Conception system

1. B.P./P.O.Box: 46 Maroua
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UNIVERSITE DE MAROUA
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THE UNIVERSITY OF MAROUA
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INSTITUT SUPERIEUR DU SAHEL
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DEPARTEMENT DES ENERGIES
RENOUVELABLES
————
THE HIGHER INSTITUTE OF THE SAHEL
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DEPARTEMENT OF RENEWABLE
ENERGIES
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ETUDE ET DIMENSIONNEMENT D’UN SYSTEME BACKUP MIXTE POUR
ALIMENTER L’ATELIER SIDEL DE L’USINE HUILERIE DE GAROUA
Mémoire de fin d’études en vue de l’obtention du Diplôme d’Ingénieur des Travaux en Energies Renouvelables
Spécialité : Energie solaire
Présenté par :
ABDOURAMANE ADOUM IDRISSA
MATRICULE : 14A412S
Année académique : 2016/2017
Rapporteur:
M. TCHOFFO HOUDJI Etienne
Président du jury:
Pr DJONGYANG Noël
Examinateur:
Dr BIKORO BI ALOU Marcelin

2. PLAN DE LA PRESENTATION
INTRODUCTION
MATERIEL ET METHODES
RESULTATS ET DISCUSSION
CONCLUSION ET PERSPECTIVES
2

3. INTRODUCTION (1/2)
Les énergies
renouvelables
Nécessité de
recourir à des
nouvelles sources
Délestage
Déficit
énergétique
Coût de
l’énergie
3

4. INTRODUCTION (2/2)
 Objectif général
 Dimensionner un système backup mixte pour alimenter les charges de l’atelier.
 Objectifs spécifiques
 Déterminer les éléments constitutifs du générateur photovoltaïque;
 Etude économique du projet;
 Comparer le système backup mixte à un groupe électrogène.
4

5. MATERIEL (1/1)
Outils logiciels
PVGIS
Microsoft Office 2013(Excel,
World)
5

6. METHODES (1/3)
 Dimensionnement: Méthode Simplifiée
Figure 1: Organigramme dimensionnement solaire photovoltaïque
Besoins énergétiques
Puissance du champ photovoltaïque
Capacité des batteries
Intensité du régulateur
Puissance de l’onduleur
Section des câbles entre les différents équipements
6

7. METHODES (2/3)
Réseau
ENEO
PV
Régulateur de
charge MPPT
Batteries
Onduleur
chargeur
(Multiplus)
Charges
Alternatives
Figure 2: Schéma synoptique d’un système backup mixte
7

8. METHODES (3/3)
Tableau 1: Récapitulatif des éléments du dimensionnement
Puissance crête : P =
𝑪
𝑲.𝑬
(1)
Nombre des panneaux en série: 𝑁𝑆=
𝑈
𝑈𝑁
(2)
Nombre de branches en parallèles: 𝑁𝑃 =
𝑃𝐶
𝑁𝑠×𝑃
(3)
Capacité de stockage: 𝐶𝑏𝑎𝑡𝑡 =
𝐶.𝑎𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑒
𝑑𝑚.𝑛𝑏𝑎𝑡𝑡.𝑈
(4)
Nombre de batterie en séries: 𝑁𝑆2 =
𝑈
𝑈𝑏𝑎𝑡𝑡
(5)
Nombre de branches de batterie: 𝑁𝑃2 =
𝐶𝑏𝑎𝑡𝑡
𝐶𝑏𝑎𝑡𝑡2
(6)
Courant minimal du régulateur de
charge:
Ireg =
𝑃𝑐
𝑈
(7)
Puissance onduleur : P≥ 𝑃𝑡 ; S ≥ 𝑆𝑡 (8)
Section de câble en AC: S = 𝜌. cos 𝜑 (
∆𝑈
2𝐿𝐼𝐵
− x. sin 𝜑) (9)
Section de câble en DC: S =
2𝜌.𝐿.𝐼
∆𝑈
(10) 8

9. RESULTATS ET DISCUSSION (1/10)
0
1
2
3
4
5
6
7
6,07
6,36 6,5
6,24 5,78
5,37 4,94 4,83
5,16
5,7
6,17
5,93
Ensoleillement(KWh⁄m2
/jr)
Année
Irradiation solaire mensuelle
9

10. RESULTATS ET DISCUSSION (2/10)
Tableau 2 : Bilan énergétique
Charges Alternatives Énergies consommés(kWh) Temps de
fonctionnement(heure)
Équipements 446 5
Tableau 3 : Récapitulatif du dimensionnement des modules PV
Pc(kWc) Np Ns Nt Désignation
129 107 4 428 VITRON 300
Wc/ 24V
Tableau 4 : Récapitulatif du dimensionnement du parc de la batterie
Capacité (Ah) Npbatt Nsbatt Autonomie(h) Désignation
15000 8 10 5 OPZV
10

11. RESULTATS ET DISCUSSION (3/10)
Tableau 5 : Récapitulatif du dimensionnement du régulateur
Nombres Intensité( A) Tension d’entrée(V) Tension de sortie(V) Désignation
9 150 96 96 VITRON Energy
Tableau 6 : Récapitulatif du dimensionnement de l’onduleur chargeur
Onduleur choisi Quantité Tension d’entrée(V) Tension de sortie(V) Désignation
10 kVA 9 96 230 VITRON Energy
11

12. RESULTATS ET DISCUSSION (4/10)
Tableau 7 : Récapitulatif des sections des câbles côté DC
Sections des câbles côté DC(mm2)
Champ PV-Boite de jonction 6
Boite de jonction-régulateur 300
Régulateur-batterie 240
Batterie-onduleur 150
Tableau 8: Récapitulatif des sections des câbles côté AC
Sections des câbles côté AC(mm2)
Onduleur-coffret de protection 6
12

13. RESULTATS ET DISCUSSION (5/10)
Tableau 9 : Récapitulatif des éléments de protection côté DC
Eléments de protection côté DC
Composants Intensité nominale (A) Tension (V) Protection
Fusible 16 210 Chaine des modules
Disjoncteur 1145 210 Onduleur-batterie
Interrupteur-
sectionneur
1145 210 Compteur de
distribution
Parafoudre Champ PV
Tableau 10 : Récapitulatif des éléments de protection côté AC
Composants Intensité nominale (A) Tension (V)
Disjoncteur 45 230
13

14. RESULTATS ET DISCUSSION (6/10)
 Analyse économique du projet
Tableau 11 : Estimation du coût d’investissement
Prix en (FCFA)
Coût de remplacement des équipements sur
la durée de vie de l’installation
103 833 600
Coût d’investissement HT 193 964 300
TVA (19,25% du coût d’investissement) 37 338 128
Coût d’investissement TTC 335 136 025
Retour sur investissement : 6 ans 4 mois
14

15. RESULTATS ET DISCUSSION (7/10)
 Etude comparative système backup mixte-groupe électrogène
 Objectif : évaluer la rentabilité du projet
Données d’exploitation :
• Groupe électrogène diesel(gasoil)
• 80 kW/ 100 kVA
• Consommation horaire : 20 L
• Prix moyen gasoil : 600 F/L
15

16. RESULTATS ET DISCUSSION (8/10)
Tableau 12 : Comparaison entre système backup mixte et groupe électrogène
Système de secours Avantages Inconvénients
Backup Mixte  Permet une continuité de service
 Pas de pollution
 Pas de nuisance sonore
 Réduction des factures d’électricité
 Coûteuse et rentable à long terme
 Nécessite une large surface
Groupe électrogène  Coût d’installation faible
 Permet une continuité de service
 Coût d’entretien élevée
 Pollution
 Nuisance sonore
 Problème de rupture de gasoil
16
16

17. RESULTATS ET DISCUSSION (9/10)
Tableau 13 : Comparaison de deux systèmes de secours
Désignation Groupe électrogène Système backup mixte
Période Par an Pour 20 ans Par an Pour 20 ans
Emission en 𝐶𝑂2 en (Kg) 23 832 576 640 - -
Dépense pour le gasoil (FCFA) 6 000 000 120 000 000 - -
Maintenance annuelle (FCFA) 3 500 000 70 000 000 - -
Coût total (FCFA) - 208 052 975 - 335 136 028
17

18. RESULTATS ET DISCUSSION (10/10)
0
100000
200000
300000
400000
500000
600000
700000
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Emission
en
CO2
(Kg)
Année
GE SYBM
 Impact environnemental de deux systèmes de secours étudiés
Figure 3 : Evolution des émissions de 𝐶𝑂2 de deux systèmes pour une durée de 20 ans
18

19. CONCLUSION ET PERSPECTIVES (1/2)
Centrale de 129 kWc
335 136 028 FCFA
Retour sur investissement de 6 ans 4 mois
Economique
Système backup mixte
Viable
Ecologique
19

20. CONCLUSION ET PERSPECTIVES (2/2)
 une étude générale de tous les ateliers
 un bilan énergétique de tous les ateliers
21

21. MERCI DE VOTRE
AIMABLE ATTENTION
22