Etude, Prédimensionnement et Dimensionnement …

1 Rev. Energ. Ren. : Valorisation (1999) 167-170 167 Etude, Pr Dimensionnement et Dimensionnement d une Installation Solaire Autonome Alimentant un Poste (E/R) A. Guen-Bouazza 1 , B. Bouazza 1 , H. Guen 2 , Chabane-Sari 1 , B. Benyoucef 3 1 Institut d Electronique, Laboratoire de Physique des Mat riaux, Universit Abou-Bekr Belkaid, Tlemcen 2 Soci t Industrielle Alg rienne de T l communications, 1252, Tlemcen 3 Institut de Physique, Laboratoire de Physique Energ tique et Mat riaux, Universit Abou-Bekr Belkaid, Tlemcen R sum - Notre travail consiste pr dimensionner puis dimensionner judicieusement une installation solaire autonome de faible puissance dans ses composantes principales : sa puissance cr te (nombre de modules n cessaire) et sa capacit de stockage. Ce syst me photovolta que permet d alimenter une charge de type E/R permettant d tablir des communications temporaires et autonomes en sites isol s.

2 Ce m me travail consiste aussi pr senter certains r sultats obtenus par un programme de pr Dimensionnement bas e sur la m thode propos e par Photowatt et ceux obtenus par des programmes de Dimensionnement que nous avons d velopp . Abstract - Our work consists to size, then to judiciously dimension an autonomous solar installation of low power in its principal components : its power peak (number of modules necessary) and its storage capacity. This photovoltaic system makes it possible to feed a load of the type Emission/Reception envisaging to establish temporary and autonomous communications in isolated sites. This same work as consists in having certain results obtained by a program of predimensioning based on the method suggested by Photowatt and those obtained by programs of dimensioning as we developed. Mots cl s: Pr Dimensionnement Syst me photovolta que Type mission / r ception.

3 1. INTRODUCTION L installation de r seaux de t l communications impose une alimentation sans interruptions et des moyens de c blage tr s co teux. Certaines r gions d sh rit es par manque de moyens de communications, faible densit de population, difficilement accessibles esp rent un jour communiquer avec le monde ext rieur. Aussi, afin de permettre aux exploitants de faire face des contraintes tr s vari es lors d v nements d exception, il devient indispensable d tablir des communications provisoires. Alimenter en nergie ce genre d installation reste toujours un probl me d licat. Le choix de cette nergie doit satisfaire simultan ment les conditions conomiques, techniques, ainsi que des besoins d alimentation recherch s. Pour certains sites fortement ensoleill s l emploi de g n rateurs photovolta ques autonomes est une solution bien adapt e.

4 La question pos e est comment exploiter cette nergie au maximum avec un minimum d investissements ? Ceci serait possible avec un bon dimensionnent du syst me photovolta que. Notre contribution a port sur l tude d une installation alimentant un poste de type E/R, l laboration d un pr Dimensionnement et la mise au point de programmes de Dimensionnement . Ces programmes tiennent compte de la taille du g n rateur, de sa capacit de stockage, de l nergie quotidienne consomm e par la charge partir des quipements aliment s, des dur es journali res d utilisation, de l irradiation re ue sur les modules et de leur inclinaison choisie afin de pr senter un maximum d efficacit moindre co t, et du co t relatif de l installation. 2. CONCEPTION DU SYSTEME PHOTOVOLTA QUE Il est constitu d une association d l ments dont les caract ristiques doivent tre soigneusement choisies pour obtenir un fonctionnement optimal.

5 Le sch ma synoptique de notre installation est donn par la figure 1. Fig. 1 : Syst me photovolta que nergie solaire L nergie consomm e par la charge d pend du nombre d heures d mission et de veille. Panneaux R gulateurCapacit de stockage Charge Diode Anti-Retour A. Guen-Bouazza et al. 1683. PREDIMENSIONNEMENT DE LA STATION SOLAIRE La m thode de pr Dimensionnement que nous avons utilis a t propos e par Photowatt. Elle permet aux utilisateurs de faire une estimation rapide du g n rateur solaire n cessaire l application en cours. La d marche retenue consiste calculer pour l ensemble du globe le nombre de watt-cr te module installer, soit la puissance cr te n cessaire et par cons quent le nombre de panneaux utiliser pratiquement, et le nombre de watt-heure batterie n cessaire pour disposer d un watt-heure par jour.

6 Pour cela, on dispose de 7 cartes, chacune d elles est partag e en zones num rot es. Chaque carte est accompagn e d un tableau des valeurs Wcr et Wh batterie en fonction du site et de la zone consid r s. Les r sultats que nous avons obtenus en adaptant cette m thode au continent africain sont r sum s au tableau 1 : Tableau 1: Pr Dimensionnement pour l Afrique Zone Coeff Wcr Coeff batterie Wu (Ah) Wu (Wh) Pc (Wcr)Nombre Modules C (Ah) Pc1 (Wcr) C100 (ah) Autonomie 4 40 140 4 47 140 4 40 210 4 47 210 5 40 140 5 47 140 5 40 210 5

7 47 210 6 40 140 6 47 140 6 40 210 6 47 210 7 40 140 7 47 140 7 40 210 7 47 210 8 40 140 8 47 140 8 40 210 8 47 210 4.

8 Dimensionnement DES SYSTEMES PHOTOVOLTA QUES DE FAIBLE PUISSANCE Dimensionner ces syst mes revient d terminer en fonction des sollicitations telle que l ensoleillement, le site, la latitude du lieu, les donn es climatiques, le profil de charge repr sent par les besoins lectriques de l utilisateur, l orientation des panneaux solaires, le co t relatif de l installation, l ensemble des l ments de la cha ne photovolta que savoir la taille du g n rateur et sa capacit de stockage. Quel que soit la m thode utilis e, on reste toujours confront deux types d estimations : la premi re sur la demande, grossi rement d finie et subissant des fluctuations journali res, hebdomadaires ou saisonni res; la seconde sur le gisement solaire au sujet duquel on se heurte un manque crucial de donn es repr sentatives.

9 Ces deux sollicitations constituent les entr es principales du probl me r soudre. Parmi les nombreuses m thodes de Dimensionnement , dont la m thode simplifi e, PPC (probabilit des pertes de charge), DIMEPV, fr quences cumul es, Nous en avons retenu la m thode simplifi e et PPC essentiellement en raison des donn es disponibles notre niveau, et au niveau du laboratoire Energ tique de l universit de Tlemcen. Dimensionnement par m thode simplifi e La premi re m thode dite simplifi e [2] permet de calculer la puissance Cr te du g n rateur : soit le nombre de panneaux connect s en s rie et en parall le pour obtenir une tension de sortie de 24 volts et la capacit de stockage demand e partir de l irradiation re ue sur les panneaux inclin s d un angle , de la consommation journali re et de l autonomie exig e, la tension de fonctionnement de la charge, la tension nominale du module solaire, du coefficient correctif global, du nombre d heures quivalentes 1 kW/m2 [1], du courant de charge de la batterie sous ensoleillement d 1 KW/m2, du nombre de jours cons cutifs N sans ensoleillement (autonomie), du rendement de la batterie, de la profondeur de d charge P, et du facteur de d charge de la batterie fdech JNVER.

10 Etude, Pr Dimensionnement et Dimensionnement d une Dimensionnement par la m thode bas e sur la notion de probabilit de perte de charge PPC La PPC [2] peut tre d finie par la fraction mensuelle de la charge moyenne sur une p riode non couverte par le syst me photovolta que. Cette m thode consiste simuler le comportement du syst me puis analyser ses performances. Une premi re approche consiste utiliser des mod les math matiques pour g n rer des s quences m t o pr sentant des donn es statistiques semblables aux donn es r elles. Une seconde approche consiste laborer des expressions liant la taille du g n rateur et sa capacit de stockage la PPC. En utilisant cette m thode, nous avons labor un logiciel permettant de d terminer la surface de captation et la capacit optimum. Ce calcul tient compte du coefficient de clart moyen mensuel K [1], de la dur e normalis e du jour dm [1], du rendement du champ photovolta que ph, du rendement de stockage B, de la moyenne mensuelle journali re sur le plan des module H (kWh/m2/j), du prix du m2 du module, du prix du kWh de la batterie, de la valeur minimale de l nergie solaire normalis e Im, de la valeur minimal de la capacit normalis e Jm, des coefficients correspondant aux modules utilis s et donn s par le constructeur.