factures d’électricité qui sont, de plus, très chères Pour La Bureau d'État
Civile Municipalité Bou Salem., Ce système alternatif à l’électricité permet de faire des
économies non négligeables, et peut même rapporter de l’argent grâce à la revente de l’énergie
électrique.
3.2 : Étude du IPV :
3.2.1 : Partie calcul de la puissance :
Consommation journalière :
Avant d’effectuer le calcul de dimensionnement, il est indispensable d’établir le bilan
Énergétique, afin de déterminer la consommation journalière.
Le tableau ci-dessous, donne le nombre des équipements dans Bureau d'État Civile Municipalité
Bou Salem, ces informations permettront de calculer la puissance totale consommée, afin d’en
déduire la puissance « photovoltaïque installée » à mettre en place à cet effet.
Catégorie Nombre Puissance
de chaque
équipement
(W)
Puissance
appelée par
l’ensemble
(kW)
Durée de
fonctionnement
(h/j)
Énergie
journalière
(kWh/j)
Écrans 8 35 0.280 6h 1.68
Grandes ampoules 4 50 0.200 8h 1.6
Climatiseurs (Union
Tech)
3 700 2.1 6h 12.6
Ampoules à 3 tubes
fluorescentes
6 9 0.54 2h 1.08
Imprimantes 8 300 2.4 3h 7.2
Ampoules 15 9 0.135 3h 0.405
Télévisions 1 1 153 0.153 0h 0
Ordinateurs HP 8 60 0.480 6h 2.88
Réchauds électriques 1 6 250 1.5 1h 1.5
Speaker caméra 1 60 0.06 0h 0
Réfrigérateurs 1 70 0.07 6h 0.42
Micro-ondes 1 300 0.3 0.5h 0.15
Total 29.6
Tableau 1 : Caractéristique des équipements de Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem
𝐄𝐜𝐣 = 29.6 kWh/j
19
Calculs l’énergie à produire et la puissance crête :
a. Calculer l’énergie à consommer annuelle :
𝐄can = 𝐄𝐜𝐣*365
Ecan : Énergie consommée annuelle.
Ecj : Énergie consommée journalière.
𝐄can = 29.6*365 =10800 kWh/an
a. Calculer la puissance crête Pc du générateur photovoltaïque nécessaire :
𝐏𝐜 = 𝐄can/𝐈𝐫
Pc: Puissance crête en Watt crête (WC).
Ecan : Énergie consommée annuelle (Wh/an).
Ir : Irradiation moyenne annuelle (kWh/m²/an)
Dans notre cas :
Pour couvrir tous les besoins toute l’année, on choisit le mois le plus défavorable à
Bou Salem.
De plus pour profiter le maximum possible des rayonnements solaire donc une bonne
Productivité annuelle.
Donc le mois le plus défavorable pour Bou Salem est Décembre ; le jour typique de cette
Mois a une irradiation globale Ir= 1800 kWh/m²/an.
𝐏𝐜 = 10800/1800 = 6 𝐤𝐖𝐜
3.2.2 : choix du matériel à utiliser :
Choix du panneau solaire : Jin ko Solar JKM400M-72H-V
Nous avons choisi dans la simulation de notre étude le panneau solaire Jin ko Solar JKM400M-
72H-V, ce dernier va nous aider à compléter notre projet d’énergie solaire, afin de déterminer
Précisément la puissance produite par le champ photovoltaïque.
À partir de la puissance crête des panneaux Jin ko Solar JKM400M-72H-V, nous déterminons
le nombre des panneaux solaire nécessaires à l’installation.
Puissance crête unitaire d’un panneau Jin ko Solar JKM400M-72H-V = 400𝐖𝐜
Nombre des panneaux = PC/ 𝐏. 𝐮𝐧𝐢𝐭𝐚𝐢𝐫𝐞 =6000/400 = 15 panneaux
20
Figure 9 :un panneau Jin ko Solar JKM400M-72H-V
Choix d’onduleur :
Pour le choix de l’onduleur, on s’est basé sur les données du matériel photovoltaïques inclus
dans la fiche technique On tenant compte les caractéristiques calculé et les conditions de
l’utilisation de cet onduleur, Le principe caractéristique d’un onduleur PV est la recherche du
meilleur point du fonctionnement MPP du système, en effet, pour une température et un
éclairement donnés, la tension du circuit ouvert ou à forte charge est un peu près constante
(assimilable à une source de tension) tandis qu’en court-circuit où à faible charge le courant est
pratiquement constant (source du courant). Le générateur n’est alors ni vraiment une source de
tension ni vraiment une source de courant non plus. La tension de circuit ouvert est sensible à la
température et diminue quand la température augmente. Le courant de court-circuit est quant à
lui proportionnel à l’éclairement : augmente si l’éclairement augmente.
Le meilleur point de fonctionnement du système correspond au point de cette courbe où
La puissance, produit de la tension et du courant, est maximisée. Il se situe au milieu de
La caractéristique. Par la suite, on a abouti aux résultats représentés sur la fiche technique
Qui nous montre les déférentes caractéristiques d’onduleur choisie :
Onduleur: GOODWE GW6000D-NS
21
Figure 10 Onduleur: GOODWE GW6000D-NS
Choix des câbles :
C’est la partie de l’installation que les intensités sont les plus importantes entraînant des
Pertes joules et des chutes de tension des câbles. La section de câble entraînant le moins de
pertes.
𝐒 = ρ.L/R
Avec :
S : Section du conducteur en mm2.
ρ: Résistivité du conducteur en Ω/m (cuivre =1,6 10−8Ω/m).
L : Longueur du câble en mètre (m).
R : Résistance max. de la ligne en ohm (Ω).
La résistance R est donnée par : R=ΔU/I.
ΔU : Chute de tension admissible en volt (V).
I : Intensité délivrée par le panneau photovoltaïque sous sa tension nominale. En ampère (A).
Choix des coffrets :
Le choix des coffrets DC et AC dépendent essentiellement de leur localisation. En effet, le degré
de protection n’est pas le même selon si le coffret sera placé en intérieur ou {l’extérieur. De
même, le degré de résistance aux chocs, aux agents chimiques et atmosphériques et aux rayons
UV dépend également de l’emplacement. Ainsi, en intérieur les degrés minimums requis sont
IP20 et IK00, tandis qu’en extérieur la norme impose au minimum IP44 et IK07.
Le second critère de choix est la dimension. Les différents éléments qui sont en réalité des
modules montés sur rail doivent pouvoir être intégrés dans le coffret en respectant une réserve
d’espace de 25% minimum par sécurité et en prévision d’éventuelles interventions
22
3.3 : Présentation du logiciel du simulation PVSYST 6.8.8 :
PVSYST est l'un des plus anciens et des plus performants logiciels dédié au photovoltaïque. Il
permet de concevoir, simuler, dimensionner et optimiser une installation photovoltaïque
raccordée au réseau public, selon le Guide C15-712-1. Le logiciel traite aussi bien le courant
continu que le courant alternatif jusqu'au réseau public traite l'ensemble de l'installation :
l'organisation des panneaux, le choix de l'onduleur, le calcul des câbles et des protections... Il
intègre une base de données constructeurs des différents composants et permet de créer une
simulation 3D de l'installation avec calcul des masques lointains et proches.
L'installation photovoltaïque est traitée selon les points suivants :
- Définition du générateur photovoltaïque (simulation 3D, définition d'un module, nombre de
modules dans une chaîne, nombre de chaînes par groupe, nombre de groupes dans le générateur)
- Dimensionnement des câbles, en fonction du générateur et de l'environnement de pose
- Dimensionnement des protections, s'il y a lieu, en fonction du générateur
- Aide au choix de l'onduleur en fonction de la puissance et de la tension du générateur
photovoltaïque
- Contrôle de la chute de tension et des courants de court-circuit.
Figure 11 : Logiciel PVSYST 6.8.8
1.Gestion du projet :
Dans mon projet d’étude, nous avons raccordé le système photovoltaïque avec le réseau STEG.
Nous allons définir le site et le cordonnées de notre projet.
23
Figure 12 : Désignation du projet dans PVSYST 6.8.8
2. Conception et dimensionnement du projet :
La conception de système est basée sur des procédure simple et rapide :
 Spécifique de puissance ou surface.
 Choisir le modules PV.
 Choisir l’onduleur.
24
Figure 13 :configuration du système dans PVSYST 6.8.8
3.Simulation et Rapport :
La simulation calcule la distribution d’énergie tout l’année. Un rapport complet avec tous les
paramètres impliqués et les résultats principaux est conçu pour être transmis à l’utilisateur
(Annexe 4).
3.4 : Étude économique et financière :
L'analyse économique et financière va nous permettre de juger la faisabilité de notre projet et
D’estimer sa rentabilité dans les vingt premières années. En effet, nous avons adopté un calcul
Très simple, qui va nous permettre d’estimer notre projet, à savoir le gain, et le temps du retour
D’investissement.
On a :
- Somme de la perte est : 900 kWh/an.
-Production annuelle du système photovoltaïque après la calcule de la perte : 9900 kWh/an.
-Prix d’électricité, en moyenne tension dans les heures pleines : 0.340 DT/kWh.
-Le gain de la production PV = 9900 kWh/an × 0.340 DT/kWh = 3366 DT.
25
-Coût total d’investissement (coût des panneaux + coût onduleurs + câblage
+ installation + étude de faisabilité…etc.) : 15500 DT
-Temps du retour d’investissement (TRI) = Coût total d’investi/ Le gain de la production PV
-Temps du retour d’investissement (TRI) = 15500 / 3366 = 4.6 ans
3.4 : Réalisation :
La réalisation d’une installation photovoltaïque passe par des phases principales, le schéma
suivant indique les 4 phases principales d’une installation :
Figure 14 : les 4 phases principales d'une installation PV
3.4.1 : Explication démarche administrative:
À part les études techniques, il y a une démarche administrative à suivre avant la réalisation de
l’installation. Les dossiers de raccordement au réseau en fait partie de cela même si nous n’allons
pas vendre les surplus en production.
Le raccordement STEG consiste à réaliser un contrat de raccordement et d’exploitation qui
comprendra :
Les fiches de collecte de renseignement de votre installation.
Le récépissé du permis de construire ou de la déclaration de travaux.
26
Le schéma de l’installation.
L’attestation de conformité du consul et les documents d’attestation de conformité aux normes
des produits à installer qui seront transmis à STEG afin d’obtenir l’accord et une offre
d’exploitation.
Emplacement des panneaux solaires : il nous permet de voir les différentes côtes entre les
panneaux et ses positions sur le toit. Nous pouvons aussi voir l’emplacement des obstacles pour
la détermination des ombrages.
Schéma électrique : il représente les panneaux solaires avec les différentes protections. Il y a la
connexion à la Terre pour la protection des personnes manipulant les panneaux solaires. Il y
aussi les parafoudres pour la protection de l’installation au intempérie. Enfin, il y a les différents
disjoncteurs pour l’isolation de l’installation en cas d’intervention et un compteur d’énergie
électrique qui permet de suivre la production d’énergie.
3.4.2 : installation et montage du système PV :
Le montage d’IPV est réalisé sur plusieurs étapes successives, qu'il faut respecter
impérativement. Les étapes de montage se présentent dans l'ordre suivant :
Étape 0 : Travaux et vérifications préliminaires
Étape 1 : Montage de la structure de supportage sur le sol
Étape 2 : Fixation des rails sur la structure
Étape 3 : Pose des dalles
Étape 4 : Fixation de la structure sur les dalles
Étape 5 : Renforcement de la structure contre L’arrachement
Étape 6 : Pose et fixation des modules PV sur les rails
Etape7 : Pose et fixation des coffrets DC- AC et de l'onduleur dans le local technique
Étape 8 : Câblage électrique
Étape 9 : Mise à la terre et équipotent alité de tous les composants métalliques
Étape 10 : Étiquetage et signalisation de sécurité
Étape 0 : Travaux et vérifications préliminaires :
La pose de l'IPV doit respecter les règles suivantes :
Ne pas poser l'IPV directement sur l'étanchéité du toit sans protection mécanique
S'assurer de la présence des attentes conformément aux recommandations de la visite
préliminaire
27
Choisir un emplacement de l'IPV loin des obstacles engendrant l'ombrage et dont la distance
entre les différents sous-ensembles (champs PV, onduleur, compteur TGBT) est la plus courte
possible
Fixer l'orientation à l'aide d'une boussole (plein sud).
Étape 1 : Montage de la structure de supportage
Sur le sol :
Étape 3 : Pose des dalles
Étape 4 : Fixation de la structure sur les dalles :
Étape 5 : Renforcement de la structure contre l'arrachement :
28
Le Renforcement se fait par un câble tendeur en acier de section minimale 16 mm . La tension
de ce câble est assurée par un tendeur œil/œil. Il Est fortement recommandé d'avoir au minimum
deux points de fixation Afin d'éviter tout phénomène d'arrachement ou de retournement de
L’installation.

Étape 6 : Pose et fixation des modules PV sur les rails
La fixation des modules sur les rails est assurée par :
- Une pince centrale qui fixe deux modules entre eux sur le rail et évite leur collement
- Une pince d'extrémité qui fixe les deux modules d'extrémité de chaque rangée
On prendra la précaution d'éviter la fixation des pinces hors des cadres métalliques pour ne pas
casser le verre du module.
Étape 7 : Pose et fixation des coffrets DC-AC et de l'onduleur Dans le local
technique :
29
Étape 8 : Câblage électrique :
· Câblage des modules :
. Câblage Coffret DC et AC :
ꞏ Câblage Onduleur :
Le câblage de l'onduleur est assuré par :
La connexion du câble rouge (+) et du câble noir (–) coté DC
dans les bornes appropriées de l'onduleur
30
La connexion du câble AC dans la borne appropriée de l'onduleur
ꞏ Protection mécanique des câbles
Pour se protéger contre les chocs électriques et protéger les câbles
Des dommages de toutes natures (mécanique, solaire, intempéries,
Rongeurs,), il est fortement recommandé d'utiliser des chemins de
Câble en tôle avec couvercle c'est-à-dire des goulottes.
Étape 9 : Mise à la terre et équipotent alité de tous les composants métalliques :
ꞏ Mise en place du regard de terre
ꞏ Mise à la terre des modules :
La mise à la terre des modules est assurée par un câble de terre de section 6, Chaque cadre des
modules photovoltaïques doit avoir son propre câble de liaison équipotentielle. Il est obligatoire
d'éviter les petits ponts entre les cadres des modules pour éviter de rompre la chaine d'équipotent
alité si un module doit être retiré.
31
Figure 15 : Différentes techniques de mise à la terre des modules dans une IPV
ꞏ Mise à la terre des coffrets et de l'onduleur :
Étape 10 : Étiquetage et signalisation de sécurité :
Pour des raisons de sécurité à l'attention des différents intervenants (chargés de maintenance,
contrôleurs, exploitants du réseau public de distribution, chargés des services de secours,), il est
impératif de signaler la présence d'une installation photovoltaïque sur un bâtiment. Cette mesure
est mise en place par la pose d'étiquettes et de signalisations sur tous les principaux composants
constituant une installation photovoltaïque. Les étiquettes utilisées doivent être adaptées pour
résister aux UV et avoir des dimensions Convenables.
32
3.4.3 : Outils de mesure et d'installation :
Pince multi contact pour connecteur : Pince équipée d'une matrice de sertissage et d'un
Positionneur pour raccorder les connecteurs multi contact au câble solaire.
Solari mètre : Analyseur solaire et des ombres pour mesures de l'exposition solaire, relevé de
masques, traçage de la trajectoire du soleil.
Boussole : Un instrument qui indique l’orientation.
Contrôleur Mesureur de Terre : Un appareil de mesure de la résistance de terre.
Caisse à Outils : Une caisse contenant les outils nécessaires pour la fixation de la structure
Figure 16: Déférent outillage utiliser dans IPV
3.5 : Conclusion :
La diminution du coût des systèmes photovoltaïques passe nécessairement par le choix d’une
Technologie adéquate aux besoins de l’utilisateur. Lorsqu’on s’équipe en énergie renouvelable,
Il est important de respecter certain nombre d’étapes. Ces dernières permettront, grâce à des
Calculs simples, de dimensionner la source d’énergie. Une installation d’un système PV
Nécessite plusieurs étapes, dont la première est d’estimer la consommation d’électricité et de
Déterminer à quel moment on en a besoin. Puis vient le chiffrage de l’énergie solaire
Récupérable selon l’emplacement et la situation géographique. Avec ces données, il sera
Possible de connaitre le nombre des modules photovoltaïques nécessaires, ainsi que l’onduleur
Les mieux adaptés, et enfin le câblage adéquat.
33
Conclusion générale
Le travail effectué durant ce stage avait pour objectif le dimensionnement des systèmes
photovoltaïques. Les différents objectifs fixés au début ont été atteints. Les différentes tâches
confiées avaient trait à la gestion des chantiers dans leur globalité depuis le dimensionnement
jusqu’à la mise en service. Un travail préalable de prise en main des normes liées au
photovoltaïque a été indispensable. Les différents travaux réalisés pendant cette période étaient
d’une qualité et d’une sécurité appréciables. Surtout, ils étaient réalisés dans les délais impartis
des chantiers bénéficiaires.
De plus, Des améliorations ont pu être apportées sur les installations afin d’optimiser la
performance des systèmes par l’ajout de panneaux photovoltaïques. Ce stage me permis
d’approfondir mes connaissances dans le domaine du photovoltaïque et être capable d’utiliser le
simulateur PVSYST 6.8.8 qui me donne d’après ses résultats.
En effet au niveau matériel, il a fallu gérer la confection et prévoir son impact sur la composition
des coffrets de protection.
Enfin, les installations dans le photovoltaïque sont amenées à évoluer avec les nouvelles
technologies des cellules promises dans les années à venir.
34
Bibliographie & Références
*http://energie-developpement.blogspot.com/2012/01/production-solaire-photovoltaique.html
Consulté le 08/08/2021.
*Union Technique de l'Électricité (2008). C15-712 : Installations Photovoltaïques.
*Photovoltaïque info. www.photovoltaique.info Consulté le 14/08/2021.
*Rapport Stage Conception et dimensionnement Photovoltaïque Dorothée Micheau 2010.
*Mémoire DEUA en électronique option communication « Alimentation solaire
Domestique à courant continu (DC) ».
*Projet de Fin d’Études : Étude de conception d’un système d’énergie solaire pour les
Besoins de l’aéroport ACHARIF AL IDRISSI d’Al Hoceima.
*http://anme.tn Consulté le 18/08/2021.
35
ANNEXES
ANNEXE 1 : CHOIX DU CABLE :
Référentiel Technique des centrales photovoltaïques raccordées au réseau
électriquenational
NB : les calculs sont faits conformément à la norme NFC 15‐100
82
Tableau de choix d'un câble monophasé continu et alternatif non inductif (avec un cos phi de 1), conducteurs en cuivre. Les
longueurs maximales sont exprimées en mètres pour
Puissance en KW Intensité en A
Section en mm²
1,5 2,5
4 6 10 16 25
0,25 1,1
0,5 2,3 42 71 113 170
1 4,6 21 35 56 85 142 227
1,5 6,8 14 24 38 57 96 152 240
2 9 10,5 18 29 43 72 115 180,5
2,5 11,5 8,5 14 22 34 56,5 90 141,5
3 13,5 7 12 19 29 48 77 120,5
3,5 16 6 10 16 24 40,5 65 102
4 18 9 14,5 21,5 36 58 90,5
4,5 20 8 13 19,5 32,5 52 81,5
5 23 11 17 28 45 71
6 27 9,5 14,5 24 38,5 60
36
ANNEXE 2 : FICHE TECHNIQUE DU PANNEAUX PHOTOVOTIAQUE :
37
ANNEXE 3 : FICHE TECHNIQUE DU L’ONDULEUR :
38
ANNEXE 4 : RAPPORT DU PROJET REALISE PAR PVSYST 6.8.8
39
40

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  • 1. Institut Supérieur des Études Technologiques de Jendouba Département génie électrique Étude de cas intitulé : Étude et réalisation d’un système d’énergie solaire pour les besoins de Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem ORGANISME D’ACCEUILL : H2S SOLAR POWER SYSTEM Élaboré par : - OULAD FARES SAIF EDDINE Encadré par: - BORZLI SAIF EDDINE Référence Dép. GE N° …EI21……….. RAPPORT DE STAGE TECHNICIEN Année Universitaire : 2020/2021
  • 2. REMERCIEMENTS Avant tout développement sur cette expérience professionnelle, il apparaît opportun de commencer ce rapport de stage par des remerciements, à ceux qui m’ont beaucoup appris au cours de ce stage, et même à ceux qui ont eu la gentillesse de faire de ce stage un moment très profitable. Aussi je remercie M Borzli Saif Eddine, mon encadreur de stage qui m’a formé et accompagné tout au long de cette expérience professionnelle avec beaucoup de patience et de pédagogie. Enfin, je remercie l’ensemble des employés de Sté H2S SOLAR POWER SYSTEM pour les conseils qu’ils ont pu me prodiguer au cours de ce mois. Je tiens à exprimer ma gratitude et mes remerciements aux membres du jury qui ont bien voulu m’honorer de leurs présences.
  • 3. Table des matières Institut Supérieur des Études Technologiques de Jendouba.................................................................................1 TABLE DES MATIÈRES .........................................................................................................................................3 INTRODUCTION GÉNÉRALE.................................................................................................................................1 CHAPITRE 1 : PRÉSENTATION DU L’ENTREPRISE H2S SOLAR POWER SYSTEM.......................................................3 1.1 INTRODUCTION :......................................................................................................................................................3 1.2 PRÉSENTATION DE LA SOCIÉTÉ D’ACCUEIL :....................................................................................................................3 1.3 SECTEUR D’ACTIVITÉ : ...............................................................................................................................................3 1.4 ORGANIGRAMME DE L’ORGANISME : ........................................................................................................................... 4 1.5 : RENSEIGNEMENTS SUR H2S SPS : ............................................................................................................................4 *Partenaires : .......................................................................................................................................................4 1.7 : CONCLUSION :.......................................................................................................................................................4 CHAPITRE 2 : GÉNÉRALITÉS SUR L’ÉNERGIE SOLAIRE ...........................................................................................6 2.1 : INTRODUCTION :....................................................................................................................................................6 2.2 : GÉNÉRALITÉS SUR LE SYSTÈME PHOTOVOLTAÏQUE : .......................................................................................................6 2.2.1 : Effet photovoltaïque :................................................................................................................................6 2.2.2 : Système P.V raccordé au réseau STEG :.....................................................................................................8 2.2.3 : Composition d’un système P.V raccordé au réseau STEG:.........................................................................8 2.2.4 : L’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires photovoltaïques :...................................................11 2.2.5 Protection du module contre les ombrages :.............................................................................................11 2.3 : LA CONVERSION SOLAIRE THERMIQUE :.....................................................................................................................12 2.3.1 : Rappels sur l’effet thermique : ................................................................................................................12 2.3.2 : Le chauffe‐eau solaire : ...........................................................................................................................12 2.4 : CONCLUSION :.....................................................................................................................................................15 CHAPITRE 3 : ÉTUDE DE CAS : ÉTUDE ET RÉALISATION D’UN SYSTÈME D’ÉNERGIE SOLAIRE POUR LES BESOINS DE BUREAU D'ÉTAT CIVILE MUNICIPALITÉ BOU SALEM........................................................................................... 17 3.1 : ÉTUDE PRÉALABLE :..............................................................................................................................................17 3.1.1 : Description du cadre projet : ...................................................................................................................17 3.1.2 : Problématique :.......................................................................................................................................17 3.1.3 : solution :..................................................................................................................................................17 3.2 : ÉTUDE DU IPV :...................................................................................................................................................18 3.2.1 : Partie calcul de la puissance :..................................................................................................................18 3.2.2 : choix du matériel à utiliser : ....................................................................................................................19 3.3 : PRÉSENTATION DU LOGICIEL DU SIMULATION PVSYST 6.8.8 :......................................................................................22 3.4 : ÉTUDE ÉCONOMIQUE ET FINANCIÈRE :......................................................................................................................24 3.4 : RÉALISATION :.....................................................................................................................................................25 3.4.1 : Explication démarche administrative:.....................................................................................................25
  • 4. 3.4.2 : installation et montage du système PV :.................................................................................................26 3.4.3 : Outils de mesure et d'installation :..........................................................................................................32 3.5 : CONCLUSION :.....................................................................................................................................................32 CONCLUSION GÉNÉRALE................................................................................................................................... 33 BIBLIOGRAPHIE & RÉFÉRENCES......................................................................................................................... 34 ANNEXES.......................................................................................................................................................... 35 ANNEXE 1 : CHOIX DU CABLE : ................................................................................................................................35 ANNEXE 2 : FICHE TECHNIQUE DU PANNEAUX PHOTOVOTIAQUE :........................................................................36 ANNEXE 3 : FICHE TECHNIQUE DU L’ONDULEUR : ..................................................................................................37 ANNEXE 4 : RAPPORT DU PROJET REALISE PAR PVSYST 6.8.8..................................................................................38
  • 5. Liste des figures Figure 1.Logo H2S SPS .................................................................................................................................. 3 Figure 2.hiérarchie du cadre......................................................................................................................... 4 Figure 3 : principe de l'énergie solaire photovoltaïque ................................................................................ 6 Figure 4 : un dispositif semi-conducteur à base de silicium........................................................................ 7 Figure 5 : Système P.V raccordé au réseau STEG ....................................................................................... 8 Figure 6 : le chauffe -eau solaire domestique............................................................................................. 13 Figure 7: étude de cas installer chauffe -eau solaire................................................................................... 14 Figure 8 : emplacement du projet installation PV..................................................................................... 17 Figure 9 :un panneau Jin ko Solar JKM400M-72H-V ............................................................................... 20 Figure 10 Onduleur: GOODWE GW6000D-NS....................................................................................... 21 Figure 11 : Logiciel PVSYST 6.8.8 .......................................................................................................... 22 Figure 12 : Désignation du projet dans PVSYST 6.8.8.............................................................................. 23 Figure 13 :configuration du système dans PVSYST 6.8.8......................................................................... 24 Figure 14 : les 4 phases principales d'une installation PV.......................................................................... 25 Figure 15 : Différentes techniques de mise à la terre des modules dans une IPV...................................... 31 Figure 16: Déférent outillage utiliser dans IPV.......................................................................................... 32
  • 6. Liste des unités et des abréviations H2S SPS : H2S SOLAR POWER SYSTEM Sté : Société PV: Photovoltaïque IPV: Installation photovoltaïque NFC 15-712: Norme française pour les règles des installations photovoltaïques Volts: Unité de tension A: Unité d’intensité WC: Watt crête :Puissance maximale délivrée par un module. HT: Haut tension BT: Base tension mm2 : Unité de la section du conducteur CPV : Centrale photovoltaïques MPPT: Maximum Power Point Traker TGBT: Tableau général base tension STEG: La Société tunisienne de l'électricité et du gaz
  • 7. Liste des tableaux Tableau 1 : Caractéristique des équipements de Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem ............... 18
  • 8. 1 Introduction générale La production de l’électricité à partir de l’énergie photovoltaïque a connu un développement appréciable pendant les cinq dernières années permettant de créer un marché local croissant C’est pour mieux appréhender cela que j’ai effectué du 02 Aout au 28 Aout 2021 mon stage technicien au sein de la société H2S Solar Power System. Le domaine d’activité de cette entreprise est l’électricité photovoltaïque. De l’étude à l’installation en passant par les démarches administratives, H2S Solar Power System propose des solutions appropriées pour la production d’énergie électrique photovoltaïque. Mon travail était directement lié à l’étude, la conception et au suivi des installations photovoltaïques. L’objectif consistait en l’étude et à l’élaboration de cahiers des charges « photovoltaïque » type en vue de la conception d’un photovoltaïque raccordée au réseau STEG. J’ai dimensionné le système de photovoltaïque, participé à son installation. La première partie du rapport détaille le cadre de l'étude à savoir la description totale de l’entreprise. Ensuite, la deuxième partie détaille généralités sur l’énergie solaire. Enfin, la dernière partie détaille l’étude d’installation du système photovoltaïque.
  • 10. 3 Chapitre 1 : Présentation du l’entreprise H2S Solar Power System 1.1 Introduction : La description de la société se fera suivant 4 axes. D’abord la présentation, ensuite secteur d’activités, organigramme de l’organisme, et enfin Renseignements sur H2S SPS. 1.2 Présentation de la société d’accueil : H2S Solar Power System est la première entreprise de production et de distribution d’énergie, est le deuxième société installatrice au Nord-Ouest, située au plein centre-ville de Jendouba. On est spécialisé dans l’énergie solaire comme les installations photovoltaïques et chauffe-eau solaires. Figure 1.Logo H2S SPS 1.3 Secteur d’activité : H2S SPS est spécialisée dans deux secteur : Secteur photovoltaïque : * Installation photovoltaïque raccordée à la STEG (résidentiel / industriel / agricole) * Maintenance des systèmes photovoltaïques * Propositions des solutions qui apportent des gains considérables et des économies sur les facture. Secteur chauffe –eau solaire : *installation les chauffe –eau solaires. * Maintenance des chauffe –eau solaires.
  • 11. 4 1.4 Organigramme de l’organisme : Figure 2.hiérarchie du cadre 1.5 : Renseignements sur H2S SPS : Fb : https://www.facebook.com/H2S.SPS/ Adresse : Résidence Haj Dahman 1er étage App 1-3 Jendouba 8100 Email : H2S.SPS @gmail.com Tel : 54375606 *Partenaires :  ANME Agence Nationale pour la Maîtrise de l'Énergie.  GIZ l’agence allemande de coopération internationale pour le développement.  STEG La Société tunisienne de l'électricité et du gaz.  BSI Biome Solar Industry. 1.7 : Conclusion : Comme tout autre organisme dynamique et d'ailleurs comme toutes les sociétés H2S SPS dispose d'une histoire. Il s'agit de l'ensemble de grands événements qui ont marqué l'existence de l’organisation, dispose d'une large capacité technique justifiée par ses références techniques, le matériel à sa disposition et les ressources humaines qualifiées. Où dans ce cadre j’ai obtenu la culture d’entreprise et les étapes de création une entreprise ainsi les horaires du travail et les règle d’entreprise. Gérant Directrice Commerciale Technico‐ commerciale Technico‐ commerciale Directeur Technique technicien
  • 13. 6 Chapitre 2 : Généralités sur l’énergie solaire 2.1 : Introduction : Chaque jour, la terre reçoit sous forme d'énergie solaire l'équivalent de la consommation Électrique de 6 milliards de personnes pendant 30 ans. La technologie photovoltaïque Permet de transformer cette énergie en électricité grâce à des panneaux solaires. Alors dans ce chapitre, j’ai présenté une généralité sur le système photovoltaïque, ainsi Que, j’ai détaillé les principaux composants d’un système photovoltaïque et finalement j’ai parlé à la conversion solaire thermique. 2.2 : Généralités sur le système photovoltaïque : Lorsque la lumière atteint une cellule solaire, une partie de l’énergie incidente est convertie Directement en électricité sans aucun mouvement ou réaction produisant des déchets ou des Pollutions. Cette propriété remarquable est au cœur de toute installation photovoltaïque. Figure 3 : principe de l'énergie solaire photovoltaïque 2.2.1 : Effet photovoltaïque : L’effet photovoltaïque est un phénomène physique propre à certains matériaux appelés semi- conducteurs Qui produisent de l’électricité lorsqu’ils sont exposés à la lumière. L’effet photovoltaïque a été découvert en 1839 par le physicien français Becquerel. Un panneau solaire fonctionne par l’effet photovoltaïque c'est-à-dire par la création d'une force Électromotrice liée à l'absorption d'énergie lumineuse dans un solide. C’est le seul moyen connu actuellement pour convertir directement la lumière en électricité. La cellule photovoltaïque constitue l’élément de base des panneaux solaires photovoltaïques.
  • 14. 7 Il s’agit d’un dispositif semi-conducteur à base de silicium délivrant une tension de l’ordre de 0,5 à 0,6 V. Courant continu + - Figure 4 : un dispositif semi-conducteur à base de silicium La cellule photovoltaïque est fabriquée à partir de deux couches de silicium (matériau semi- conducteur) : - une couche dopée avec du bore qui possède moins d'électrons que le silicium, cette zone est donc dopée positivement (zone P), - une couche dopée avec du phosphore qui possède plus d'électrons que le silicium, cette zone est donc dopée négativement (zone N). Lorsqu'un photon de la lumière arrive, son énergie crée une rupture entre un atome de silicium et un électron, modifiant les charges électriques. Les atomes, chargés positivement, vont alors dans la zone P et les électrons, chargés négativement, dans la zone N. Une différence de potentiel électrique, c'est-à-dire une tension électrique, est ainsi créée. C'est ce qu'on appelle l'effet photovoltaïque. À la surface, le contact électrique (électrode négative) est établi par la grille afin de permettre à la lumière du soleil de passer à travers les contacts et de pénétrer dans le silicium. Les cellules solaires sont recouvertes d’une couche antireflet qui protège la cellule et réduit Les pertes par réflexion. C’est une couche qui donne aux cellules solaires leur aspect bleu foncé U = 0,5 V à 0,6 V
  • 15. 8 2.2.2 : Système P.V raccordé au réseau STEG : Toute l’énergie électrique produite par les capteurs photovoltaïques est envoyée pour être revendue sur le réseau de distribution. Figure 5 : Système P.V raccordé au réseau STEG 2.2.3 : Composition d’un système P.V raccordé au réseau STEG: Nous décrivons dans cette section, les divers équipements utilisés pour la conversion photovoltaïque dans les installations solaires. Les modules photovoltaïques : Les modules sont un assemblage de photopiles (ou cellules) montées en série, afin d’obtenir La tension désirée (12V, 24V …). La cellule photovoltaïque est l’élément de base dans la conversion du rayonnement. Plusieurs cellules sont associées dans un module qui est la plus petite surface de captation transformable sur un site. Les modules sont regroupés en panneaux, qui sont à leur tour associés pour obtenir des champs photovoltaïques. Les modules sont associés en série, en parallèle ou en série/parallèle pour obtenir des puissances importantes et la tension voulue. Définition du watt crête : la puissance crête d’une installation photovoltaïque est la puissance maximale délivrée par un module dans les conditions optimales (orientation, inclinaison, ensoleillement…). Elle s’exprime en Watt crête (WC).
  • 16. 9 Le silicium est actuellement le matériau le plus utilisé pour fabriquer les cellules photovoltaïques. Il doit être purifié afin d’obtenir un silicium de qualité photovoltaïque. Il se présente alors sous la forme de barres de section ronde ou carrée appelée lingots. Les lingots sont ensuite découpés en wafers : fines plaques de quelques centaines de microns d’épaisseur. Ils sont ensuite enrichis en éléments dopants pour obtenir du silicium semi- conducteur de type P ou N. Des rubans de métal sont alors incrustés en surface et raccordés à des contacts pour constituer Des cellules photovoltaïques. Les cellules les plus utilisées pour la production d’électricité sont les cellules silicium poly cristallin grâce à leur bon rapport qualité-prix. Les constructeurs garantissent une durée de vie de 20 à 25 ans à 80 % de la puissance nominale. Onduleur : L’onduleur permet de convertir le courant continu produit par les panneaux photovoltaïques en courant alternatif identique à celui du réseau électrique. Il calcule en permanence le point de fonctionnement (tension-courant) qui produit la puissance maximale à injecter au réseau : c’est la MPPT (Maximum Power Point Tracker). Ce fonctionnement dépend de l’ensoleillement et de la température. Un onduleur possède un rendement supérieur à 94 %. Son remplacement est à prévoir tous les 10 ans environ. Critères de choix : En entrée : - la puissance maximale, - la tension maximale, - la plage de tension d’entrée, - le nombre maximal de string raccordables. En sortie : - la puissance maximale et la puissance nominale, - la tension nominale et la fréquence nominale - le rendement. Câbles électriques : Les câbles relient électriquement tous les éléments du système PV. Le câblage est un point Critique de toute installation PV. Il est très important de bien dimensionner les conducteurs Afin d’éviter la circulation d’un courant très fort dans les câbles, même pour de petites Puissances dans le cas d’utilisation de faibles tensions. Le choix des câbles dont le gain est
  • 17. 10 Adapté aux conditions d’utilisation. Coffrets de protection :  Coffrets DC : L’installation comporte 3 coffrets DC : 2 coffrets constitués de 2 parafoudres chacun situés au plus près des panneaux. Chaque parafoudre protège un tracker de l’onduleur. Les parafoudres sont dimensionnés en fonction de la tension à vide du string multiplié par le coefficient de protection imposé par la norme : 803*1.5(coefficient de sécurité) =923 V. Ainsi, le parafoudre choisi doit être de type 2 et avoir une tension supérieure à 900V. Concernant les parafoudres situés au plus près des onduleurs, ceux-ci ne sont pas nécessaires pour cette installation. En effet, les onduleurs installés comportent des parafoudres intégrés ce qui nous dispense d’en mettre au sein du coffret. Coffrets AC : Un seul coffret regroupe les protections de la partie AC. Les éléments constitutifs sont : 1 interrupteur-sectionneur AC 3 pôles avec le neutre car l’onduleur utilisé est triphasé. Il permet de protéger les deux onduleurs côté alternatif. Son calibre correspond au calibre normalisé directement supérieur {l’intensité maximale en sortie des deux onduleurs une fois la mise en parallèle effectuée. Dans le cas de notre exemple : Iac max =24,6 A =2*24,6=49.2 A En conséquence, le calibre choisi est 63A. 1 parafoudre : il doit être choisi de type 2 et sa plage de tension doit correspondre à celle en sortie de l’onduleur. 2 disjoncteurs différentiels : ils sont choisis de sensibilité 300mA car l’installation n’est pas située au sein d’une habitation. On installe un disjoncteur différentiel par onduleur. Son calibre est le calibre directement supérieur {l’intensité maximale en sortie de l’onduleur (24,6A). Le calibre sélectionné est donc 25A. Compteurs : Un compteur bidirectionnel sera utilisé pour comptabiliser La quantité d'énergie cédée et extraite du réseau. Il est placé afin d’enregistrer séparément l’énergie électrique consommée et injectée dans le réseau.
  • 18. 11 2.2.4 : L’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires photovoltaïques : Le rendement d’un module photovoltaïque varie en fonction de l’angle d’incidence des rayons solaires. Il est possible de déterminer la position la plus adéquate des panneaux solaires pour obtenir le meilleur rendement énergétique. La position d’un panneau solaire se détermine selon deux critères : L’orientation, aussi appelée Azimut. L’inclinaison, ou angle horizontal établit sur un axe nord/sud.  Orientation optimale d’un panneau solaire : Cette partie est relativement simple. Les panneaux devront être orientés vers le sud, dans L’hémisphère nord, et à l’inverse, vers le nord, dans l’hémisphère sud. Plus on se rapprochera de l’Équateur et moins l’orientation sera importante, car quasi horizontale.  Inclinaison optimale d’un panneau solaire : De manière générale, il conviendra de déterminer le mois bénéficiant du moins d’ensoleillement. Auprès de services météorologiques, il sera possible d’obtenir les chiffres de l’irradiation journalière ou rayonnement journalier (en Wh/m2/jour) selon l’inclinaison. Il sera alors important de déterminer une inclinaison optimale (90° par rapport aux rayons solaires) pour le mois le moins ensoleillé. Ainsi, si le rendement est optimisé pour ce mois de faible rayonnement, il en sera de même pour les mois plus cléments.  L’orientation et l’inclinaison des panneaux solaires photovoltaïques : Ont une influence sur la productivité du système solaire photovoltaïque. Il faut vérifier l’orientation et l’inclinaison sachant que l’orientation optimale est plein Sud et l’inclinaison optimale est de 30° par rapport à l’horizontale. 2.2.5 Protection du module contre les ombrages : Le productible d’une CPV est largement affecté par les ombrages, même partiels, occasionnés sur le site d’implantation. Le courant dans une chaine est limité par celui du plus mauvais module. Il est alors recommandé de tenir compte des obstacles produisant un masque d’ombrage total ou partiel de la CPV lors du choix du site d’implantation. On distingue deux types d’ombrages, liés à la conception du générateur photovoltaïque, les ombrages de proximités et les ombrages lointains. Il est à préciser que l’impact des ombrages de proximité est largement plus critique que les ombrages lointains. - Ombrage lointain : L’ombrage lointain représente l’ensemble des obstacles dont l’angle avec lequel on l’observe ne varie pas lorsque l’observateur se déplace de quelques mètres. Cela peut être une colline, une montagne, un bâtiment lointain. - Ombrage de proximité :
  • 19. 12 En général les ombres provoqués par les obstacles proches sont soit : - les acrotères du toit du bâtiment, les arbres ou les bâtiments de l’entourage - une rangée de module de la même installation. -Distance de recul par rapports aux bordures de toits avec acrotère ou obstacles : En cas de présence d’un obstacle dans le sens de l’orientation des modules photovoltaïques, et afin de garantir le maximum d’ensoleillement en limitant les effets d’ombrage, il convient de calculer la distance de retrait de la première rangée des modules photovoltaïques conformément à la formule suivante : D = H-E / tang α Avec : H : hauteur de l’obstacle E : hauteur du module par rapport à la surface horizontale α : Hauteur solaire égale à 26 °. 2.3 : La conversion solaire thermique : L’énergie solaire sous sa forme thermique est utilisée dans l’habitat (pour le chauffage de l’eau sanitaire, le chauffage des piscines, la climatisation et la réfrigération.), et dans l’agriculture et l’industrie (serres, séchoirs solaires, cuisinière solaire, dessalement de l’eau, etc.). 2.3.1 : Rappels sur l’effet thermique : L'énergie du rayonnement solaire est transformée en chaleur via un capteur pour produire de l'eau chaude par effet de serre. Ce nom provient de son utilisation initiale dans l’agriculture (les serres). Sa découverte remonte à 1769 quand le physicien genevois Horace-Bénedict parvint à obtenir une température de 160°C en disposant cinq (5) boites en verre les unes dans les autres, puis en 1837, le sud-africain Sir John Herschet, parvint à obtenir une température de 120°C en disposant deux (2) plaques de verres sur du sable. Telles sont les premières descriptions connues des capteurs thermiques. 2.3.2 : Le chauffe-eau solaire : Le chauffage solaire de l'eau est l’une des capacités fascinantes de l'énergie solaire. Il permet d’avoir l’eau chaude en été et en hiver. Un appoint en gaz ou en électricité, peut être ajouté pour garantir l’efficacité du système même durant des conditions climatiques défavorables. Les capteurs utilisent la chaleur du rayonnement solaire pour chauffer de l’eau ou de l’air. Plus leur technologie est élaborée, plus ils sont capables de monter en température. En France, selon
  • 20. 13 les régions, il est possible de couvrir au minimum plus de 50 % de ses besoins en eau chaude et en chauffage par ce procédé. Il existe trois types d’installation : Le chauffe-eau solaire monobloc : tout est compris dans un seul bloc, il ne reste plus qu’à l’orienter plein sud. Le chauffe-eau solaire à thermosiphon en partie séparé : la pose est simplifiée car il n’y a pas besoin de circulateur. Le ballon échangeur est placé à l’intérieur de la maison et obligatoirement plus haut que les panneaux. Le chauffe-eau solaire à circulation forcée : solution la plus répandue en France, on utilise une pompe électrique pour faire circuler l’eau dans le circuit. Figure 6 : le chauffe -eau solaire domestique
  • 21. 14 Figure 7: étude de cas installer chauffe -eau solaire Les rayons du soleil chauffent l’eau qui circule dans le capteur. L’eau chauffée par le soleil circule ensuite dans le ballon de stockage, se comportant ainsi comme une résistance électrique. Les installations basées sur la technique du thermosiphon ne demandent qu’à vérifier de temps en temps la pression et le niveau du fluide. En revanche, celles basées sur un système à circulation forcée devront être davantage surveillées au niveau des capteurs, de la pompe et de la pression et du niveau de fluide. La durée de vie d’un chauffe-eau solaire est comprise entre 20 et 30 ans. Il existe trois familles de capteurs qui utilisent des technologies bien distinctes : Les capteurs simplifiés : il n’y a qu’un absorbeur de couleur noire qui élève la température. Les capteurs plans : se composent d’un caisson étanche recouvert d’une vitre dans lequel repose un radiateur. Les capteurs à tubes : technique la plus performante, ils sont remplis d’un peu d’eau qui se transforme en vapeur sous l’effet de la chaleur. Ce gaz monte naturellement à l’extrémité du tube où se loge une sorte de résistance qui est au contact de l’eau en circulation.
  • 22. 15 2.4 : Conclusion : . La deuxième partie de mon stage a été d’intégrer les notions liées au domaine du photovoltaïque et à bien comprendre toute la partie liée aux dimensionnements des onduleurs et des coffrets de protection. Puis, en parlé sur La conversion solaire thermique. Chaque chantier demandait la rédaction d’un dossier à remettre au client avec le détail des installations. Pour autant, cette prise de décision mérite d’être étudiée spécifiquement ou laquelle j’ai découvrirai les méthodes de travail et utiliser les acquis théoriques c’est qu’en appliquera ultérieurement sur chantier (installation PV à Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem).
  • 24. 17 Chapitre 3 : étude de cas : Étude et réalisation d’un système d’énergie solaire pour les besoins de Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem 3.1 : Étude préalable : 3.1.1 : Description du cadre projet : Nom: Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem Description de l'entreprise : Cette entreprise est active dans le secteur industriel suivant : Administration publique. Activité exercée : Administration publique Secteur : Organisme communautaire et gouvernemental » Administration publique Industrie : Activités d’administration publique générale Codes CITI : 8411 Adresse : Rue Habib Bourguiba Bou Salem. Figure 8 : emplacement du projet installation PV 3.1.2 : Problématique : La Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem a proposé le problème de la hausse des factures d’électricité, dues aux présences Des équipements électriques à grande puissance et la charge d’éclairage public. 3.1.3 : solution : Pour une nouvelle solution en propose une installation photovoltaïques raccordée au réseau STEG. En effet, les systèmes PV raccordée au réseau permettent d’éviter le problème de
  • 25. 18 l’augmentation des factures d’électricité qui sont, de plus, très chères Pour La Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem., Ce système alternatif à l’électricité permet de faire des économies non négligeables, et peut même rapporter de l’argent grâce à la revente de l’énergie électrique. 3.2 : Étude du IPV : 3.2.1 : Partie calcul de la puissance : Consommation journalière : Avant d’effectuer le calcul de dimensionnement, il est indispensable d’établir le bilan Énergétique, afin de déterminer la consommation journalière. Le tableau ci-dessous, donne le nombre des équipements dans Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem, ces informations permettront de calculer la puissance totale consommée, afin d’en déduire la puissance « photovoltaïque installée » à mettre en place à cet effet. Catégorie Nombre Puissance de chaque équipement (W) Puissance appelée par l’ensemble (kW) Durée de fonctionnement (h/j) Énergie journalière (kWh/j) Écrans 8 35 0.280 6h 1.68 Grandes ampoules 4 50 0.200 8h 1.6 Climatiseurs (Union Tech) 3 700 2.1 6h 12.6 Ampoules à 3 tubes fluorescentes 6 9 0.54 2h 1.08 Imprimantes 8 300 2.4 3h 7.2 Ampoules 15 9 0.135 3h 0.405 Télévisions 1 1 153 0.153 0h 0 Ordinateurs HP 8 60 0.480 6h 2.88 Réchauds électriques 1 6 250 1.5 1h 1.5 Speaker caméra 1 60 0.06 0h 0 Réfrigérateurs 1 70 0.07 6h 0.42 Micro-ondes 1 300 0.3 0.5h 0.15 Total 29.6 Tableau 1 : Caractéristique des équipements de Bureau d'État Civile Municipalité Bou Salem 𝐄𝐜𝐣 = 29.6 kWh/j
  • 26. 19 Calculs l’énergie à produire et la puissance crête : a. Calculer l’énergie à consommer annuelle : 𝐄can = 𝐄𝐜𝐣*365 Ecan : Énergie consommée annuelle. Ecj : Énergie consommée journalière. 𝐄can = 29.6*365 =10800 kWh/an a. Calculer la puissance crête Pc du générateur photovoltaïque nécessaire : 𝐏𝐜 = 𝐄can/𝐈𝐫 Pc: Puissance crête en Watt crête (WC). Ecan : Énergie consommée annuelle (Wh/an). Ir : Irradiation moyenne annuelle (kWh/m²/an) Dans notre cas : Pour couvrir tous les besoins toute l’année, on choisit le mois le plus défavorable à Bou Salem. De plus pour profiter le maximum possible des rayonnements solaire donc une bonne Productivité annuelle. Donc le mois le plus défavorable pour Bou Salem est Décembre ; le jour typique de cette Mois a une irradiation globale Ir= 1800 kWh/m²/an. 𝐏𝐜 = 10800/1800 = 6 𝐤𝐖𝐜 3.2.2 : choix du matériel à utiliser : Choix du panneau solaire : Jin ko Solar JKM400M-72H-V Nous avons choisi dans la simulation de notre étude le panneau solaire Jin ko Solar JKM400M- 72H-V, ce dernier va nous aider à compléter notre projet d’énergie solaire, afin de déterminer Précisément la puissance produite par le champ photovoltaïque. À partir de la puissance crête des panneaux Jin ko Solar JKM400M-72H-V, nous déterminons le nombre des panneaux solaire nécessaires à l’installation. Puissance crête unitaire d’un panneau Jin ko Solar JKM400M-72H-V = 400𝐖𝐜 Nombre des panneaux = PC/ 𝐏. 𝐮𝐧𝐢𝐭𝐚𝐢𝐫𝐞 =6000/400 = 15 panneaux
  • 27. 20 Figure 9 :un panneau Jin ko Solar JKM400M-72H-V Choix d’onduleur : Pour le choix de l’onduleur, on s’est basé sur les données du matériel photovoltaïques inclus dans la fiche technique On tenant compte les caractéristiques calculé et les conditions de l’utilisation de cet onduleur, Le principe caractéristique d’un onduleur PV est la recherche du meilleur point du fonctionnement MPP du système, en effet, pour une température et un éclairement donnés, la tension du circuit ouvert ou à forte charge est un peu près constante (assimilable à une source de tension) tandis qu’en court-circuit où à faible charge le courant est pratiquement constant (source du courant). Le générateur n’est alors ni vraiment une source de tension ni vraiment une source de courant non plus. La tension de circuit ouvert est sensible à la température et diminue quand la température augmente. Le courant de court-circuit est quant à lui proportionnel à l’éclairement : augmente si l’éclairement augmente. Le meilleur point de fonctionnement du système correspond au point de cette courbe où La puissance, produit de la tension et du courant, est maximisée. Il se situe au milieu de La caractéristique. Par la suite, on a abouti aux résultats représentés sur la fiche technique Qui nous montre les déférentes caractéristiques d’onduleur choisie : Onduleur: GOODWE GW6000D-NS
  • 28. 21 Figure 10 Onduleur: GOODWE GW6000D-NS Choix des câbles : C’est la partie de l’installation que les intensités sont les plus importantes entraînant des Pertes joules et des chutes de tension des câbles. La section de câble entraînant le moins de pertes. 𝐒 = ρ.L/R Avec : S : Section du conducteur en mm2. ρ: Résistivité du conducteur en Ω/m (cuivre =1,6 10−8Ω/m). L : Longueur du câble en mètre (m). R : Résistance max. de la ligne en ohm (Ω). La résistance R est donnée par : R=ΔU/I. ΔU : Chute de tension admissible en volt (V). I : Intensité délivrée par le panneau photovoltaïque sous sa tension nominale. En ampère (A). Choix des coffrets : Le choix des coffrets DC et AC dépendent essentiellement de leur localisation. En effet, le degré de protection n’est pas le même selon si le coffret sera placé en intérieur ou {l’extérieur. De même, le degré de résistance aux chocs, aux agents chimiques et atmosphériques et aux rayons UV dépend également de l’emplacement. Ainsi, en intérieur les degrés minimums requis sont IP20 et IK00, tandis qu’en extérieur la norme impose au minimum IP44 et IK07. Le second critère de choix est la dimension. Les différents éléments qui sont en réalité des modules montés sur rail doivent pouvoir être intégrés dans le coffret en respectant une réserve d’espace de 25% minimum par sécurité et en prévision d’éventuelles interventions
  • 29. 22 3.3 : Présentation du logiciel du simulation PVSYST 6.8.8 : PVSYST est l'un des plus anciens et des plus performants logiciels dédié au photovoltaïque. Il permet de concevoir, simuler, dimensionner et optimiser une installation photovoltaïque raccordée au réseau public, selon le Guide C15-712-1. Le logiciel traite aussi bien le courant continu que le courant alternatif jusqu'au réseau public traite l'ensemble de l'installation : l'organisation des panneaux, le choix de l'onduleur, le calcul des câbles et des protections... Il intègre une base de données constructeurs des différents composants et permet de créer une simulation 3D de l'installation avec calcul des masques lointains et proches. L'installation photovoltaïque est traitée selon les points suivants : - Définition du générateur photovoltaïque (simulation 3D, définition d'un module, nombre de modules dans une chaîne, nombre de chaînes par groupe, nombre de groupes dans le générateur) - Dimensionnement des câbles, en fonction du générateur et de l'environnement de pose - Dimensionnement des protections, s'il y a lieu, en fonction du générateur - Aide au choix de l'onduleur en fonction de la puissance et de la tension du générateur photovoltaïque - Contrôle de la chute de tension et des courants de court-circuit. Figure 11 : Logiciel PVSYST 6.8.8 1.Gestion du projet : Dans mon projet d’étude, nous avons raccordé le système photovoltaïque avec le réseau STEG. Nous allons définir le site et le cordonnées de notre projet.
  • 30. 23 Figure 12 : Désignation du projet dans PVSYST 6.8.8 2. Conception et dimensionnement du projet : La conception de système est basée sur des procédure simple et rapide :  Spécifique de puissance ou surface.  Choisir le modules PV.  Choisir l’onduleur.
  • 31. 24 Figure 13 :configuration du système dans PVSYST 6.8.8 3.Simulation et Rapport : La simulation calcule la distribution d’énergie tout l’année. Un rapport complet avec tous les paramètres impliqués et les résultats principaux est conçu pour être transmis à l’utilisateur (Annexe 4). 3.4 : Étude économique et financière : L'analyse économique et financière va nous permettre de juger la faisabilité de notre projet et D’estimer sa rentabilité dans les vingt premières années. En effet, nous avons adopté un calcul Très simple, qui va nous permettre d’estimer notre projet, à savoir le gain, et le temps du retour D’investissement. On a : - Somme de la perte est : 900 kWh/an. -Production annuelle du système photovoltaïque après la calcule de la perte : 9900 kWh/an. -Prix d’électricité, en moyenne tension dans les heures pleines : 0.340 DT/kWh. -Le gain de la production PV = 9900 kWh/an × 0.340 DT/kWh = 3366 DT.
  • 32. 25 -Coût total d’investissement (coût des panneaux + coût onduleurs + câblage + installation + étude de faisabilité…etc.) : 15500 DT -Temps du retour d’investissement (TRI) = Coût total d’investi/ Le gain de la production PV -Temps du retour d’investissement (TRI) = 15500 / 3366 = 4.6 ans 3.4 : Réalisation : La réalisation d’une installation photovoltaïque passe par des phases principales, le schéma suivant indique les 4 phases principales d’une installation : Figure 14 : les 4 phases principales d'une installation PV 3.4.1 : Explication démarche administrative: À part les études techniques, il y a une démarche administrative à suivre avant la réalisation de l’installation. Les dossiers de raccordement au réseau en fait partie de cela même si nous n’allons pas vendre les surplus en production. Le raccordement STEG consiste à réaliser un contrat de raccordement et d’exploitation qui comprendra : Les fiches de collecte de renseignement de votre installation. Le récépissé du permis de construire ou de la déclaration de travaux.
  • 33. 26 Le schéma de l’installation. L’attestation de conformité du consul et les documents d’attestation de conformité aux normes des produits à installer qui seront transmis à STEG afin d’obtenir l’accord et une offre d’exploitation. Emplacement des panneaux solaires : il nous permet de voir les différentes côtes entre les panneaux et ses positions sur le toit. Nous pouvons aussi voir l’emplacement des obstacles pour la détermination des ombrages. Schéma électrique : il représente les panneaux solaires avec les différentes protections. Il y a la connexion à la Terre pour la protection des personnes manipulant les panneaux solaires. Il y aussi les parafoudres pour la protection de l’installation au intempérie. Enfin, il y a les différents disjoncteurs pour l’isolation de l’installation en cas d’intervention et un compteur d’énergie électrique qui permet de suivre la production d’énergie. 3.4.2 : installation et montage du système PV : Le montage d’IPV est réalisé sur plusieurs étapes successives, qu'il faut respecter impérativement. Les étapes de montage se présentent dans l'ordre suivant : Étape 0 : Travaux et vérifications préliminaires Étape 1 : Montage de la structure de supportage sur le sol Étape 2 : Fixation des rails sur la structure Étape 3 : Pose des dalles Étape 4 : Fixation de la structure sur les dalles Étape 5 : Renforcement de la structure contre L’arrachement Étape 6 : Pose et fixation des modules PV sur les rails Etape7 : Pose et fixation des coffrets DC- AC et de l'onduleur dans le local technique Étape 8 : Câblage électrique Étape 9 : Mise à la terre et équipotent alité de tous les composants métalliques Étape 10 : Étiquetage et signalisation de sécurité Étape 0 : Travaux et vérifications préliminaires : La pose de l'IPV doit respecter les règles suivantes : Ne pas poser l'IPV directement sur l'étanchéité du toit sans protection mécanique S'assurer de la présence des attentes conformément aux recommandations de la visite préliminaire
  • 34. 27 Choisir un emplacement de l'IPV loin des obstacles engendrant l'ombrage et dont la distance entre les différents sous-ensembles (champs PV, onduleur, compteur TGBT) est la plus courte possible Fixer l'orientation à l'aide d'une boussole (plein sud). Étape 1 : Montage de la structure de supportage Sur le sol : Étape 3 : Pose des dalles Étape 4 : Fixation de la structure sur les dalles : Étape 5 : Renforcement de la structure contre l'arrachement :
  • 35. 28 Le Renforcement se fait par un câble tendeur en acier de section minimale 16 mm . La tension de ce câble est assurée par un tendeur œil/œil. Il Est fortement recommandé d'avoir au minimum deux points de fixation Afin d'éviter tout phénomène d'arrachement ou de retournement de L’installation.  Étape 6 : Pose et fixation des modules PV sur les rails La fixation des modules sur les rails est assurée par : - Une pince centrale qui fixe deux modules entre eux sur le rail et évite leur collement - Une pince d'extrémité qui fixe les deux modules d'extrémité de chaque rangée On prendra la précaution d'éviter la fixation des pinces hors des cadres métalliques pour ne pas casser le verre du module. Étape 7 : Pose et fixation des coffrets DC-AC et de l'onduleur Dans le local technique :
  • 36. 29 Étape 8 : Câblage électrique : · Câblage des modules : . Câblage Coffret DC et AC : ꞏ Câblage Onduleur : Le câblage de l'onduleur est assuré par : La connexion du câble rouge (+) et du câble noir (–) coté DC dans les bornes appropriées de l'onduleur
  • 37. 30 La connexion du câble AC dans la borne appropriée de l'onduleur ꞏ Protection mécanique des câbles Pour se protéger contre les chocs électriques et protéger les câbles Des dommages de toutes natures (mécanique, solaire, intempéries, Rongeurs,), il est fortement recommandé d'utiliser des chemins de Câble en tôle avec couvercle c'est-à-dire des goulottes. Étape 9 : Mise à la terre et équipotent alité de tous les composants métalliques : ꞏ Mise en place du regard de terre ꞏ Mise à la terre des modules : La mise à la terre des modules est assurée par un câble de terre de section 6, Chaque cadre des modules photovoltaïques doit avoir son propre câble de liaison équipotentielle. Il est obligatoire d'éviter les petits ponts entre les cadres des modules pour éviter de rompre la chaine d'équipotent alité si un module doit être retiré.
  • 38. 31 Figure 15 : Différentes techniques de mise à la terre des modules dans une IPV ꞏ Mise à la terre des coffrets et de l'onduleur : Étape 10 : Étiquetage et signalisation de sécurité : Pour des raisons de sécurité à l'attention des différents intervenants (chargés de maintenance, contrôleurs, exploitants du réseau public de distribution, chargés des services de secours,), il est impératif de signaler la présence d'une installation photovoltaïque sur un bâtiment. Cette mesure est mise en place par la pose d'étiquettes et de signalisations sur tous les principaux composants constituant une installation photovoltaïque. Les étiquettes utilisées doivent être adaptées pour résister aux UV et avoir des dimensions Convenables.
  • 39. 32 3.4.3 : Outils de mesure et d'installation : Pince multi contact pour connecteur : Pince équipée d'une matrice de sertissage et d'un Positionneur pour raccorder les connecteurs multi contact au câble solaire. Solari mètre : Analyseur solaire et des ombres pour mesures de l'exposition solaire, relevé de masques, traçage de la trajectoire du soleil. Boussole : Un instrument qui indique l’orientation. Contrôleur Mesureur de Terre : Un appareil de mesure de la résistance de terre. Caisse à Outils : Une caisse contenant les outils nécessaires pour la fixation de la structure Figure 16: Déférent outillage utiliser dans IPV 3.5 : Conclusion : La diminution du coût des systèmes photovoltaïques passe nécessairement par le choix d’une Technologie adéquate aux besoins de l’utilisateur. Lorsqu’on s’équipe en énergie renouvelable, Il est important de respecter certain nombre d’étapes. Ces dernières permettront, grâce à des Calculs simples, de dimensionner la source d’énergie. Une installation d’un système PV Nécessite plusieurs étapes, dont la première est d’estimer la consommation d’électricité et de Déterminer à quel moment on en a besoin. Puis vient le chiffrage de l’énergie solaire Récupérable selon l’emplacement et la situation géographique. Avec ces données, il sera Possible de connaitre le nombre des modules photovoltaïques nécessaires, ainsi que l’onduleur Les mieux adaptés, et enfin le câblage adéquat.
  • 40. 33 Conclusion générale Le travail effectué durant ce stage avait pour objectif le dimensionnement des systèmes photovoltaïques. Les différents objectifs fixés au début ont été atteints. Les différentes tâches confiées avaient trait à la gestion des chantiers dans leur globalité depuis le dimensionnement jusqu’à la mise en service. Un travail préalable de prise en main des normes liées au photovoltaïque a été indispensable. Les différents travaux réalisés pendant cette période étaient d’une qualité et d’une sécurité appréciables. Surtout, ils étaient réalisés dans les délais impartis des chantiers bénéficiaires. De plus, Des améliorations ont pu être apportées sur les installations afin d’optimiser la performance des systèmes par l’ajout de panneaux photovoltaïques. Ce stage me permis d’approfondir mes connaissances dans le domaine du photovoltaïque et être capable d’utiliser le simulateur PVSYST 6.8.8 qui me donne d’après ses résultats. En effet au niveau matériel, il a fallu gérer la confection et prévoir son impact sur la composition des coffrets de protection. Enfin, les installations dans le photovoltaïque sont amenées à évoluer avec les nouvelles technologies des cellules promises dans les années à venir.
  • 41. 34 Bibliographie & Références *http://energie-developpement.blogspot.com/2012/01/production-solaire-photovoltaique.html Consulté le 08/08/2021. *Union Technique de l'Électricité (2008). C15-712 : Installations Photovoltaïques. *Photovoltaïque info. www.photovoltaique.info Consulté le 14/08/2021. *Rapport Stage Conception et dimensionnement Photovoltaïque Dorothée Micheau 2010. *Mémoire DEUA en électronique option communication « Alimentation solaire Domestique à courant continu (DC) ». *Projet de Fin d’Études : Étude de conception d’un système d’énergie solaire pour les Besoins de l’aéroport ACHARIF AL IDRISSI d’Al Hoceima. *http://anme.tn Consulté le 18/08/2021.
  • 42. 35 ANNEXES ANNEXE 1 : CHOIX DU CABLE : Référentiel Technique des centrales photovoltaïques raccordées au réseau électriquenational NB : les calculs sont faits conformément à la norme NFC 15‐100 82 Tableau de choix d'un câble monophasé continu et alternatif non inductif (avec un cos phi de 1), conducteurs en cuivre. Les longueurs maximales sont exprimées en mètres pour Puissance en KW Intensité en A Section en mm² 1,5 2,5 4 6 10 16 25 0,25 1,1 0,5 2,3 42 71 113 170 1 4,6 21 35 56 85 142 227 1,5 6,8 14 24 38 57 96 152 240 2 9 10,5 18 29 43 72 115 180,5 2,5 11,5 8,5 14 22 34 56,5 90 141,5 3 13,5 7 12 19 29 48 77 120,5 3,5 16 6 10 16 24 40,5 65 102 4 18 9 14,5 21,5 36 58 90,5 4,5 20 8 13 19,5 32,5 52 81,5 5 23 11 17 28 45 71 6 27 9,5 14,5 24 38,5 60
  • 43. 36 ANNEXE 2 : FICHE TECHNIQUE DU PANNEAUX PHOTOVOTIAQUE :
  • 44. 37 ANNEXE 3 : FICHE TECHNIQUE DU L’ONDULEUR :
  • 45. 38 ANNEXE 4 : RAPPORT DU PROJET REALISE PAR PVSYST 6.8.8
  • 46. 39
  • 47. 40