Bibliographie des modèles mathématiques d’un système PV

La production d’énergie est un défi de grande importance actuellement. En effet, les besoins énergétiques des sociétés industrialisées ne cessent d’augmenter. Par ailleurs, les pays en voie de développement auront besoin de plus en plus d’énergie pour mener à bien leur développement. De nos jours, une grande partie de la production mondiale d’énergie est assurée à p artir de sources fossiles. La consommation de ces so urces donne lieu à d es émissions de gaz à effet de serre et donc une augmentation de la pollution.

Pour diminuer le degré de pollution, on fait appelle a l’utilisation des énergies renouvelables, on entend des énergies issues du soleil, du vent, de la chaleur de la terre, de l’eau ou encore de la biomasse. A la différence des énergies fossiles, les énergies renouvelables sont des énergies à ressource illimitée. Les énergies renouvelables regroupent un certain nombre de filières technologiques selon la source d’énergie valorisée et l’énergie utile obtenue. La filière étudiée dans cette mémoire est l’énergie solaire photovoltaïque. Il existe de nombreux sites isolés dans le monde, alimentés par des systèmes autonomes de génération d’électricité. Ces générateurs utilisent les sources renouvelables locales. On y trouve des panneaux photovoltaïques, des éoliennes et des micro-turbines. L’électricité provenant des sources renouvelables est intermittente, et dépendante des conditions climatiques. Nous nous intéressons dans le cas de la Mauritanie, avec les découvertes récentes et vue l’augmentation de prix de pétrole certains stratégies ont été développé parmi eux, la Stratégie nationale énergie et réduction de la pauvreté mentionne que « de façon générale, l’amélioration des conditions de vie et de travail des populations restent très liées à la qualité et à l ’efficacité des services énergétiques dont elles disposent ». Enfin, cette stratégie préconise « la promotion et la généralisation de l’accès à l’électricité, aux énergies nouvelles et renouvelables », en cohérence avec le Plan d’Action pour l’Environnement (PANE) et la Stratégie Nationale de Développement Durable (SNDD) en Mauritanie.

Bibliographie des modèles mathématiques d’un système photovoltaïque

La modélisation proposée dans la littérature est constituée par un ensemble d’équations caractérisant les éléments du système étudié dans des cas sp écifiques. Les auteurs proposent des modèles fonctionnant dans des laboratoires loin des conditions condition réels. Les modèles mathématiques proposés sont tirés de n ombreux articles q ui sont publiés dans la littérature scientifique. En particulier nous proposons les publications d’auteurs connus dans ce domaine comme : D.KOUSS, M .HADDADI [20] ; Issakha YOUM, Ahmed Med Yahya et Abdel Kader M [19]; Francisco M. González-Longatt [22] ;A. Benatiallah, R.Mostefaoui, M.Boubekri et N.Boubekri [23] et Olivier GIRGAUD[24] .

Modélisation du gisement solaire

Les auteurs ont présenté dans littératures la modélisation du gisement solaire qui tient compte de la quantité d’énergie produite par un s ystème photovoltaïque ; qui dépend fortement, des caractéristiques électromécaniques de chacun des éléments du système, de la surface du champ capteur, de la quantité d’énergie solaire incidente sur la surface de la partie captation de ce système, de la température ambiante qui influe aussi sur la réponse de ce type de système.

Reconstitution des irradiations diffuses un plan incliné

Par définition l’éclairement du au rayonnement diffus est l’éclairement qui nous provient de toute la voûte céleste à l’exception de celui qui nous provient du disque solaire. La distribution complexe et la variété de cette composante qui est bien sûre due à la diffusion par les différents constituants de l’atmosphère, une hypothèse commune a été prise par les différents scientifiques pour pouvoir quantifier cette composante. On suppose alors que la distribution de cette dernière est une distribution isotrope. Sous cette hypothèse, Liu et Jordan [13] ont donné une expression permettant de reporter la composante diffuse disponible pour une surface horizontale, sur un plan ayant une inclinaison β.

Modèle 4

Modèle d’une cellule solaire

Ce circuit équivalent le plus simple d’une cellule solaire est une source de courant en parallèle avec une diode. La production de la source est directement proportionnelle à l’éclairement incident sur la cellule (le photo-courant Iph). Pendant l’obscurité, la cellule solaire n’est pas un dispositif actif; il fonctionne comme une diode, c’est-à-dire une jonction P-N. Il ne produit ni courant, ni tension. Cependant, s’il est connecté à une provision externe (la grande tension) il produit un courant ID, La diode détermine les caractéristiques I-V de la cellule [22], voir figure (1.1). La sophistication croissante, l’exactitude et la complexité peuvent être présentés au modèle en ajoutant à son tour :
• le courant de saturation de diode I0 est dépendant de la température.
• la photo courant IL en fonction de la température.
• la résistance Série Rs, qui donne une forme plus précise entre la prise de courant maximale et la tension de circuit ouverte. Cela représente les pertes internes en raison du flux lumineux.
• la résistance shunt Rsh, en parallèle avec la diode, cela correspond au courant de fuite, il est généralement négligé.
• dans une cellule idéale Rs = Rsh = 0, qui est une supposition relativement commune. Pour cette étude, un modèle de complexité modérée a été utilisé.

Modèle 5

Modèle à une diode

C’est le modèle le plus classique de la littérature, il fait intervenir un générateur de courant pour la modélisation du flux lumineux incident, une diode pour les phénomènes de polarisation de la cellule et deux résistances (série et shunt) pour les pertes . Chaque groupe de panneaux est une association série/parallèle de ns.np cellules élémentaires, ns étant le nombre de cellules en séries sur une branche et np le nombre de branches en parallèles.

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre I : Bibliographie des modèles mathématiques d’un système PV
I.1 Introduction
I.2 Modélisation du gisement solaire
I.2.1 Reconstitution des irradiations directes sur plan incliné
I.2.2 Reconstitution des irradiations diffuses sur plan incliné
I.3 Les modèles mathématiques
I.3.1 Modèle 1
I.3.2 Modèle 2
I.3.3 Modèle 3
I.3.3.1 Modélisation de modules PV
I.3.3.2 Le modèle de température
I.3.4 Modèle 4
I.3.4.1 Modèle d’une cellule solaire
I.3.4.2 caractéristique I-V d’une cellule solaire
I.3.5 Modèle 5
I.3.5.1 Modèle à une diode
I.3.5.2 Modèle deux diodes
I.3.5.3 Modèle polynomial
I.4 Conclusion
Chapitre II : Modélisation d’un système photovoltaïque
II.1 Introduction
II.2 Introduction
II.2.2 Paramètre des équations
II.2.2 L’état de panneau solaire
II. 3 Résultats de simulation sur le logiciel MATLAB
II.3.1 Introduction
II.3.2 Simulation d’une cellule photovoltaïque
II.3.2.1 Flux lumineux
II.3.2.2 Température
II.3.2.3 Résistance shunt
II.3.3 Simulation d’un panneau photovoltaïque
II.3.3.1 Flux lumineux
II.3.3.2 La Température
II.3.3. 3 La résistance shunt
II.4 Conclusion
Conclusion générale
Références bibliographiques
Annexes