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العلمي البحث و العالي التعليم وزارة

Badji mokhtar Annaba university

UNIVERSITE BADJI MOKHTAR-ANNABA – عنابة مختار باجي جامعةJuin 2019

Faculté des Sciences de l'ingénieur

Département électrotechnique

MEMOIRE

Présenté en vue de l'obtention du diplôme de Master

Intitulé :

Domaine : Sciences et technologieFilière : Electrotechnique

Spécialité : réseau électrique

Rédigé Par :

Chadlia Hanene

Baghana Chems Edine

Devant le jury composé par :

Président : Mr Labar Hocine Pr Université Badji Mokhtar-Annaba

Directeur de memoir : Mr Mesbah Tarek MCA Université Badji Mokhtar - Anaaba

Examinateurs : Mm Benalia Nadia MCB Université Badji Mokhtar-Annaba

Rapporteur : Mr Kherouf Mohamed l’OS - Sonelgaz

INSTALATION D’UNE CENTRALEPHOTOVOLTAIQUE DANS LE RESEAU

ISOLE D’ADRAR (P.I.A.T)

Résumé

Résumé :

Le travail présenté dans ce mémoire a été effectués au sein du département

d’électrotechnique, faculté des sciences de l’ingénieur de l’université de BADJI

MOKHTAR -ANNABA, sous la direction de Monsieur Mesbah Tarek, et au

niveau de l’opérateur de système de SONELGAZ sous la direction de monsieur,

Kherouf Mohamed, à qui on présente l’expression de nos profondes gratitudes

pour tous les conseils et les encouragements qu’ils nous ont prodigué pendant

toute la durée de ce travail.

Dans ce mémoire nous avons comme objectif : d’étudier, et simuler le réseau du

pole I’N –SALAH, ADRAR, TIMIMOUNE, (P.I.A.T) et améliorer ses

paramètres électriques par l’injection d’une centrale photovoltaïque de 30 MWc

dans la région qui représente un manque de puissance à plus court terme par le

calcule d’évolution de taux de développement dans chaque région ,et voir

l’influence de cette centrale sur tous le réseau d’ADRAR.

Abstract :

the work presented in this thesis was carried out in the Department of Electrical

Engineering, Faculty of Engineering Sciences of the University of BADJI

MOKHTAR -ANNABA, under the direction of Mr. Mesbah Tarek, and at the

level of the operator system of SONELGAZ under the direction of Mr ,

Kherouf Mohamed, to whom we express our deep gratitude for all the advice

and encouragement they have given us throughout the duration of this work.

In this thesis we aim to: study and simulate the I'N -SALAH, ADRAR,

TIMIMOUNE (PIAT) pole and improve its electrical parameters by injecting a

30 MWc photovoltaic plant into the which represents a short-term lack of power

by the rate of development rate calculation in each region, and see the influence

of this power station on all the ADRAR network.

Résumé

REMERCIEMENTS

Avant tout on remercie ALLAH Qui nous a éclairé le chemin

du savoir.

Ainsi que tous ceux qui ont contribué de près ou de loin à l’élaboration de

ce présent Mémoire trouve ici.

Au terme de ce projet, nous tenons à exprimer notre gratitude à

Monsieur Mesbah Tarek , notre encadreur de mémoire.

Et puisque qu’on n’avance pas seul, nos sincères remerciements à

Monsieur Kherouf mohamed, pour ses conseils précieux, le

support qu’il nous a fourni, et sa disponibilité durant toute la

période de réalisation de ce projet ainsi que tous le groupe de

L’OS (l’opérateur de système de sonelgaz).

*

Je dédie ce modeste travail

à mon chèr PAPA,

A ma très chère mère qui représente pour moi la source de tendresse et

l’exemple du dévouement qui n’a pas cessé de m’encourager et de prier

pour moi,

A mes frères et à toute ma famille,

Et à mon collègue du travail Baghana C.

CHADLIA HANENE

Dédicace :

Je dédie ce modeste travail,

qui est le résultat de longue année d’étude

A mes très chers parents, à qui je dois le plus grand respect, et qui

représente

pour moi l’exemple du sacrifice.

A mes frères et à toute ma famille,

Et à mon collègue du travail Chadlia H

BAGHNA CHEMS EDD

Dédicace :

Liste des figures :

Introduction générale :

Figure.1 : Production d’électricité d’origine renouvelable des pays phares au cours de

l’année2014 : …………………………………………………………………………………4

Figure.2 : Évolution de la production mondiale d’électricité d’origine renouvelable en MW :

………………………………………………………………………………………………4

Figure.3 : Evolution de la production mondiale d’électricité à partir des énergies

renouvelables : ………………………………………………………………………………..5

Figure.4 : Évolution des énergies renouvelables par type d’énergies dans les différents

secteurs entre 2005 et 2021 :………………………………………………………………… 5

Figure.5 : Perspective sur le programme des énergies renouvelables algérien 2015-2030 : 6

Chapitre I

Figure (I.1) : consommations des différentes énergies dans le monde en 2017 :……………12

Figure. (I.2) : Ressources annuelles d’origine renouvelable disponibles à la surface de la

terre :………………………………………………………………………………….12

Figure. (I.3) : le système d’une centrale hydraulique : ……………………………..13

Figure. (I.4) : la géothermie de haute énergie :………………………………………13

Figure (I.5) : énergie biomasse : ……………………………………………………..14

Figure. (I.6) : système éolien offshore : ………………………………………………15

Figure. (I.7) : les types d’énergie solaire : …………………………………………..16

Figure. (I.8 )la constitution d’un système PV connecté au réseau :……………………….. 17

Figure. (I.9): Géométrie schématique des rapports terre-soleil : ……………………19

Figure. (I.10) : position du soleil d’après l’origine O :………………………………21

.Figure. (I.11) : Types de rayonnement solaire reçus au sol : ………………………..22

Figure. (I.12) : Rayonnement solaire capté par un plan horizontal et incliné :………….23

Figure. (I.13) : Intensité de l’ensoleillement reçu sur un plan horizontal et incliné :….23

Figure. (I.14) : schéma d’un système PV en mode autonome : ……………………….24

Figure. (I.15): principe de fonctionnement du pompage au fil du solei :25

Figure. (I.16) : une centrale PV en mode autonome :………………………………. 26

Figure. (I.17) mode d’exploitation d’un système PV (connecté au réseau) :………..26

Figure. (I.18) Mode d’exploitation d’un système photovoltaïque (hybride) :…….. 27

Chapitre II :

Figure. (II.1) : principe de fonctionnement d’une cellule PV : ……………32

Figure. (II.2): quelques types de cellules : ………………………………...34

Figure. (II.3) : montage de 2 panneaux en série : …………………………..36

Figure. (II.4) montage de 2 panneaux en parallèle :……………………….. 36

Figure. (II.5) : schéma explicatif du phénomène : ………………………….37

Figure. (II.6) : dopage de type N :………………………………………… 38

Figure. (II-7) : dopage de type P :…………………………………………. 38

Figure. (II.8) : Schéma électrique d’une cellule solaire idéale : …………...39

Figure. (II.9) : schéma électrique réel d’une cellule PV : ………………….40

Fig. (II.10) : mise en évidence de MPP : …………………………………….41

Figure. (II.11) : caractéristique I(v) et P(v) d’une cellule solaire : …………43

Figure. (II.12) : Les différentes zones de Caractéristique I(V) D’un générateur

Photovoltaïque: ………………………………………………………………43

Figure. (II.13) la caractéristique des hacheurs : ……………………………44

Figure. (II.14) : hacheur à base de thyristor :………………………………. 45

Figure. (II.15) : hacheur à base de diode : …………………………………45

Figure.( II.16) : Caractéristiques idéales des interrupteurs : ………………….46

Figure. (II.17) : les caractéristiques possible des hacheurs :…………………. 46

Figure. (II.18) : la strecture d’un hacheur non réversible : …………………....46

Figure. (II.19) : la configuration d’un hacheur série (dévolteur ) : ……………47

Figure. (II.20) : le schéma d’hacheur série : ……………………………………47

Figure. (II.21) : le schéma d’hacheur parallèle : …………………………………48

Figure. (II.22) : la forme d’onde d’un hacheur survolteur : ……………………..49

Figure. (II.23) : le symbole d’un onduleur autonome : …………………………50

Figure. (II.24) : filtrage de la tension par l’inductance de sortie : ………………51

Figure. (II.25): Circuit utilisant des thyristors (source ISET) : ………………………..52

Figure. (II.26) : Circuit à pont de transistors avec convertisseur élévateur : …………..52

Figure. (II.27 : Circuit à 3 étages avec transformateur haute fréquence : ……………..52

Figure. (II.28) : Circuit à 4 étages avec montage push pull* : ……………………53

Figure. (II.29) : Onduleur sans transformateur* dit « à Topologie de Karschny : ……..54

Chapitre III :

Figure. (III.1): Interconnexions internationales existantes : …………………….58

Figure. (III.3) :le schéma de réseau RIN : …………………………………………69

Figure. (III.4) : schéma d’exploitation du PÔLE IN SALAH-ADRAR-TIMIMOUNE (PIAT) : 66

Chapitre IV :

Figure (IV-1) : l’interface de PSAT : …………………………………………………………65

Figure (IV-2) : la simulation réel du réseau [PIAT] sur PSAT :………………………………66

Figure (IV-3) : la simulation du réseau PIAT après l’injection d’un é 2me transformateur :…..67

Figure (IV-4) : la simulation du réseau PIAT après l’installation d’une centrale PV :……67

Liste des Tableaux :

Tableau (I-1) : Rapport réserve prouvée / production annuelle des différentes ressources non

renouvelables…………………………………………………………………………………….10.

Tableau ( I-2 ): représentant le potentiel solaire en Algérie : ………………………………………..28

Tableau (II-1) : récapitulative de types des panneaux solaire : …………………….35

Tableau (III-1) : Représentation de l’évolution des taux de développement de la consommation: 61

Tableau (III-2) : Evolution des taux de développement après l’ajout de 2ième

transformateur..62

Listes des Acronymes et Symboles :

Acronymes:

• CSP : Concentration Solar Power

• PV : photovoltaïque.

• TSL : Temps Standard Local.

• TSV : Temps Solaire Vrai.

• THD : taux de distorsion harmonique.

• MPP : Point de fonctionnement optimal ‘Maximum Power Point’.

• MPPT : Suiveur/Algorithme du Point de fonctionnement optimal.

• DC= CC : Courant Continu.

• AC=CA : Courant alternatif.

• CDER : Centre de Développement des Énergies Renouvelable.

• FNER : Fonds National pour les énergies renouvelables et la cogénération

• MLI : modulation de largeur d’impulsion/

• IGBT : Le transistor bipolaire à grille isolée (Insulated Gate Bipolar Transistor)

• GTO : Le thyristor à extinction par la gâchette (GateTurn-Off Thyristor)

• MOSFET : Un transistor à effet de champ à grille isolée plus couramment

• (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor)

• PUSH-PULL : Un montage push-pull est un convertisseur continu-alternatif (onduleur)

dont la présence d’un transformateur* à point milieu permet d’une part d’élever ou

d’abaisser la tension enjouant sur le rapport de transformation, et d’autre part

d’économiser 2 transistors et deux diodes (par rapport à un onduleur de pont).

• SKTM : shereket Kahraba attakat el motajaddida

symbols:

• WC : watt créte

• A : constante de radiation = 3.74x10-16 W/m2 5

• B:= 14.39x 10-3 m.K

• ES: éclairement de la surface du soleil ;

• E0: éclairement en dehors de l’atmosphère terrestre, appelé constante solaire ;

• AS: Surface du soleil ;

• A0T : Surface de la sphère dont le rayon est l’orbite de la terre/soleil.

• ζ =5.67x 10-8 W/m2.K4est la constante de Stefan-Boltzmann

• Λ : longitude géographique du site

• (λ) : Ensoleillement dans le plan des panneaux (W/m2)

• (Tc) :Température de jonction des cellules (°C)

• (Ipv): Courant fourni par le groupe de panneaux (A)

• (Vpv): Tension aux bornes du groupe (V)

• (IPH) : Courant photoélectrique

• (ISH) : Courant passant dans la résistance shunt

• (ISC) : courant de court-circuit à 25°C et 1000 W/m2

• (KI) : coefficient de température de la cellule

• (Tref) : température de référence des panneaux

• (IRS) : courant de saturation ;

• (k) : constante de Boltzmann (1,38.10-23 J/K)

• (q) :charge élémentaire (1,6.10-19 C)

• (A) : facteur d’idéalité de la jonction (cellule PV) p-n.

• (EG): est l’énergie de gap

• (ID) : courant traversant la diode.

• (VT ): tension thermique

• (Is) : courant de saturation.

• (VD) : tension à la borne de la diode.

• (T) : température absolue (en kelvin)

• (RSh): Résistance shunt de la cellule PV.

• (RS) : Résistance série de la cellule PV.

• (ICC) : Courant de court-circuit d'une cellule ou d'un module solaire [A].

• (VCO) : Tension en circuit ouvert d’un module solaire [V].

• (ISh): Le courant circulant dans la résistance Rsh.

• (FF) : Facteur de forme.

• (η) : Rendement.

• (V mpp ) = Vm: Tension d'un module PV au point de puissance maximale [V].

• (I mpp) = Im : Courant d'un module PV au point de puissance maximale [A].

• (E) : Ensoleillement [W/m²].

• (T) : Température de la jonction des cellules PV [°K].

Table des matières

Introduction générale..........................................................................................1

Chapitre I : Etat de l’art du système photovoltaïque...........................................8

Introduction :....................................................................................................9

I.1.1 Ressources énergétiques :........................................................................10

I.1.1.1 Ressources non renouvelables ou non renouvelables (Epuisables) :..................................................................................................10

I.1.1.2 Ressources renouvelables (Non épuisables) :.....................................11

L’énergie solaire :..................................................................................12

I.1.2 Les diférents types d’énergies renouvelables :........................................13

L’énergie hydraulique :...................................................................................13

L’énergie Géothermique :............................................................................13

L’énergie de la Biomasse :...........................................................................14

L’énergie Eolienne :.....................................................................................15

L’énergie Solaire :........................................................................................15

L’énergie solaire Thermique :......................................................................16

L’énergie solaire Photovoltaïque :...............................................................16

I.2 Le potentiel solaire :..................................................................................17

I .2.1 Potentiel solaire extraterrestre :.........................................................17

I .2.1.1 Rayonnement solaire extraterrestre :..............................................17

I 2.1.2 Temps solaire vrai (TSV) :.................................................................19

I .2.1.3 Position du soleil :............................................................................19

I.2.2 Rayonnement solaire :............................................................................21

Spectre solaire :...........................................................................................21

Le rayonnement direct................................................................................21

Le rayonnement difus :...............................................................................21

Le rayonnement réféchi ou l’albédo du sol :...............................................22

I .3 Le système photovoltaïque :....................................................................23

I.3.1 Domaines d’application de l’énergie photovoltaïque :...........................24

1.3.2 Modes d’exploitation d’un système photovoltaïque :............................24

1.3.2.1 Mode autonome :................................................................................24

a) Pompage de l’eau :................................................................................25

b) Centrales photovoltaïques (PV) :............................................................25

I.3.2.2 Mode connecté au réseau :...............................................................26

1.3.2.3 Mode hybride :....................................................................................26

I.4 Avantages et inconvénients :....................................................................27

Avantage................................................................................................27

Inconvénients :......................................................................................28

Le potentiel solaire en Algérie :......................................................................28

I.5 L’avenir du photovoltaïque :......................................................................29

Conclusion.........................................................................................................29

Chapitre II : Modélisation d’un système photovoltaïque....................................30

Introduction....................................................................................................31

II.1 Défnition de la cellule photovoltaïque :...................................................31

II.1.1 Principe de fonctionnement :..............................................................31

II.1.2 Les types des cellules :.......................................................................31

1ère génération :.....................................................................................32

2ième génération :....................................................................................33

3ième génération :....................................................................................34

II.2 Les diférents montages des panneaux photovoltaïques :.......................35

Le montage de panneaux PV en série :.................................................35

Le montage des panneaux en parallèle :...............................................37

II.3 Les semi-conducteurs :.............................................................................37

II.3.1 Dopage du silicium :...........................................................................37

II.4 Caractéristiques physiques des cellules photovoltaïques :.......................39

II.4.1 Schéma équivalent d’une cellule photovoltaïque :.............................39

II.5 Paramètres des cellules photovoltaïques :...............................................41

II.5.1 Courant de court-circuit ICC :.............................................................41

II.5.2 Tension à circuit ouvert VOC :............................................................41

II.5.3 Puissance débitée P :..........................................................................41

II.5.4 Facteur de forme :..............................................................................42

II.5.5 Le rendement :...................................................................................42

II.5.6 L’équation caractéristique de la cellule photovoltaïque :...................42

II.5.7 Les zones de la caractéristique I(V) d’un générateur photovoltaïque :...........................................................................................43

II.6 Généralités et principes de fonctionnement des hacheurs :....................44

II.6.1 Défnition des hacheurs :....................................................................44

II.6.2 Les types des hacheurs :....................................................................44

II.7 Modélisation du hacheur dévolteur :........................................................45

a) Structure générale des Hacheurs :..........................................................45

b) Les confgurations des hacheurs :...........................................................46

II.8 Etude de quelques structures de hacheurs non réversibles :...................47

II.8.1 Hacheur dévolteur (ou série) :............................................................47

II.8.2 Hacheur survolteur ou parallèle :.......................................................48

II.9 Les convertisseurs DC/AC :.......................................................................49

II.9.1 Défnition :..........................................................................................49

II.9.2 Caractéristiques propres à un onduleur pour un système photovoltaïque :...........................................................................................50

II.9.3 Principaux types d’onduleurs :............................................................51

Conclusion..........................................................................................................54

CHAPITRE III : Etude du réseau isolé du pôle d’In Salah, Adrar et Timimoune (PIAT)..............................................................................................55

Introduction.......................................................................................................56

III.1 Evolution de la consommation d’électricité en Algérie :.............................56

III.2 Evolution du réseau électrique Algérien :...................................................56

Transport d’électricité :..........................................................................57

III.3 Evolution de la puissance maximale appelée (PMA) :.................................58

Le Réseau Interconnecté du Nord « RIN » :...........................................58

Le pôle d’IN SALAH, ADRAR et TIMIMOUNE « PIAT » :............................59

Les Réseaux Isolés du Sud « RIS » :.......................................................60

III.4 Identifcation du réseau isolé d’ADRAR (PIAT) :..........................................63

III.4.1 Identifcation du parc de production et de la puissance réalisée dans le réseau PIAT (2018) :...........................................................................61

Taux de développement de la consommation :....................................61

III.4.1.1 Analyse des données :.......................................................................61

La problématique :....................................................................................62

La solution proposée :...............................................................................63

Conclusion :.......................................................................................................63

Chapitre IV : Simulation du réseau PIAT avec l’installation d’une centrale photovoltaïque de 30 MWC...............................................................................64

Introduction :.....................................................................................................65

IV-1 outils de simulation :..................................................................................65

IV-1-1 Utilisation de PSAT [12] :......................................................................66

IV-2 : la simulation du réseau PIAT réel sur PSAT :............................................66

IV-3 : les résultats de simulation :.....................................................................68

IV-3-1 : les résultats du 1 er essai (Réseau réel) :.......................................72

IV-3-2 : les résultats du 2ème essai (après l’injection d’un 2ème transformateur) :.........................................................................................75

IV-3-3 : les résultats de simulation de 3eme essai (l’installation du transformateur et l’injection du centrale PV) :.................................................

Conclusion :.......................................................................................................79

Conclusion générale..........................................................................................80

Bibliographie.....................................................................................................83

Introduction générale

1

Intégration d’une centrale photovoltaïque dans le réseau isolé d’ADRAR (PIAT)



2



L’énergie est l’un des moteurs de développement des nations et des sociétés. La

civilisation industrielle s’est bâtie autour de l’exploitation du charbon à la fin du 18e

siècle, puis sur l’intérêt des réserves pétrolières au milieu du 20e siècle, et depuis la

consommation de l’énergétique est en très forte croissance dans toutes les régions du

monde.

Face à une demande croissante d’énergie et à l’épuisement plus ou moins à long

terme en particulier les énergies fossiles, la crise pétrolière de 1973 a accéléré la

décision de certains pays à mener une politique orientée vers le nucléaire,

malheureusement, les déchets nucléaires ont posé d’autres problèmes en termes de

pollution radioactifs, nous citons aussi le problème que présente le démantèlement

des vieilles centrales nucléaires qui a accentué le risque industriel et la pollution de

l’environnement. Sachant que les sources d’énergie fossiles contribuent à un

changement global du climat, favorisent la constitution des pluies acides et la

pollution de notre planète. Les organisations mondiales pour la protection de

l’environnement signalent que la concentration de CO2 a augmenté de 25% depuis

l’ère préindustrielle et elle doublera au environ 2050. Depuis 1900 et à ce jour la

concentration de CO2 a provoqué une augmentation de la température de 0,3 à 0,6°,

les scientifiques prévoient une augmentation de la température moyenne de 1 à 3,5°C

d’ici à l’année 2100, ce qui augmentera le taux de réchauffement de la planète, dont

les conséquences peuvent provoquer une augmentation du niveau de la mer de 15 à

95 cm d’ici à l’année 2100.

Pour subvenir aux besoins en énergie de la société actuelle et future, il été nécessaire

de trouver des solutions adaptées et de les diversifier. Actuellement, il y a

principalement deux façons possibles d’agir :

- La première est de diminuer la consommation des récepteurs d’énergie,

d’augmenter la productivité des centrales en améliorant leur efficacité et en

optimisant leurs fonctionnements.


3


- La deuxième consiste à trouver et à développer de nouvelles sources

d’énergie.

Les énergies renouvelables fournies par le soleil, le vent, la chaleur de la terre, les

chutes d’eau, les marées ou encore la croissance des végétaux, qui n’engendrent pas

ou peu de déchets ou d’émissions polluantes, participent à la lutte contre l’effet de

serre et les rejets de CO2 dans l’atmosphère, facilitent la gestion raisonnée des

ressources locales, génèrent des emplois. Le solaire (Photovoltaïque et thermique),

l’hydroélectricité, l’éolien, la biomasse, la géothermie sont des énergies à

flux inépuisables [9].

Perspectives des énergies renouvelables dans le monde :

Ressources illimitées et disponibles, les énergies renouvelable représentent une

chance pour plus de deux milliards et demie de personnes dans le monde en

particulier dans les pays du tiers monde et les habitants des régions isolées,

d’accéder à l’électricité. Ces atouts, alliés à des filières de plus en plus performantes,

favorisent le développement des énergies renouvelables et suscitent l’intérêt des

grands pays industrialisés caractérisé par d’importants investissements dans ce

domaine figures (1, 2, 3 et 4)[9].


4


Figure(1) : La production d’électricité d’origine renouvelable des pays phares en 2014 [9]

Figure (2) : L’évolution de la production mondiale d’électricité d’origine renouvelable en MW [9].


5


Figure (3) : L’évolution de la production mondiale d’électricité à partir des énergies renouvelables

[9].

Figure (4) : L’évolution de la consommation des énergies renouvelables par type d’énergies dans

les différents secteurs entre 2005 et 2021 [9].

Perspectives des énergies renouvelables en Algérie :

De sa part sa situation géographique, l’Algérie ne peut que favoriser le

développement de l’utilisation des énergies solaire et éolienne. Ainsi, en Algérie,

l’enjeu du développement des énergies renouvelables ne peut être qu’important. En

effet, ces énergies permettront de couvrir la demande, de plus en plus croissante, des

besoins énergétiques de base nécessaires pour le développement socio-économique

du pays. En février 2015, le gouvernement Algérien a adopté son programme de

développement des énergies renouvelables pour la période 2015-2030 (1). La

première phase du programme a démarré en 2011 et a permis la réalisation d’études

sur le potentiel national et la création de projets pilotes, ce programme a pour


6


objectifs la réalisation à base de ressources d’énergie renouvelable, plus de 4,5 GW

d'ici à 2020 et 22 GW à l’horizon 2030, dont :

• 13 575 MWc de solaire photovoltaïque,

• 5 010 MW d'éolien,

• 2 000 MW de solaire thermodynamique (CSP),

• 1 000 MW de biomasse (valorisation des déchets),

• 400 MW de cogénération,

• 15 MW de géothermie.

Figure (5) : Les perspectives du programme national des énergies renouvelables algérien

2015-2030 [9]

Dans ce cadre, le présent mémoire décrit une étude l’intégration de l’énergie solaire

photovoltaïque dans un réseau isolé d’Adrar.

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_solaire_photovolta%C3%AFque

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_%C3%A9olienne

https://fr.wikipedia.org/wiki/Solaire_thermodynamique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Biomasse_%28%C3%A9nergie%29

https://fr.wikipedia.org/wiki/Cog%C3%A9n%C3%A9ration

https://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9othermie


7


Le premier chapitre est consacré à l’état de l’art des systèmes photovoltaïques et en

particulier le potentiel solaire (Le rayonnement, la position du soleil …etc.) avec les

différents modes d’exploitation de cette technologie ainsi que ses domaines

d’application.

Le deuxième chapitre est consacré à la modélisation d’un système photovoltaïque et

les différents éléments d’un générateur PV (Panneaux, hacheurs et onduleurs).

Le troisième chapitre est consacré à l’étude du réseau du pôle d’In Salah, d’Adrar et

Timimoune qui consiste à :

1/ Déterminer les différents points défaillants et critiques de ce réseau.

2/ Traiter et synthétiser les informations et les statistiques des différents paramètres

électriques de ce réseau (De 2011 à 2018).

3/ Déterminer les première actions de mise à niveau du réseau comme 1ère action.

4/ Voir l’importance de l’intégration d’un système photovoltaïque (PV) pour

l’amélioration des paramètres électriques et la qualité d’énergie dans ce réseau.

Le quatrième chapitre est consacré à la réalisation du réseau PIAT simulé sur PSAT

et à la comparaison entre le réseau réel actuel et les différentes variantes de

simulation pour l’amélioration de ce réseau (Avec et sans l’injection d’une source

PV).

Et enfin une conclusion générale qui résume le travail réalisé.

Chapitre I : état de l’art du système photovoltaïque

8


Chapitre I :

Etat de l’art du système photovoltaïque


9


Introduction

Les activités énergétiques humaines doit actuellement faire face à un double défi,

d’une part, les ressources énergétiques conventionnelles ne pourront répondre

indéfiniment à la demande, ce qui impose d’envisager de nouveaux moyens de

production d’énergie permettant de répondre aux besoins énergétiques des

générations futures, d’autre part, les émissions de gaz à effet de serre causées par nos

activités énergétiques qui sont les responsables majeurs du changement climatique.

La prise de conscience simultanée de l’épuisement des ressources conventionnelles et

de l’impact de nos consommations d’énergie doit notamment nous amener au

développement de nouveaux modes de production d’électricité ainsi qu’à une

consommation plus rationnelle de nos ressources.

Dès le 21ième siècle et particulièrement dans les pays industrialisés, ces ressources

furent progressivement marginalisées aux profits d'autres sources d'énergie que l'on

pensait plus prometteuses, dès lors, la pollution atmosphérique, le réchauffement

climatique, les risques du nucléaire et les limites des ressources ont fait prendre

conscience qu'un développement économique respectueux de l'environnement, dans

lequel nous vivons, est nécessaire.

Les énergies renouvelables constituent donc une alternative aux énergies

fossiles à plusieurs titres :

• Elles sont généralement moins perturbatrices de l'environnement, elles

n'émettent pas de gaz à effet de serre et ne produisent pas de déchets ;

• Elles sont inépuisables ;

• Elles autorisent une production décentralisée adaptée à la fois aux ressources

et aux besoins locaux ;

• Elles offrent une importante indépendance énergétique.


10


I.1 Contexte énergétique mondial :

Dans cette partie, nous allons comparer les ressources et les besoins énergétiques au

niveau mondial.

La distinction sera faite entre ressources non renouvelables (fossiles et fissiles) et

ressources renouvelables. Une attention particulière sera portée sur l’énergie

électrique [4].

I.1.1 Ressources énergétiques :

I.1.1.1 Ressources non renouvelables ou non renouvelables (Epuisables) :

Une ressource est dite non renouvelable lorsque sa consommation aboutit à sa

diminution notable à l’échelle des temps humains.

Les principales sources d’énergies non-renouvelables sont dérivées des

hydrocarbures, tels que le pétrole, le gaz naturel, et les huiles.

On peut classer les énergies non-renouvelables en deux grandes familles :

1. Énergie fossile : notamment le charbon, le gaz naturel et le pétrole. Leur vitesse de

régénération est extrêmement lente à l'échelle humaine, et la consommation intensive,

d'où les risques d'épuisement actuels.

2. Énergie nucléaire : les gisements d'uranium étant limités, et son stock ne se

reconstitue pas à l’échelle de la vie du système solaire. Seule la fusion nucléaire

pourrait, à condition d'être industriellement maîtrisée, produire de l'énergie sur le très

long terme [4].

Ces ressources sont donc définies comme non renouvelables car leur épuisement au

rythme de leur consommation actuelle est inévitable.

Ressource réserve prouvé Production annuelle

Pétrole 40 ans

Gaz 57 ans

Charbon 220 ans

Uranium 77 ans

Tableau (I.1) : Le rapport réserve prouvée / production annuelle des différentes ressources non

renouvelables [4].


11


Les réserves prouvées en énergie fossile et fissile sont aujourd’hui assez correctement

estimées, il est alors possible de déterminer le rapport entre réserve prouvée et

production annuelle correspondant à la période d’exploitation de la ressource avant

extinction de celle-ci Tableau (1.1). Bien entendu, ces données étant issues de

travaux de prospections géologiques bien qu’une certaine incertitude plane autour de

leur valeur, cependant, il est hautement probable que nous nous trouvons

actuellement autour du "peak oil" ou pic de Hubbert correspondant au maximum de

la production mondiale de pétrole, date à partir de laquelle la production mondiale de

pétrole commencera à diminuer du fait du déclin des capacités de production.

Bien que ce pic concernant les autres énergies fossiles et fissiles ne soit pas encore

atteint, ces ressources ne représentent qu’une solution à court terme (Probablement

moins d’un siècle) pour répondre aux besoins énergétiques mondiaux[4].

I.1.1.2 Ressources renouvelables (Non épuisables) :

Une source d'énergie est dite renouvelable si le fait d'en consommer ne limite pas son

utilisation future. C'est le cas de l'énergie du soleil, du vent, des cours d'eau, de la

terre et généralement de la biomasse humide ou sèche, à l’échelle de la durée de vie

de l’humanité, qui n'est pas le cas pour les combustibles fossiles et nucléaires.

L’utilisation des énergies renouvelables n’est pas nouvelle. Autrefois, les moulins à

eau, à vent, bois de feu, traction animale, bateaux à voile ont largement contribué au

développement de l’humanité, elles constituaient une activité économique à part

entière, notamment en milieu rural où elles étaient aussi importantes et aussi

diversifiées que la production alimentaire, mais dans les pays industrialisés, dès le

19ième siècle, elles furent progressivement marginalisées aux profits d'autres sources

d'énergie que l'on pensait plus prometteuses.

Une grande partie du monde ne sera sans doute jamais raccordée aux réseaux

électriques dont l'extension s'avère trop coûteuse pour les territoires isolés, peu

peuplés ou difficilement accessibles [4].


12


Figure (I-1) : Les consommations des différentes énergies dans le monde en 2018 [15].

La Figure (I.1) représente les différentes ressources renouvelables disponibles à la

surface de la terre. Selon l’origine de l’énergie, il est possible de distinguer :

✓ L’énergie solaire : La terre est en permanence soumise à un rayonnement

solaire fluctuant avec une période majeure annuelle. En moyenne annuelle, la

terre intercepte environ 1600×1015

kWh, qu’on peut le départagé (Suivant les

recherches établies dans le monde) à :

✓ Environ 30% sont directement réfléchis par les couches hautes de

l’atmosphère terrestre et sont renvoyés dans l’espace.

✓ 45% sont transformés en chaleur puis rayonnés sous forme d’infrarouge dans

l’espace.

✓ 25% sont convertis en surface et dans l’atmosphère, donnant naissance aux

phénomènes de houle et de vent.

✓ 0,06% sont exploités par la photosynthèse.

Figure (I.2) : Les ressources annuelles d’énergie renouvelable disponibles à la surface de la terre


13


I.1.2 Les différents types d’énergies renouvelables :

• L’énergie hydraulique :

L'énergie hydraulique permet de fabriquer de l'électricité, dans les centrales

hydroélectriques, grâce à la force de l'eau, cette force dépend soit de la hauteur de la

chute d'eau (Centrales de haute ou moyenne chute), soit des débits des fleuves et des

rivières (Centrales qui fonctionnent au fil de l'eau).

L'énergie hydraulique dépend du cycle de l'eau, elle est la plus importante source

d'énergie renouvelable. Sous l'action du soleil, l'eau des océans et de la terre

s'évapore, elle se condense en nuages qui se déplacent avec le vent. La baisse de

température au-dessus des continents provoque des précipitations qui alimentent l'eau

des lacs, des rivières et des océans[2].

Une centrale hydraulique est composée de 3 parties :

✓ le barrage qui retient l'eau

✓ la centrale qui produit l'électricité

✓ les lignes électriques qui évacuent et transportent l'énergie électrique.

Figure (I.3) : Le système d’une centrale hydraulique [2].

• L’énergie Géothermique :

La géothermie consiste à capter la chaleur contenue dans la croûte terrestre pour

produire du chauffage ou de l’électricité.


14


Figure (I.4) : La géothermie de haute énergie [2]

On considère 3 types d’énergies :

1. La géothermie à haute énergie.

2. La géothermie à basse énergie.

3. La géothermie à très basse énergie.

• L’énergie de la Biomasse :

L'énergie issue de la biomasse est une source d'énergie renouvelable qui dépend du

cycle de la matière vivante végétale et animale.

Figure (I.5) : L’énergie Biomasse [2]

Elle est la forme d'énergie la plus ancienne utilisée par l'homme depuis la découverte

du feu à la préhistoire. Cette énergie permet de fabriquer de l'électricité grâce à la

chaleur dégagée par la combustion de ces matières ou du biogaz issu de la

fermentation de ces matières, dans des centrales biomasses.


15


• L’énergie Eolienne :

L’énergie éolienne est l’énergie cinétique des masses d’air en mouvement autour du

globe. La racine étymologique du terme « Eolien » provient du nom du personnage

mythologique Éole, connu en Grèce antique comme le maître des vents.

L’énergie éolienne est une forme indirecte de l’énergie solaire : les rayons solaires

absorbés dans l’atmosphère entraînent des différences de température et de pression.

De ce fait les masses d’air se mettent en mouvement et accumulent de l’énergie

cinétique, celle-ci peut être transformée et utilisée à plusieurs fins :

✓ la transformation en énergie mécanique

✓ la production d'énergie électrique.

Donc on peut dire que l’énergie éolienne est une énergie renouvelable qui ne produit

pas directement de gaz à effet de serre en phase d’exploitation [2].

Figure(I.6) : Le système éolien offshore [2]

• L’énergie Solaire :

L'énergie solaire est une source d'énergie qui dépend du soleil. Cette énergie permet

de fabriquer de l'électricité à partir de panneaux photovoltaïques ou des centrales

solaires thermiques, grâce à la lumière du soleil captée par des panneaux solaires.

Le soleil, bien que distant de plus de 150 millions de kilomètres de nous, demeure

notre plus grande source d'énergie même si elle est intermittente, C’est une énergie

http://www.connaissancedesenergies.org/quest-ce-que-lenergie-cinetique-150204

http://www.connaissancedesenergies.org/fiche-pedagogique/energie-solaire-exploitation

http://www.connaissancedesenergies.org/quels-sont-les-principaux-gaz-a-effet-de-serre-120207


16


propre qui n'émet aucun gaz à effet de serre et sa matière première, le soleil, est

disponible partout dans le monde, gratuitement et inépuisable.

Figure(I.7) : Les types d’énergie solaire [2]

• L’énergie solaire Thermique :

L'énergie solaire thermique est une forme d'énergie solaire, elle désigne l'utilisation

de l'énergie thermique du rayonnement solaire dans le but

d'échauffer un fluide (Liquide ou gaz). L'énergie reçue par le fluide peut être ensuite

utilisée directement (Eau, chauffage, etc.) ou indirectement (Production de vapeur

d'eau pour entraîner des alternateurs et ainsi obtenir de l'énergie

électrique, production de froid, etc.).

L'énergie solaire thermique provient de la chaleur transmise par

le soleil par rayonnement, elle ne doit pas être confondue avec d'autres formes

d'énergie solaire et notamment l'énergie solaire photovoltaïque qui utilise l'effet

photoélectrique afin de transformer les photons émis par le soleil en électricité.

• L’énergie solaire Photovoltaïque :

L'énergie solaire photovoltaïque est une énergie électrique produite à partir

du rayonnement solaire.

L'énergie produite par une centrale solaire photovoltaïque est dite renouvelable, car

sa source est considérée comme inépuisable à l'échelle de temps humaine.

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_solaire

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_thermique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonnement_solaire

https://fr.wikipedia.org/wiki/Transfert_thermique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Fluide

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie

https://fr.wikipedia.org/wiki/Chauffage

https://fr.wikipedia.org/wiki/Vapeur_d%27eau

https://fr.wikipedia.org/wiki/Vapeur_d%27eau

https://fr.wikipedia.org/wiki/Machine_synchrone

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_%C3%A9lectrique


https://fr.wikipedia.org/wiki/Climatisation_solaire

https://fr.wikipedia.org/wiki/Soleil

https://fr.wikipedia.org/wiki/Transfert_thermique#Rayonnement

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_solaire_photovolta%C3%AFque

https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_photo%C3%A9lectrique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Effet_photo%C3%A9lectrique

https://fr.wikipedia.org/wiki/Photon

https://fr.wikipedia.org/wiki/Soleil


https://fr.wikipedia.org/wiki/Rayonnement_solaire

https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_renouvelable


17


Cette énergie n'est cependant pas totalement renouvelable, car la fabrication des

panneaux photovoltaïques, leur installation et leur exploitation consomment de

l'énergie issue en grande partie de sources non renouvelables ; mais un système

photovoltaïque produit entre 20 et 40 fois plus d'énergie que ce qui a été utilisé pour

le fabriquer figure (I.8) [2].

Figure(I.8) : La constitution d’un système PV connecté au réseau.

I.2 Le potentiel solaire :

I .2.1 Potentiel solaire extraterrestre :

I .2.1.1 Rayonnement solaire extraterrestre :

Pour comprendre le comportement du rayonnement du soleil, les caractéristiques du

corps noir devrait être vues brièvement. Le " corps noir " est à la fois un absorbeur et

un émetteur de rayonnement électromagnétique avec 100 % d'efficacité à toutes les

longueurs d'ondes [ 6].

La distribution théorique des longueurs d'onde du rayonnement du corps noir est

mathématiquement décrite par l'équation de Planck comme suite :

E 𝝀 =𝑨𝝀−𝟓

𝒆𝒙𝒑(−𝜷

𝝀𝑻 )−𝟏⁄

(1.1)


18


Avec :

A : constante de radiation avec A= 3.74x10-16 W/m2 5

B:= 14.39x 10-3 m.K

λ: Longueur d’onde en mètre

T : Température absolue en °K

L’ensoleillement, qui représente le flux d’énergie émis par unité de temps et par unité

de surface du soleil, exprimée en W/m2 est donné par la loi de Stefan-Boltzmann :

Es = 𝝈𝑻𝟒

(I.2)

Où ζ =5.67x 10-8 W/m2.K4est la constante de Stefan-Boltzmann ;

T : est la température absolue du corps noir.

L’ensoleillement reçu en dehors de l'atmosphère terrestre, nommée la constante

solaire, peut être approximativement dérivée selon l’expression (1.3), si on suppose

que le soleil est un corps noir :

EsAs = E(0) A(0) T

(I.3)

Avec :

ES : éclairement de la surface du soleil ;

E0 : éclairement en dehors de l’atmosphère terrestre, appelé constante solaire ;

AS : Surface du soleil ;

A0T : Surface de la sphère dont le rayon est l’orbite de la terre/soleil.

La figure (I-9) montre la géométrie schématique des rapports terre-soleil. En

substituant ES par l’équation (1.2) et T par 5762°K, on obtient : E0=1360 W/m2

Puisque l'orbite de la terre ROT n'est pas entièrement constant, E0 change légèrement

tout au long de l’année, on peut déduire que 1300 W/m2<E0< 1390 W/m².

Les mesures, par satellite, indiquent que la valeur moyenne de l’année E0 est de

1367W/m2 ; qui est dans la gamme précédente.


19


En raison de l'orbite elliptique de la terre, l’ensoleillement extraterrestre E0 sur une

surface perpendiculaire au faisceau du soleil dans le jour n de l'année est donné (n

variant de 1 à 365 et ce du 01/01 au 31/12 de l’année) par l’équation suivante :

𝑬𝟎(n) =1+0.033 ( 𝟐𝝅𝒏

𝟑𝟔𝟓 )𝑬𝟎

(I.4)

Figure (I.9) : La géométrie schématique des rapports terre-soleil [8].

I 2.1.2 Temps solaire vrai (TSV) :

Le temps (En heures) appliqué dans les calculs d'énergie solaire est nommé : le temps

solaires vrai, là où le soleil croise le méridien de l'observateur à 12:00. La conversion

du temps standard local (TSL) au TSV est faite par l’équation (I.5) [6] :

TTsv = T Tsl +𝟏𝟐𝒉

𝝅 (ᴧ ref -ᴧ) +Bt (n)

(I.5)

Avec :

Λ : longitude géographique du site

Λref : longitude de référence du TSL

Bt(n) : facteur additionnel qui compte pour les perturbations de rotation de la terre en

heure.

I .2.1.3 Position du soleil :

La position du soleil sur la sphère céleste est donnée par l'angle d'altitude γ et l'angle

d'azimut ψ figure (I.10). Elle dépend de la date, la période du jour, et de la position

géographique de l’observateur [6].


20


La date, en nombre de jours n, détermine l'angle solaire de déclinaison δ de la terre,

qui est au point O en radian. Elle est exprimée par l’équation suivante :

𝜹 = 𝟐𝟑. 𝟒𝟓 𝝅

𝟏𝟖𝟎 sin (2𝝅

𝟐𝟖𝟒+𝒏

𝟑𝟔𝟓 )

(I.6)

Le temps de la journée, en heures, est le reflet d’un angle nommé angle horaire du

soleil, en radian équivalant à l’heure, qui est donné par l’équation suivante[7] :

𝝎 = (TSV- 12h) ∏/12h

(I.7)

L'altitude γ et l'azimut ψ à un certain temps et date, à longitude Λ et à latitude φ, sont

alors calculés à partir des équations (I.8) et (I.9) :

Sin(𝜸) = Sin (𝝋) sin (𝜹) + cos (𝜹) cos (𝜹)

(I.8)

Cos (𝝎) = 𝐬𝐢𝐧(∅) 𝐬𝐢𝐧(𝜸)− 𝐬𝐢𝐧 (𝜹)

𝐜𝐨𝐬(∅)𝐜𝐨𝐬 (𝜸)

(I.9)

A noter que l'azimut solaire ψ est négatif le matin et positif l'après-midi. Pour des

positions sur l'hémisphère nordique, l'angle d'altitude γ est positif entre le lever et le

coucher du soleil ; tandis que sur l'hémisphère méridional, il est négatif. L'angle de

déclinaison δ est défini positif pendant l'été sur l'hémisphère nordique. L'angle de

latitude géographique φ est positif sur l'hémisphère nord et négatif sur l'hémisphère

sud.


21


Figure (I.10) : La position du soleil d’après l’origine O [8]

I.2.2 Rayonnement solaire :

• Spectre solaire :

Afin de quantifier l’énergie développée par le générateur photovoltaïque dans une

application donnée, il est nécessaire de connaître le spectre du rayonnement solaire

reçu par le sol. En effet, quatre types de rayonnement ont été répertoriés dans la

littérature :

• Le rayonnement direct

La conversion du rayonnement direct ED est une question trigonométrique. Le

rayonnement direct, sur le plan horizontal, est la différence entre le rayonnement

global et le rayonnement diffus.

Le rayonnement direct est converti pour un plan avec un angle d'azimut α et

d'inclinaison β selon l’équation suivante [8] :

EDαβ =E Dcos (𝜽𝒊)/sin (𝜸)

(I.10)

Avec γ et θi sont donnés selon l’équation (I.8).

A noter que le paramètre E D α β peut être mesuré par un instrument nommé

« Pyroheliometer », qui doit être monté sur la monture du générateur PV.

• Le rayonnement diffus :

C’est dû à l’absorption et à la diffusion d’une partie du rayonnement solaire global

par l’atmosphère et à sa réflexion par les nuages et les aérosols [8] .


22


• Le rayonnement réfléchi ou l’albédo du sol :

C’est le rayonnement qui est réfléchi par le sol ou par des objets se trouvant à sa

surface du sol, Cet albédo peut être important lorsque le sol est Particulièrement

réfléchissant (Eau, neige, etc.…) [8].

• Le rayonnement global :

Le rayonnement global est subdivisé en rayonnements directs, diffus et reflété par le

sol. Dans la figure ci-dessous figure (I-11) est schématisé l’ensemble des

rayonnements solaires reçu sur une surface terrestre [7].

Figure (I-11) : Les types de rayonnement solaire reçus au sol.

L’intensité du rayonnement solaire reçu sur un plan quelconque à un moment donné

est appelée irradiation ou éclairement (Noté généralement par la lettre G), il

s’exprime en Watts par mètre carré (W/m²).

La valeur du rayonnement reçu par la surface du module photovoltaïque varie selon

la position de ce dernier.

Le rayonnement solaire atteint son intensité maximale lorsque le plan du module

photovoltaïque est perpendiculaire aux rayons :

Dans la figure (I-12) ci-après est illustré l’effet de l’inclinaison des modules

photovoltaïques sur l’intensité de l’éclairement reçu sur leurs surfaces du lever au

coucher du soleil.


23


Figure (I.12) : Le rayonnement solaire capté par un plan horizontal et incliné [8].

Figure (I.13) : L’intensité de l’ensoleillement reçu sur un plan horizontal et incliné [8].

I .3 Le système photovoltaïque :

Contrairement au solaire thermique qui transforme le rayonnement solaire en

chaleur, le photovoltaïque produit de l'électricité. Un système photovoltaïque est

composé de petites cellules ou photopiles qu'il suffit de les placer à la lumière pour

obtenir du courant électrique, sans machine tournante (Cf. turbines dans les centrales

nucléaires) et sans bruit.

Grâce aux photopiles, les calculatrices fonctionnent seules (Sans piles chimiques), la

bergerie isolée dispose d'une ampoule, le refuge d'un émetteur radio, le dispensaire de

brousse d'un réfrigérateur à vaccins... Tandis que le solaire thermique fonctionne sous

l'effet de serre, le solaire photovoltaïque repose sur l'effet photoélectrique, découvert

en 1839 par Antoine Becquerel et théorisé en 1922 par Albert Einstein. C'est l'énergie

lumineuse qui arrache un ou plusieurs électrons aux atomes de silicium du capteur,

ces électrons, en se déplaçant, fournissent un courant ou une tension électrique [5].


24


I.3.1 Domaines d’application de l’énergie photovoltaïque :

L’énergie photovoltaïque est exploitée dans une large gamme d’applications :

✓ Électrification rurale (Eclairage, réfrigération…).

✓ Télécommunications (Relais hertzien, relais T.V., relais radiotéléphone…).

✓ Pompage.

✓ signalisation (Routière, aérienne, maritime…), détection.

✓ Protection (Commandes de vannes de sécurité, système d’alarme…).

✓ Stations de mesures (Stations automatiques météorologiques, mesures de débit,

de Niveau, comptage de trafic), …etc [4].

1.3.2 Modes d’exploitation d’un système photovoltaïque :

On distingue trois modes d’exploitation d’un système PV : Autonome, connecté au réseau et

hybride.

1.3.2.1 Mode autonome :

En mode autonome, le générateur photovoltaïque représente la seule source

d’énergie électrique pour alimenter des récepteurs. Ce mode est adopté lorsque le

réseau n’est pas disponible ou lorsque le fonctionnement des récepteurs dépend

uniquement du fil de soleil (Pompage, éclairage, climatisation, chauffage, etc.). La

figure (1-14) explique ce mode.

Figure (I.14) : Le schéma d’un système PV en mode autonome [5].


25


a) Pompage de l’eau :

Dans ce cas d’application, le fonctionnement se fait généralement au fil du soleil.

Ainsi, le panneau PV alimente directement une pompe à travers un onduleur et ce

tant que la puissance de sortie du panneau est capable de faire fonctionner la

pompe.

Ce mode est plus efficace lorsqu’un stockage de l’eau est toujours possible. Un

système de pompage d’eau peut être représenté par la figure (I.15) ci-dessus[4].

Figure (I.15) : Le principe de fonctionnement du pompage au fil du soleil[5].

b) Centrales photovoltaïques (PV) :

Une centrale photovoltaïque est un ensemble de panneaux photovoltaïques

connectés en séries ou en parallèles en vue de délivrer une puissance élevée.

Ce type de centrales est généralement utilisé pour l’électrification des régions

éloignées du réseau et avec le minimum de coût. L’énergie offerte par les

panneaux photovoltaïques passe par un étage hacheur et MPPT pour tirer le

maximum d’énergie, un filtre et un onduleur ce qui garantit une énergie

délivrée en continue et en alternatif. La figure (I.16) donne une vue principale

externe de ces centrales[4].


26


Figure (I.16) : La centrale PV en mode autonome.

I.3.2.2 Mode connecté au réseau :

Dans ce mode, le panneau PV est connecté au réseau électrique. Le système

photovoltaïque est muni de convertisseurs de puissance pour adapter l’énergie

produite par les panneaux PV. Ces convertisseurs sont composés d’un hacheur muni

d’un MPPT, d’un filtre, d’un onduleur et d’une électronique appropriée pour assurer

l’adaptation en amplitude et en fréquence avec le réseau (Accrochage au réseau)

comme le montre la figure (I.17) [4].

Figure (I.17) : Le mode d’exploitation d’un système PV (connecté au réseau)

1.3.2.3 Mode hybride :

Un système d’énergie hybride comporte plus qu’une source d’électricité tel que les

panneaux photovoltaïques, les piles à combustibles, les générateurs éoliens, les

batteries de stockage, les groupes électrogènes…etc. Ce type d’installation est utilisé

pour l’électrification des régions loin du réseau. Il existe plusieurs configurations de


27


ces systèmes : PV/thermique, PV/batterie, PV/piles à combustibles,

PV/éolienne/batterie, PV/éolienne, PV/groupe électrogène.

Le choix se base essentiellement selon les caractéristiques météorologiques du site

d’implantation. Les systèmes hybrides connectés au réseau ont pour but de renforcer

la source principale d’électricité alimentant le réseau. Ils sont généralement à base de

sources d’énergie renouvelable [5].

Figure (I.18) : Le mode d’exploitation d’un système photovoltaïque (hybride).

I.4 Avantages et inconvénients :

• Avantage :

✓ Absence d'émission de substances polluantes.

✓ Economie en combustibles fossiles.

✓ Fiabilité : les installations ne comportent pas de pièces mobiles (Vie utile

supérieure à 20 ans) ce qu’il la rend particulièrement appropriée aux régions

isolés.

✓ Réduction des coûts de fonctionnement et d'entretien.

✓ Modularité du système (Pour accroître l'énergie produite, il suffit d'augmenter

le nombre de panneaux).

✓ Rendement supérieurs à 40% actuellement et pouvant dépasser les 50%

prochainement.

✓ Plus d’énergie à produire pour moins de surface.

✓ Fonctionnement à des conditions atmosphériques pénibles comme la neige et

la glace.

✓


28


• Inconvénients :

✓ Le coût initial du développement d'une installation PV est relativement élevé

car le marché n'a pas encore atteint sa pleine maturité du point de vue

technique et économique.

✓ La génération d’énergie est imprévisible en raison de la variabilité de la source

d’énergie solaire.

✓ Le rendement réel d’un module PV est de l’ordre 10à 15%.

✓ L’énergie issue du générateur PV est continu et de faible voltage (<30V) donc

il doit être transformé par l’intermédiaire d’un onduleur.

Le potentiel solaire en Algérie :

Par sa situation géographique, l'Algérie dispose d'un des gisements solaire les plus

élevés au monde.

La durée d'insolation sur la quasi-totalité du territoire national dépasse les 2000

heures annuellement et peut atteindre les 3900 heures (Hauts plateaux et Sahara).

L'énergie reçue quotidiennement sur une surface horizontale de 1m2 est de l'ordre de

5 KWh sur la majeure partie du territoire national, soit près de 1700KWh/m2/an au

Nord et 2263 KWh/m2/An au Sud du pays.

✓ Production CSP : estimé à 169 440 MWh/An

✓ Production PV : estimé à 14 MWh/An

Paramètres Région côtière Hauts Plateaux Sahara

Superficie (%) 4 10 86

Durée moyenne d'ensoleillement (H/an) 2650 3000 3500

Energie moyenne reçue (Kwh/m2/an) 1700 1900 2650

Tableau (I.2) : Le potentiel solaire en Algérie.


29


I.5 L’avenir du photovoltaïque :

Source d'énergie presque à 100% propre et fiable pour des usages très variés, elle

figurera à l'avenir parmi les principales sources mondiales. Son handicap majeur reste

un coût encore élevé comparée par rapport aux autres sources conventionnelles et aux

filières renouvelables. Ce coût présente un amortissement de 10% par an, pour

baisser les coûts, les autorités dans le monde ont engagé une politique de soutien à

long terme de la filière photovoltaïque. C'est précisément l'objectif des programmes

lancés depuis quelques années dans plusieurs pays industrialisés.

Dans notre pays, l'application du PV reste encore modeste. La première utilisation été

dans le domaine des télécommunications, après, certain puits dans les hauts plateaux

ont été équipés par des systèmes de pompages PV. Jusqu’à nos jours, plusieurs

projets d’alimentation en sources PV sont en cours de réalisation et qui entrent dans

le grand projet d’intégrer dans le réseau électrique national plus de 22000 MW

d’énergie renouvelable jusqu’aux horizons de l’année 2030.

Conclusion

Après avoir établir un état de l’art sur les ressources et des besoins énergétiques

mondiaux, il apparait clairement que le recours de plus en plus prononcé aux

ressources énergétiques renouvelables semble être une solution très rationnelle pour

répondre aux besoins énergétiques de l’humanité.

L’utilisation d’une très faible part de ces ressources, disponibles gratuitement et

inépuisables à nos échelles temporelles, permettrait de répondre au défi et aux

besoins énergétiques actuels avec un moindre impact sur l’écosystème.

Parmi ces ressources renouvelables, l’énergie solaire convertie par effet

photovoltaïque qui représente un gisement d’énergie inépuisable et sans commune

mesure. L’exploitation de cette ressource se heurte encore à un coût de l’énergie

produite relativement élevé par rapport aux solutions conventionnelles, mais celui-ci

décroit rapidement. Avec l’avance de la science et les recherches dans la

technologique industrielle, dans l’avenir le coût pourrait devenir extrêmement

compétitif.

Chapitre II : modélisation du système photovoltaïque

30


Chapitre II :

Modélisation d’un système photovoltaïque


31


Introduction

Le soleil est une source énergétique quasiment illimité, c’est pourquoi, l’homme

cherche depuis longtemps à mettre à profit cette énergie importante qui est diffusé sur

l’ensemble de la planète, l’exploitation de cette source est réaliser par le moyen dit

cellule photovoltaïque.

La cellule photovoltaïque est un dispositif qui permet de transformer l’énergie solaire

en énergie électrique.

Dans ce chapitre on va représenter les paramètres d’une cellule photovoltaïque ainsi

que les modèles électriques équivalents de notre simulation.

II.1 Définition de la cellule photovoltaïque :

La cellule photovoltaïque est un dispositif électronique destiné à transformer la

lumière en électricité, sa structure est composée d’une fonction PN (Deux couches :

une couche P et une couche N). Le silicium est l’élément semi-conducteur de base

principal de ces couches, on l’appel convertisseur instantané de l’énergie solaire sous

forme de rayonnement en énergie électrique, c’est un générateur de courant continu.

II.1.1 Principe de fonctionnement :

Une cellule photovoltaïque est un dispositif qui permet de transformer l’énergie

solaire en énergie électrique. Cette transformation est basée sur trois mécanismes

suivants :

✓ Absorption des photons (Dont d’énergie est supérieure au gap) par le matériau

constituant le dispositif.

✓ Conversion de l’énergie du photon énergie électrique, ce qui correspond à la

création de paires électron /trou dans le matériau semi-conducteur.

✓ Collecte des particules générées dans le dispositif.

Le matériau constituant la cellule photovoltaïque doit donc posséder deux niveaux

d’énergie et être assez conducteur pour permettre l’écoulement du courant d’où


32


l’intérêt des semi-conducteurs pour l’industrie photovoltaïque. Afin de collecter

les particules générées, un champ électrique permettant de dissocier les pairs

électron/trou crées est nécessaire.

Figure (II-1) : principe de fonctionnement d’une cellule PV [14].

II.1.2 Les types des cellules :

Généralement on distingue trois générations de cellules photovoltaïques en fonction

des développements technologiques.

✓ 1ère génération :

Les cellules de première génération sont basées sur une seule jonction PN et utilisent

généralement le silicium sous forme cristalline comme matériau semi-conducteur. La

méthode de production basée sur les wafers de silicium est très énergivore et donc

très chère. Elle nécessite par ailleurs un silicium d'une grande pureté. On différencie

également entre les cellules à base de silicium monocristallin et celles à base de

silicium poly-cristallin, ces dernières ont un rendement inférieur par rapport aux

premières par contre elles ont un coût de fabrication moins élevé[11] .

✓ 2ième génération :

Les films minces ("thin films") constituent la seconde génération de technologie

photovoltaïque. Dans cette génération, on distingue le silicium amorphe (a-Si), le

tellurure de cadnium (CdTe) Dans le cas de films minces, la couche de semi-

conducteur est directement déposée sur un substrat (exp. Le verre). La production de

ce type de cellules est moins cher que la première génération puisqu'elle consomme

moins de matériau semi-conducteur et ne nécessite pas de passer par l'étape de

transformation du silicium en "wafers". Le problème des cellules de seconde


33


génération est leur faible rendement (entre 6 et 7% et 14% en laboratoire) et la

toxicité de certains éléments (Cadnium) qui entrent dans leur fabrication. Cependant,

cette seconde génération a beaucoup d'avantages pour des marchés de niche comme

les applications en modules flexibles, avec de faibles illuminations ou avec des

températures élevées.

Les réductions de coût attendues à moyen terme pour cette technologie sont donc très prometteuses,

les premières lignes de production industrielle viennent d'être installées, notamment en Allemagne

et en Asie [11].

• 3ième génération :

La troisième génération vise à passer la limite maximale de rendement des cellules

actuelles, qui est d'environ 30%. Plusieurs concepts sont envisagés pour atteindre cet

objectif :

✓ Superposition de multiples cellules (Utilisant des bandes d'énergie différentes)

✓ Cellules à concentration

✓ Utilisation des photons à basse énergie qui ne sont habituellement pas absorbés par

la cellule

✓ Cellules à électrons chauds produisant plus de pairs électron/trou pour des énergies

supérieures à la bande d'énergie.

✓ Conversion des photons pour ajuster le spectre de la lumière solaire aux

caractéristiques du semi-conducteur [11].


34


Silicium amorphe Silicium monocristallin Silicium multicristallin

Module à couche mince

Figure (II-2) : Quelques types de cellules.


35


Technologie Matériau Usages application Avantages inconvénients

Cristalline Monocristallin Surtout

particulier,

également

centrales

Panneau plan

tuile PV

Verrière

Brise soleil

titane

Un bon

rendement.

Durée de vie

intéressante.

Recul sur la

technologie.

Rendement

faible pour

éclairage limité.

Cout élevé.

Poly cristallin Surtout

particulier,

également

centrales

Panneau plan

tuile PV

Verrière

Brise soleil

titane

Un bon

rendement

Durée de vie

intéressante.

Recul sur la

technologie.

Cout moins

élevé que le

monocristallin.

Rendement

faible pour

éclairage limité.

Couche

mince

Amorphe Particuliers

(grandes

surfaces)

Panneau plan

Verrière

Membrane

Brise soleil

-Faible cout

-Peu sensible

aux

températures

élevées

-Econome en

matériau

Rendement

faible et

diminuant avec

le temps.

CDTE Particuliers

(début de

commerciali

sation)

Membrane

souple

Econome en

matériau

peu sensible

aux

températures

fortes

Matériau

toxique.

Rendement

faible.

Peu de recul.

Hybride Silicium

cristallin ou

amorphe pour

la partie PV

Particuliers

ou centrales

Panneaux

classiques (non

commercialisés

actuellement).

Production de

chaleur ou

d’électricité

(récupération

de chaleur sans

pénaliser la

production

électrique)

Cout élevé.

Rendement

faible.

Technologie

nouvelle.

Pas de recul

Tableau (II-1) : Tableau récapitulatif des différentes technologies de fabrication de panneaux

solaire.

II.2 Les différents montages des panneaux photovoltaïques :

• Le montage de panneaux PV en série :


36


Pour une installation sur mesure, on raccorde les panneaux en série ou en parallèle,

voire une combinaison des deux. Le montage de panneaux photovoltaïques en série

est l’option à retenir pour additionner les voltages des panneaux en préservant un

ampérage identique. On relie le pôle positif d’un panneau au pôle négatif de l’autre

qui a le même ampérage. En effet si l’on relie deux panneaux d’ampérage différent,

l’ensemble s’aligne sur l’ampérage le plus faible figure (II-3) [7].

Figure (II-3) : Montage de 2 panneaux en série [7].

• Le montage des panneaux en parallèle :

Le montage des panneaux photovoltaïques en parallèle additionne les intensités

tandis que la tension reste identique. Ce type de raccordement influe donc sur

l’ampérage et non sur le voltage. Les bornes positives des panneaux sont reliées entre

elles, de même que les bornes négatives. On choisit ce type de branchement lorsque

l’on souhaite une forte intensité. Afin d’éviter les risques de surtension et de court-

circuit, on relie des panneaux de même voltage. On peut par contre utiliser des

panneaux d’intensité différente afin d’atteindre l’ampérage désiré figure (II-4) [7].

Figure (II-4) : Montage de 2 cellules en parallèle [7].


37


II.3 Les semi-conducteurs :

Un semi-conducteur est un matériau dont la concentration en charge libre est très

faible par rapport aux métaux. Pour qu’un électron lié à son atome (Bande de

valence) devient libre dans un semi-conducteur et participe à la conduction du

courant, il faut lui fournir une énergie minimum pour qu’il puisse atteindre les

niveaux énergétique supérieurs (Bande de conduction), c’est l’énergie de bande Gap

dont l’unité est l’électronvolt (eV).

Cette valeur seuil est propre à chaque matériau semi-conducteur et va de 1.0 à 1.8 eV

pour les applications photovoltaïque, elle est de 1.1 eV pour le silicium cristallin (c-

Si) et 1.7 eV pour le silicium amorphe (a-Si) figure (II-5).

Figure (II-5) : Schéma explicatif du phénomène.

II.3.1 Dopage du silicium :

Les wafers de silicium obtenus à l’issue de l’étape de sciage sont alors introduits dans

un réacteur de croissance dans lequel va se dérouler l’étape de dopage.

Le dopage est une méthode permettant de réaliser la jonction PN, cela consiste à

introduire des impuretés dans un cristal intrinsèque pour modifier ces propriétés

électriques.

Le semi-conducteur dopé est alors appelé « semi-conducteur extrinsèque ». Il existe

deux types de dopage : le type N (Négatif) et le type P (Positif).


38


• Dopage de type N :

Le dopage de type N consiste à ajouter un atome de phosphore au sein de la structure

cristalline du silicium. Le phosphore disposant de 5 électrons sur sa couche

électronique externe va s’associer avec 4 atomes de silicium, laissant ainsi libre un

électron, cet ajout a pour effet de donner à la structure cristalline une charge globale

négative figure II-6.

Figure (II-6) : Dopage de type N.

• Dopage de type P :

Le dopage de type P consiste à ajouter un atome de bore au sein de la structure

cristalline du silicium. Le bore disposant de 3 électrons sur sa couche électronique

externe va s’associer avec 4 atomes de silicium, laissant ainsi libre un trou : Cet ajout

a pour effet de donner à la structure cristalline une charge globale positive figure

(II-7).

Figure (II-7) : Dopage de type P.


39


II.4 Caractéristiques physiques des cellules photovoltaïques :

II.4.1 Schéma équivalent d’une cellule photovoltaïque :

• Cellules idéale : Le fonctionnement d’une cellule solaire peut être modélisé en

considérant le schéma électronique équivalent ci-dessous voir figure II-8. Nous

pouvons considérer le cas d’une cellule idéale comprenant une source de courant et

une diode en parallèle. La source du courant Iph représente le photo-courant généré

et dans la branche de diode un courant ID.

Figure (II-8) : Schéma électrique d’une cellule solaire idéale [1].

Le courant délivré par la cellule photovoltaïque éclairée s’écrit :

I = I ph - ID

I ph : Courant photo généré.

ID : Courant traversant la diode.

ID = Is [exp (VD/VT) _ 1]

VT= KT/Q

I =I ph – Is [EXP (VD/VT)-1]

Avec :

Q : charge de l’électron.

K : la constante de Boltzmann.

VT : tension thermique.


40


Et

Is : courant de saturation.

VD : tension à la borne de la diode.

T : température absolue (en kelvin).

• Cellule réel :

Dans le cas d’une cellule photovoltaïque réelle, il y a d’autres paramètres qui

tiennent compte des effets résistifs, des recombinaisons, des fuites vers les

bords….doivent être pris en Considération.

Le modèle mathématique du générateur photovoltaïque est basé sur le circuit

équivalent, ce circuit est représenté sur la figure (II-9) par un générateur de

courant, Une diode et deux résistances et deux résistances Rs et Rsh[1].

Figure (II-9) : Le schéma électrique réel d’une cellule PV [1]

Avec:

I = I ph - ID – IP

Ip = VD /R sh = V + I.RS/R sh

I = I ph – Is [EXP (V + Irs / A.Vt) – 1] – V+ I rs / Rsh

Rs : est une résistance série liée à la résistivité volumique et à l’impédance des

électrodes et des matériaux.

Rsh : est une résistance shunt liée aux effets de bord et aux recombinaisons

volumiques.


41


A : Facteur de qualité

II.5 Paramètres des cellules photovoltaïques :

Les paramètres des cellules photovoltaïques ( ) extraits des caractéristiques courant-

tension, permettent de comparer entre les différentes cellules éclairées dans des

conditions identiques.

II.5.1 Courant de court-circuit ICC :

Il s’agit du courant obtenu en court-circuitant les bornes de la cellule. Ce courant

croît linéairement avec l’intensité d’illumination de la cellule, il dépend de la surface

éclairée, de la longueur d’onde du rayonnement, de la mobilité des porteurs et de la

température.

II.5.2 Tension à circuit ouvert VOC :

La tension à circuit ouvert est obtenue quand le courant qui traverse la cellule est nul.

Elle dépend de la barrière d’énergie, de la température et varie peu avec l’intensité

lumineuse.

II.5.3 Puissance débitée P :

La puissance fournit par la pile est données par le produit : P= V×I

Cette puissance est maximum au point (pm) sur la figure (II-10) définit par :

𝜕𝑝

𝜕𝑣 =0

___ Caractéristique P = f(v)

___ Caractéristique I = f(V)

Figure (II-10) : La mise en évidence du MPP [1]


42


II.5.4 Facteur de forme :

Il permet de juger la qualité d’une cellule photovoltaïque, il est défini comme le

rapport entre le point de puissance maximum et le produit courant de court-circuit et

la tension en circuit ouvert :

FF = PM/ (Voc × Icc)

Plus ce paramètre est élevé, plus l’efficacité de la conversion est meilleure, en dehors

de ce point de

fonctionnement Pm, la diminution du courant par recombinaison intervient à des

points de fonctionnement ayant Vx supérieur à Vm et des pertes par chauffage (Effet

joule) des résistances séries apparaissent dans le cas où le I > Im.

II.5.5 Le rendement :

Nous pouvons définir le rendement d’une cellule photovoltaïque comme le quotient

de la puissance maximale et de la puissance lumineuse reçue par la cellule, cette

puissance lumineuse correspond au produit de l’aire de la cellule par l’ensoleillement.

𝜼 = 𝐕𝐦 ×𝐈𝐦

𝑷𝒕𝒏𝒆

II.5.6 L’équation caractéristique de la cellule photovoltaïque :

La caractéristique courant-tension d’une cellule solaire se met sous la forme

mathématique suivante :

Les figures (II-11-a) et (II-11-b) représentent les caractéristiques I(V) et P(V) d’une cellule pour

un éclairement et une température donnée.


43


Figures (II-11-a) et (II-11-b) : Les caractéristiques I(V) et P(V) d’une cellule solaire [1].

II.5.7 Les zones de la caractéristique I(V) d’un générateur

photovoltaïque :

La caractéristique fondamentale du générateur photovoltaïque donnée pour un

éclairement et une température fixe, n’impose ni le courant ni la tension de

fonctionnement, seule la courbe I = f(V) est fixée. C’est la valeur de la charge aux

bornes du générateur qui va déterminer le point de fonctionnement du système

photovoltaïque.

La figure (II-12) représente les trois zones essentielles ce cette caractéristique :

Figure (II-12) : Les différentes zones de la caractéristique I(V) d’un générateur Photovoltaïque [6]

✓ La zone (1) : où le courant reste constant quelle que soit la tension, pour cette

région le générateur photovoltaïque fonctionne comme un générateur de

courant.


44


✓ La zone (2) : correspondant au coude de la caractéristique, la région

intermédiaire entre les deux zones (1) et (3), représente la région préférée pour

le fonctionnement du générateur, où le point optimal (Caractérisé par une

puissance maximale) peut être déterminé.

✓ La zone (3) : qui se distingue par une variation de courant correspondant à une

tension presque constante, dans ce cas le générateur est assimilable à un

générateur de tension [1].

II.6 Généralités et principes de fonctionnement des hacheurs :

II.6.1 Définition des hacheurs :

Le hacheur ou convertisseur continu-continu est un dispositif de l'électronique de

puissance mettant en œuvre un ou plusieurs interrupteurs électroniques commandés,

ce qui permet de modifier la valeur de la tension moyenne d'une source (V) continue

avec un rendement élevé figure (II-13).

Figure (II-13) : La caractéristique des hacheurs [6]

On distingue deux types de convertisseurs continu-continu :

✓ Ceux non isolés appelés hacheurs.

✓ Ceux qui comportent un transformateur assurant l'isolation galvanique appelés

alimentation à découpage (Cas d’alimentation des PC,..)

II.6.2 Les types des hacheurs :

Il existe différents types de hacheurs :


45


✓ Dévolteur (Abaisseur ou Buck) : Si la tension délivrée en sortie est inférieure à

la tension appliquée à l’entrée.

✓ Survolteur (Elévateur ou Boost) : Si la tension délivrée en sortie est supérieure

à la tension appliquée à l’entrée.

✓ Dévolteur-Survolteur : Hacheurs capables de travailler des deux manières

(Boost-Buck). Les hacheurs peuvent être à base de diode ou de thyristor[6].

Figure (II-14) : Hacheur à base de thyristor. Figure (II-15) : Hacheur à base de diode[6].

• Description :

Le découpage se fait à une fréquence élevée afin de pouvoir filtrer facilement le

signal de sortie. C'est l'analogue, pour les sources de tensions continues, du gradateur

utilisé en régime alternatif, on définit le rapport cyclique par :

α=t1/T

Pour un hacheur dévolteur, le rapport de la tension moyenne de sortie sur la tension

d'entrée est égal au rapport cyclique.

II.7 Modélisation du hacheur dévolteur :

a) Structure générale des Hacheurs :

La structure des convertisseurs est basée sur la liaison d’une source de tension et une

source de courant par des interrupteurs électroniques.

✓ Les interrupteurs :

Les interrupteurs électroniques sont les diodes, les thyristors et les transistors et voilà

leurs caractéristiques idéales :


46


Figure (II-16) : Les caractéristiques idéales des interrupteurs[6].

b) Les configurations des hacheurs : Les configurations possibles des deux sources

de nature différentes, nous citons : a/Liaison directe. b/Liaison avec inversion des

bornes. c/Pas de liaison [6].

(a) (b) (c)

Figure (II-17) : les caractéristiques possible des hacheurs

• Structure :

La structure d’un hacheur dépend du sens de transfert de l’énergie.

A titre d’exemple considérons les configurations (a) et (c).

Les deux sources sont directement liées (a) ou isolées (b). On suppose que la

puissance est transférée de la source de tension vers la source de courant. Dans cette

situation K1 est un interrupteur commandé, alors que K2 est une diode figure (II-18).

Figure (II-18) : La strecture d’un hacheur non réversible


47


II.8 Etude de quelques structures de hacheurs non réversibles :

Il s'agit de celles qui n'assurent pas la réversibilité, ni en tension, ni en courant.

L'énergie ne peut donc aller que de la source vers la charge.

II.8.1 Hacheur dévolteur (ou série) :

Ce nom est lié au fait que la tension moyenne de sortie est inférieure à celle de

l'entrée. Il comporte un interrupteur à amorçage et à blocage commandés (transistor

bipolaire, transistor MOS ou IGBT…) et un interrupteur à blocage et amorçage

spontanés (diode) figure (II-19)[6].

Figure (II-19) : La configuration d’un hacheur série (Dévolteur).

Figure (II-20) : Le schéma d’hacheur série

• Fonctionnement :

Le cycle de fonctionnement, de période de hachage T (T=1/f), comporte deux étapes.

Lors de la première, on rend le transistor passant et la diode, polarisée en inverse, est

bloquée. Cette phase dure de 0 à αT, avec α compris entre 0 et 1. Lors de la seconde,

on bloque le transistor. La diode devient passante. Cette phase dure de α T à T.


48


• Forme d’onde :

A la fermeture de l’interrupteur commande, on distingue deux cas : Le courant dans

la charge est différent de zéro ou il est nul.

Nous sommes amenés à distinguer deux cas : La conduction continue et la

conduction discontinue.

✓ Dans le premier cas ou conduction continue : Le courant de sortie est

suffisamment fort et le courant dans l'inductance ne s'annule jamais, même avec

l'ondulation due au découpage.

✓ Dans le second cas ou conduction discontinue : Le courant de sortie moyen

est bien entendu positif, mais en raison de sa faible valeur moyenne, l'ondulation du

courant dans l'inductance peut amener ce dernier à s'annuler, or les interrupteurs étant

unidirectionnels, le courant ne peut changer de signe et reste à 0.

✓ Dans le cas intermédiaire : Correspondant au fait que le courant s’annule

seulement en un point. La conduction est dite discontinue.

II.8.2 Hacheur survolteur ou parallèle :

Dans ce hacheur, la tension moyenne de sortie est supérieure à la tension d'entrée,

d'où son nom. Cette structure demande un interrupteur commandé à l'amorçage et au

blocage (Bipolaire, MOSFET, IGBT…) et une diode à amorçage et à blocage

spontanés).

• Schéma de principe :

Figure (II-21) : Le schéma de l’hacheur parallèle[6]


49


L'inductance permet de lisser le courant appelé sur la source. La capacité C permet de

limiter l'ondulation de tension en sortie.

• Fonctionnement :

Lors de la première partie du cycle de fonctionnement, de 0 à α.T, l'interrupteur

commandé est fermé (passant). Cette fois, la source et la charge ne sont pas en

contact durant cette phase.

La diode est alors bloquée. Lors de la seconde partie du cycle, de α.T à T, on ouvre

l'interrupteur commandé et la diode devient passante. C'est alors que la source et la

charge sont reliées.

• Formes d'ondes :

Les formes d'ondes sont de la forme signalées dans la figure (II-22) en supposant que

la tension et le courant de sortie sont continus).

Figure II-22 : la forme d’onde d’un hacheur survolteur[8].

II.9 Les convertisseurs DC/AC :

II.9.1 Définition :

Un onduleur est un dispositif permettant de transformer l’énergie continue en, ils sont

utilisés en électrotechnique pour :

✓ Fournir des tensions ou des courants alternatifs de fréquence et amplitudes

variables, citons comme exemple le cas des onduleurs servant à alimenter des


50


moteurs à courant alternatif qui devant tourner à vitesse variable (La vitesse est liée à

la fréquence des courants qui traversent la machine) .

✓ Fournir une ou des tensions alternatives de fréquence et d’amplitude fixe,

citons comme exemple le cas des alimentations de sécurité destinées à se substituer

au réseau en cas de défaillance de celui-ci par exemple : L’énergie stockée dans les

batteries de secours est restituée sous forme continue, l’onduleur est alors nécessaire

pour recréer la forme de tension et fréquence du réseau. On distingue les onduleurs de

tension et les onduleurs de courant, en fonction de la source d’entrée continue :

source de tension ou source de courant.

La technologie des onduleurs de tension est la plus maîtrisée et elle est présente dans

la plupart des systèmes industriels et dans toutes les gammes de puissance (Quelques

Watts à plusieurs MW)[3].

Figure (II-23) : Le symbole d’un onduleur autonome[10].

II.9.2 Caractéristiques propres à un onduleur pour un système

photovoltaïque :

Les onduleurs destinés aux systèmes photovoltaïques sont quelques peu différents des

onduleurs classiques utilisés en électrotechnique, mais le principe de conversion

AC/DC est le même. La principale caractéristique de l’onduleur PV est la recherche

du meilleur point de fonctionnement du système. En effet, le générateur PV

(Ensemble de modules PV) a une courbe caractéristique IV non linéaire pour un

éclairement et une température donnés, la tension en circuit ouvert ou à forte charge

est à peu près constante (Assimilable à une source de tension), tandis qu’en court-

circuit ou à faible charge le courant est pratiquement constant (Source de courant). Le

générateur n’est alors ni une source de tension ni une source de courant.


51


La tension de circuit ouvert est sensible à la température et elle diminue quand la

température augmente. Le courant de court-circuit est proportionnel à l’éclairement.

L’onduleur de tension impose à sa sortie un système de tensions sous forme de

créneaux modulés en largeur d’impulsions (MLI ou PWM en anglais) figure (II-24),

ces créneaux ne posent aucun problème pour l’alimentation d’un moteur, mais sont

incompatibles avec les tensions sinusoïdales du réseau. On place alors entre chaque

sortie de l’onduleur et chaque phase du réseau (Un onduleur monophasé ou triphasé)

avec une inductance qui joue le rôle de filtre qui permet à l’onduleur de fournir au

réseau des courants quasi-sinusoïdaux (Elle transforme l’onduleur de tension en un

onduleur de courant)[6].

Figure (II-24) : Le filtrage de la tension par l’inductance de sortie [3].

II.9.3 Principaux types d’onduleurs :

Les onduleurs sont des structures en pont constituées le plus souvent d’interrupteurs

électroniques comme des IGBT (Transistors de puissance) et dans le cas standard, ils

sont constitués par un jeu de commutation commandée de manière appropriée et le

plus souvent par MLI, l’énergie électrique continue fournie est modulée afin

d’obtenir un signal alternatif à la fréquence du réseau. Il existe de nombreux circuits

électroniques qui permettent de réaliser la conversion d’énergie électrique : Le

montage le plus simple est composé de thyristors. Cette technologie a été utilisée

dans les premiers onduleurs PV (Encore disponible en monophasé et triphasé), il

présente cependant un courant de sortie plus ou moins rectangulaire qui induit une

puissance réactive avec des harmoniques qui affectent le rendement de l’onduleur et

qui peuvent perturber le réseau [3].


52


Figure (II-25) : Circuit utilisant des thyristors (Source ISET) [3].

Pour travailler sur une gamme de tensions d’entrée plus large, un convertisseur

élévateur (Boost) peut être rajouté à l’entrée du pont (En vert sur la figure (II-26)).

Figure (II-26) : Le circuit à pont à transistors avec convertisseur élévateur [3].

Le montage de la figure (II-27) comprend 3 étages différents. Il est composé d’un

transformateur* haute fréquence (en bleu) qui adapte la tension d’entrée tout en

réduisant le poids de l’onduleur. À sa sortie, le signal est alternatif. Un redresseur (en

vert) permet alors de le convertir en continu. Le pont de sortie (rouge) permet par

modulation d’amplitude de transformer ce signal continu en un signal alternatif

sinusoïdal adapté à la fréquence du réseau.

Figure (II-27) : Le circuit à 3 étages avec transformateur haute fréquence [3].


53


Le montage de la figure (II-28) est constitué de 4 étages, ce circuit nécessite le

contrôle de 7 interrupteurs contre 8 pour celui de la figure (Il-27) est composé d’un

convertisseur abaisseur de tension, d’un montage dit « Pushpull » suivi d’un

redresseur et d’un pont de sortie.

La partie « convertisseur abaisseur + transformateur push pull » permet d’adapter la

tension d’entrée. Elle permet à l’onduleur d’avoir une plus large gamme de tensions

d’entrée possible donc une plus grande flexibilité d’association avec les modules PV.

Le redresseur redresse la tension en sortie du push pull, et le pont de sortie (Rouge)

permet par la modulation d’amplitude de transformer ce signal continu en un signal

alternatif sinusoïdal adapté à la fréquence du réseau.

Figure (II-28) : Circuit à 4 étages avec montage push pull [3]

Enfin, le montage de la figure (II-29) représente un exemple simple de la technologie

des onduleurs sans transformateur. En éliminant le transformateur qui est générateur

de pertes importantes dans le circuit lors de la conversion de puissance, on peut

augmenter le rendement. Il faut cependant prendre en compte les problèmes de

compatibilité électromagnétique que le transformateur permettait d’éliminer par

isolation galvanique, dans le circuit S1 (Pour les courants positifs et négatifs) et S2

(Pour les courants positifs) et sont commandés en haute fréquence et les autres

interrupteurs en 50Hz (Fréquence du réseau). Pour des tensions d’entrée plus grandes,

S1 peut être contrôlé seul en haute fréquence et les 4 autres en 50Hz pour que

l’ensemble forme un convertisseur abaisseur et un convertisseur push pull. Dans les 2

cas, le désavantage de ce montage est la très forte tension appliquée aux bornes des

interrupteurs.


54


Figure (II-29) : Onduleur sans transformateur dit à topologie de Karschny [3].

Conclusion

Dans ce chapitre nous avons présenté les composants nécessaires du système

photovoltaïque et leur modèles, d’abord on a commencé par la cellule PV et après on

a parlé des convertisseurs DC/DC en suite les convertisseurs DC/AC qui assurent le

fonctionnement des générateurs PV à un rendement optimal, Sachant que ces

modèles font partie de notre simulation.

Chapitre III: étude du réseau isolé du pole In Salah Adrar et Timimoune

55


CHAPITRE III :

Etude du réseau isolé du pôle

d’In Salah, Adrar et Timimoune (PIAT)


56


Introduction

L’électricité est indispensable pour le bien-être des populations et pour leur

développement démographique. Vu son importance, il est vital pour l'Algérie

d’assurer l’accès à ce bien et de garantir la continuité de sa fourniture dans les

meilleures conditions de coût, de sécurité et de qualité.

Du fait de son caractère non stockable, l’offre doit pouvoir satisfaire la demande à

tout moment, le système électrique est alors piloté par la consommation pour une

bonne gestion de la production.

Ces dernières années, la demande en électricité a connu une évolution importante en

particulier en périodes estivale en atteignant des pics de consommation importants,

cette forte augmentation de la demande est une conséquence directe du changement

des habitudes des consommateurs et l’amélioration de leur niveau de vie, ainsi que le

développement important qu’ait connu le secteur économique et industriel. Conscient

de cet enjeu et de l’importance de l’accès à l’électricité pour les citoyens, le secteur

s’est fixé comme priorité de développer tous les axes permettant de garantir la

couverture à long terme des besoins en électricité du pays, notamment par la

disponibilité des moyens de production et la diversification des sources d’énergie

ainsi que le développement des infrastructures de transport et de distribution de

l’électricité.

III.1 Evolution de la consommation d’électricité en Algérie :

L'évolution de la consommation est scindée en deux mouvements :

L'évolution de la consommation spécifique et l'arrivée de nouveaux consommateurs,

que ce soit au secteur industriel qu'il s'agisse des entreprises existantes ou à venir ou

au secteur domestique. L'arrivée de nouveaux consommateurs domestiques sur le

réseau dépend en premier lieu de l'évolution démographique qui représente un

mouvement à grande inertie, dont la trajectoire est facilement prévisible.

Le nombre d’abonnés au réseau électrique est passé de 4,5 millions en 2000, à près de

9 millions au début de l’année 2016. Le taux d’électrification est ainsi passé de

88,7% en 2000 à 99% à la fin de 2016.


57


Aujourd’hui, le souci est double car il s’agit de préserver les ressources énergétiques

d’origine fossile dont les réserves s'épuisent de jour en jour pour répondre aux défis

de l’heure actuelle. C’est pourquoi, le gouvernement s’est orienté vers la mise en

valeur des ressources inépuisables, tel que le soleil, qui place l’Algérie au rang des

pays les plus nantis [11].

III.2 Evolution du réseau électrique Algérien :

✓ Transport d’électricité :

L’évolution de la demande d’énergie électrique nationale à pousser le groupe

SONELGAZ de développer son réseau et de passer au palier des 400 kV et de

développer les interconnexions internationales avec nos voisins Tunisiens et

Marocain en vue de mettre en œuvre la boucle électrique méditerranéen pour un

système SPTE secouru, stable et homogène.

Nous citons les nouvelles lignes 400 kV d’interconnexion internationale mises en

service récemment :

• La ligne 400 kV Algérie-Tunisie (Cheffia-Djendouba).

• Les deux lignes 400 kV Algérie-Maroc (Les deux lignes Bourdim-Oujda).

• D’autres projets de lignes de transport reliant l’Algérie à l’Europe, notamment

deux liaisons par câbles sous-marin directes avec l’Espagne et l’Italie sont en

cours d’étude.


58


Figure (III.1) : Les interconnexions internationales existantes sur le RIN [12].

III.3 Evolution de la puissance maximale appelée (PMA) :

✓ Le Réseau Interconnecté du Nord « RIN » :

Le RIN s’étale sur le nord du pays et couvre aussi les régions de Béchar, HASSI

MESSOUD, HASSI R’MEL et G

HARDAIA, son alimentation en électricité est assuré par un parc d’environ 17800

MW (2017), relié à travers un réseau de transport 220 kV et 400 kV.

Durant les dix dernières années, la puissance maximale appelée (PMA) du réseau

interconnecté du nord est passée de 5 921 MW en 2005 à 14 182 MW en 2017, soit

une évolution moyenne annuelle de 7.5%.


59


Figure (III-2) : Le schéma du réseau SPTE du RIN [12].

✓ Le pôle d’IN SALAH, ADRAR et TIMIMOUNE « PIAT » :

Ce réseau assure la connexion d’IN SALAH à TIMIMOUNE en passant par

AOULEF par des lignes 220 kV, il est alimenté par les centrales d’Adrar, In Salah,

KABERTINE, TIMIMOUNE et ZAOUIET KOUNTA, ainsi que des centrales PV et

une ferme éolienne de 10 MW.


60


Figure (III-3): Le schéma d’exploitation du Pôle d’In SALAH-ADRAR-TIMIMOUNE (PIAT)[12]

✓ Les Réseaux Isolés du Sud « RIS » :

Il s’agit de 30 sites du grand sud, alimentés par des réseaux locaux à travers des

groupes diesels, des TG ou des sources photovoltaïques et cela compte tenu des

distances mises en jeu et des niveaux de consommation relativement faibles.

Pour faire face à l'évolution importante de la demande électrique des localités isolées

du sud, plusieurs centrales turbines à gaz, groupes diesel et photovoltaïques ont été

installés entre 2012 et 2017.

Les capacités de production ont été implantées au niveau des différents sites isolés du

sud et contribuent fortement à la sécurisation de l’alimentation de l’énergie électrique

des régions isolées du sud, au développement local et l'amélioration des conditions de

vie de ces régions désenclavées.


61


III.4 Identification du réseau isolé d’ADRAR (PIAT) :

✓ Longueurs très importantes des lignes électriques.

✓ Faibles charges transportées sur des lignes THT très longues.

✓ Réseau radial et arborescent.

✓ Faibles puissances installées dans quelques sites de la région.

✓ Pas de redondance de transformateur dans la plus part des postes.

✓ Manque de moyen de production au niveau de quelques régions du réseau

PIAT.

✓ Moyens importants d’absorption de l’énergie réactive dans les lignes THT de

transport.

✓ Pas de réseaux intermédiaires ou de répartition.

III.4.1 Identification du parc de production et de la puissance réalisée

dans le réseau PIAT (2018) :

III.4.1.1 Analyse des données :

La réalisation de l’étude de ce projet s’est basé sur les relevés de puissances réalisés

en responsabilité de pointe pour les années 2011 jusqu’à 2018 pour chaque poste de

ce réseau afin de calculer le taux de développement de la consommation, et du coup

la problématique s’annonce.

Centrale Ƭ%

2017/2018

Ƭ%

moyen

Puissance

consommée

2018 (MVA)

Puissance

installée

(MVA)

Année de saturation

ADRAR 8,085 20,97 125,29 250 2027

AOULEF 8,97 13,85 22,63 80 2033

Z/KOUNTA 11,59 13,08 31,87 40 2021

AHMED TIMI 6,61 11,41 45,38 80 2027

KABERTEN 53,68 29,91 24,74 40 2020

TIMIMOUN 11,7 38,11 25,81 40 2022

IN SALAH 10,25 16,67 37,05 80 2025

REGGAN 18,81 30,96 25,46 40 2021

Tableau (III-1) : Représentation de l’évolution des taux de développement de la consommation:


62


❖ Evolution des taux de développement après l’ajout de 2ième

transformateur :

Centrale

Ƭ%

2017/2018 Ƭ% moyen

Puissance

2018(MVA)

Puissance

instalée (MVA)

Année de

saturation

ADRAR 8,085 20,97 125,29 250 2027

AOULEF 8,97 13,85 22,63 80 2033

Z/KOUNTA 11,59 13,08 31,87 80 2027

AHMED

TIMI 6,61 11,41 45,38 80 2027

KABERTEN 53,68 20 24,74 80 2025

TIMIMOUN 11,7 38,11 25,81 80 2028

IN SALAH 10,25 16,67 37,05 80 2025

REGGAN 18,81 30,96 25,46 80 2026

Tableau (III-2) : Evolution des taux de développement après l’ajout de 2ième transformateur

Remarque 2 : En ce qui concerne le poste de KABERTEN, on remarque que même

après l’installation du 2ème transformateur le problème de saturation persiste pour une

faible durée tout en ayant des avantages à notre réseau PIAT.

Les améliorations constatées sur le réseau PIAT après le rajout du 2ième

transformateur :

✓ Soulagement en charges des transformateurs du réseau PIAT.

✓ Continuité d’alimentation et sauvegarde de réseau (En situation N-1

transformateur).

✓ Ralentissement de la durée de saturation des équipements de transformation

aux niveaux des postes.

✓ Exploitation meilleur du réseau PIAT.

✓ Amélioration des paramètres électriques du réseau PIAT.

• La problématique :

D’après les informations collectés et la synthèse qu’on avait fait on a constaté que :


63


1/ Le taux de développement de la charge de KABERTEN est très important entre

l’année 2011 et 2017 qui est de 20%.

2/ La puissance installée au poste de KABERTEN se sature aux environs de l’année

2025.

3/ La faible production au niveau de KABERTEN.

4/ La région de KABERTEN n’est pas secourue en cas de perte de [N-1] ouvrages

(Ligne de transport ou transformateur injecteur) ;

5/ L’éloignement des sources d’alimentation de cette région ADRAR (70 km).

La puissance installée au poste de KABERTEN ne sera pas suffisante pour supporter

la charge appelée par la distribution de la région.

• La solution proposée :

Puisque ADRAR se situe au sud (SAHARA) ou la température marque des chiffres

très élevé pendant l’année, c'est-à-dire le soleil est disponible ,gratuite et aussi une

énergie non polluante. Donc l’injection d’une centrale photovoltaïque sera la

solution la plus proche face à cette problématique.

Conclusion :

Dans ce chapitre nous avons fait l’étude du réseau isolé du pole (I’N Salah-Adrar –

Timimoune) PIAT, dont on a calculé les taux de développement de la consommation

au niveau des différents postes du réseau, en suite on a cherché l’année de saturation

des installations de transformateurs dans chaque poste pour déterminer les postes qui

seront saturés en courte durée et on a installé un 2eme transformateur dans ces

régions.

Cependant on a remarqué que le problème de saturation persiste toujours, et pour

cette raison la on a décidé d’injecter une centrale PV au niveau de Kabertene de 30

MWc pour secourir notre réseau de cette saturation.

Chapitre IV : simulation du réseau PIAT avec l’installation d’une centrale PV

64


Chapitre IV :

Simulation du réseau PIAT avec l’installation

d’une centrale photovoltaïque de 30

MWc.


65


Introduction

Ce chapitre présente la simulation du pole I’N –SALAH ADRAR- et TIMIMOUNE

sur logiciel PSAT avant et après l’installation d’une centrale photovoltaïque de 30

MWc.

Le présent chapitre est pour but de prouver que la centrale injectée apporte des

améliorations, soit pour soulager le réseau et allonger la saturation soit pour améliorer

les paramètres électriques de ce dernier.

IV-1 Outils de simulation :

Plusieurs outils de simulation ont été utilises pour l’analyse de la stabilité transitoire

tels que (MATLAB, EMTP, ETAP, Power World, PSAT,… etc.)

Ces logiciels permettent de nous renseigner sur les différents facteurs d’un réseau

électrique et a simuler les différents cas pour avoir les paramètres du réseau. Ces

derniers utilisent les mêmes concepts.

Dans le présent travail, on a choisi PSAT comme outil de simulation. Développé, en

2001, par FEDERICO MILANO, PSAT est une boite a outils qui s’exécute sous

environnement MATLAB.

Elle est dédiée pour l'analyse statique et dynamique et le contrôle des réseaux

Electriques. PSAT est actuellement dans un stade précoce de développement de ses

caractéristiques, ses structures et ses formes de données, mais être partiellement ou

complètement changer dans les versions futures [12].

A B

A : fenêtre principale B : bibliothèque de Simulink

Figure (VI-1) : l’interface de PSAT [12]


66


- Sur PSAT toutes les opérations sont reparties en deux types d’analyse :

• La première analyse est le calcul de l’écoulement de puissance. Cette

application s’effectue dans une page de commande ou un éditeur comme

montre la Figure (IV-1A).

• La seconde opération consiste a construire le réseau a étudier en utilisant une

bibliothèque de SIMULINK qui contient de nombreux modèles unifilaires

Figure (IV.1B).

IV-1-1 Utilisation de PSAT [12] :

▪ Les étapes d’utilisation de PSAT se résument comme suit :

▪ Ouvrir un nouveau fichier ;

▪ Créer du réseau électrique à étudier ;

▪ Lancer le modèle de la bibliothèque de simulation ;

▪ Introduire les données numériques des éléments (générateurs, lignes, transfos,

FACTS…) ;

▪ Exécuter l’écoulement de puissances ;

▪ Exécuter la simulation dans le domaine temporel.

IV-2 : La simulation du réseau PIAT réel sur PSAT :

Figure (IV-2) : la simulation réel du réseau [PIAT] sur PSAT


67


Figure (IV-3) : la simulation du réseau PIAT après l’injection d’un 2éme transformateur

Figure (IV-4) : la simulation du réseau PIAT après l’installation d’une centrale PV


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IV-3 : les résultats de simulation :

IV-3-1 : les résultats du 1 er essai (Réseau réel) :

Figure (IV-5) : puissance au niveau de jeu de barre

Figure (VI-6) : la tension au niveau de jeu de barre


69



70



71


Remarque : les résultats du 1 er essai sont tous dans la norme est en plus sont

équivalent et logique par rapport à logiciel de SONELGAZ Speera .

IV-3-2 : les résultats du 2ème essai (après l’injection d’un 2ème

transformateur) :


72


Figure (VI-7) : la tension au niveau de jeu de barre.

Figure (IV-8) : la puissance au niveau de jeu de barre.


73



74



75


IV-3-3 : les résultats de simulation de 3eme essai (l’installation du

transformateur et l’injection du centrale PV) :


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Figure (VI-9) : la tension au niveau de jeu de barre

Figure (IV-10) : puissance au niveau de jeu de barre


77



78



79


Conclusion :

Dans ce chapitre, les composants proposés du système sont mis en application dans

des environnements de logiciel PSAT/MATLAB. Les composants et les paramètres

électriques de ce réseau sont étudiés, à l'aide des outils de ce logiciel, montrant les

résultats obtenu dans chaque ligne, transformateur, jeu de barre etc.

Et puisque notre étude concernant la simulation du réseau est comparée par celle du

SONELGAZ sur logiciel SPIRA, les résultats et les paramètres sont tous dans la

norme et logique même après l’injection de transformateur et la centrale

photovoltaïque .

Conclusion Générale

80


Conclusion générale

Ce mémoire de fin d’étude a eu pour objectif d’étude d’intégration d’une centrale

photovoltaïque dans le réseau du pole I’N SALAH –ADRAR TIMIMOUNE.

1/ Ramener les responsabilités de pointe du réseau PIAT l’année 2018 et calculer les

taux de développement de la consommation au niveau des différents postes de réseau

{PIAT}.

2/ Rechercher l’année de saturation des installations des transformateurs dans chaque

poste,

3/ Déterminer les postes qui ont une saturation de courte durée, nous citons :

KABERTENE-REGGAN–TIMIMOUNE-IN SALAH ET ZAOUET KOUNTA.

De ce qui a été signalé, nous avons décidé d’installer un deuxième transformateur

dans les postes qui ont un seul transformateur pour déterminer une deuxième fois

l’année de saturation des équipements avec deux transformateurs.

Cependant la saturation au niveau de KABERTENE ET IN SALAH reste toujours de

courte durée, et pour cela l’injection d’une centrale photovoltaïque de 30 MWc dans

le jeu de barre 30 KV de KABERTENE est la solution, adéquat une situation de

meilleure par rapport au soleil et presque ensoleillé 290 jours/365 donc la solution

soit très logique.

Puisque le travail ne se termine que par une simulation pour le réseau, le PSAT était

le logiciel utilisé dans cette étude. Et le travail a été fait la simulation du réseau réel,

après une deuxième simulation qui contient un 2 eme transformateur et la dernière ou

la centrale photovoltaïque est injectée.

Les résultats trouvés comparés avec la simulation fait par le logiciel SPIRA de

SONELGAZ confirme nos calcule et nos propositions de solution.

Conclusion Générale

81


En fin si la chance nous face pour terminer le poste de graduation, l’amélioration des

paramètres de ce réseau sera notre objectifs sachant que SONELGAZ est en court de

réalisation de grands projets de production, de transport et de postes THT/HT avec

une technologie de pointe et un système de télé conduite pour un dispatching

économique pour les horizons 2030 et un développement durable qui prend compte

de la protection de l’environnement (sources ENR).

Bibliography

82


Bibliography

83


Bibliographie :

[1] BOUSSAIDE MOHAMMED. Modélisation des vieillissements des modules photovoltaïques,

Mémoire de magister 2012_ UNIVERSITE ABOU-BAKR BELKAÏD – TLEMCEN.

[2] JARKES Marouane –exposé sur les énergies renouvelables(2015).

[ 3]VIOLANE Didier sous la direction de Bruno GAIDDON- Les Onduleurs pour Systèmes

Photovoltaïques Fonctionnement, Etat de l’Art et Etude des Performances - Août 2007

https://www.photovoltaique.info/media/filer_public/4f/57/4f57a7bc-1808-4fbd-8e7c-

adee8a487795/070801_synthese_onduleur_version_lite_hespul.pdf

• consulté le 1/04/2019 à 08 :41.

[4] MAKHELOUF MESSAOUD. Modélisation et optimisation de système de production

d’énergies renouvelables couple au réseau, Mémoire de magister 2012 _ université MENTOURI de

CANSTANTINE .

[5] MERABET –ABD EL HAK. Dimensionnement d’un système d’alimentation en énergie

électrique par voie photovoltaïque pour l’alimentation d’une habitation , mémoire de master 2018 _

université de BISKRA.

[6] MERZOUGUI Nour El Houda BADACHE Bahriya. Etude de l’injection de l’énergie

photovoltaïque dans un réseau électrique à travers une ligne de 30 KV, Mémoire de master 2018 _

université BADJI MOKHTAR ANNABA

[7] panneaux photovoltaïques et solaires_ par le groupe énergétique industriel français (ENGIE).

https://particuliers.engie.fr/electricite/conseils-electricite/photovoltaique/schema-panneau-

photovoltaique.html

• consulté le 26/03/2019 à 18 :41

[8] SLAMA FATEH .Modélisation d’un système multi générateur photovoltaïque interconnecté au

système électrique, Mémoire de Magister _ université FARHET ABBES SETIF.

[9] TOUNSI SIHEM. Etude et modélisation d’une chaine de conversion éolienne à base de MADA

en mode connecté et en mode iloté avec stockage d’énergie, mémoire de Master _ université de

ANNABA.

[10] https://fr.wikipedia.org/wiki/Hacheur_(%C3%A9lectronique)

• consulté le 31/03/2019 à 18 :42

[11] https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16678#c20442

• Consulté le 31/ 3/ 2019

[12] l’opérateur de système électrique l’OS [SONELGAZ]

https://www.photovoltaique.info/media/filer_public/4f/57/4f57a7bc-1808-4fbd-8e7c-adee8a487795/070801_synthese_onduleur_version_lite_hespul.pdf

https://www.photovoltaique.info/media/filer_public/4f/57/4f57a7bc-1808-4fbd-8e7c-adee8a487795/070801_synthese_onduleur_version_lite_hespul.pdf

https://particuliers.engie.fr/electricite/conseils-electricite/photovoltaique/schema-panneau-photovoltaique.html

https://particuliers.engie.fr/electricite/conseils-electricite/photovoltaique/schema-panneau-photovoltaique.html

https://fr.wikipedia.org/wiki/Hacheur_(%C3%A9lectronique)

https://www.energieplus-lesite.be/index.php?id=16678#c20442

Bibliography

84


[13] ZITOUNI Fares .Amélioration de la Stabilité Transitoire des Réseaux Electriques par

l’utilisation des Systèmes FACTS-Mémoire de magister- université FARHET ABBAS -SETIF

[14] http://damalo-damalo.blogspot.com

• Consulté le 30/ 3/2019

[15] https://www.climato-realistes.fr/rapport-bp-energie-2018/

• Consulté le 30/3/2019

http://damalo-damalo.blogspot.com/

https://www.climato-realistes.fr/rapport-bp-energie-2018/

instalation d’une centrale …biblio.univ-annaba.dz/ingeniorat/wp-content/uploads/2019/...résumé...

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