Gestion de l’énergie pour les systèmes hybrides

Les générateurs Diesel

Enfin, nous retiendrons pour dernière source énergétique les groupes électrogènes ou générateurs Diesel, utilisant des énergies fossiles, mais couramment utilisés dans les systèmes autonomes. Ils sont composés d’un moteur thermique Diesel, faisant tourner un alternateur.
Ils ont donc un rendement limité par le cycle de Carnot, en plus des pertes mécan électriques; celui-ci peut ainsi tomber sous les 20%.
De tailles et puissances très diverses, les générateurs Diesel sont des sources d’électricité couramment utilisées dans les systèmes coupés du réseau, ou comme sources de secours dans les zones connectées ne supportant pas les coupures, comme les hôpitaux. les micro-réseaux ou en site isolé, ils sont utilisés comme source secondaire : lorsque la source principale, souvent propre et renouvelable mais intermittente, ne suffit plus à couvrir les besoins de consommation, et que les unités de stockage sont en passe d’être vidées, le générateur Diesel peut être lancé pour combler le manque. L’inconvénient est qu’ils utilisent des énergies fossiles, qui de plus nécessitent un ravitaillement régulier ; mais ils représentent une solution de dernier recours flexible, bon marché et fiable.

Les batteries

Les unités de stockage sont des éléments indispensables dans les systèmes en site isolé. Correctement dimensionnées, elles participent en effet à garantir l’autonomie du site, en constituant une réserve d’énergie lorsque les sources produisent en excédent, et en la restituant lorsqu’elles ne produisent momentanément plus assez. Mais au-delà de cette gestion à moyen terme, elles sont obligatoires dans un système coupé du réseau pour assurer à chaque instant l’équilibre énergétique dans le circuit électrique.

Les batteries d’accumulateurs sont la solution la plus utilisée pour un stockage électrochimique de faibles dimensions. Proposant des technologies matures et à des prix raisonnables, elles réalisent une réaction d’oxydoréduction selon le principe de la pile pour emmagasiner à la charge de l’énergie électrique, qui peut être restituée à la décharge avec un bon rendement, autour de 85 % selon les types d’accumulateurs. Elles consistent en deux électrodes, l’anode et la cathode, plongées chacune dans une solution ionique, comme représentées figure 8. Sous l’effet d’un courant de charge, une oxydation se produit au niveau des molécules de la cathode, qui perdent alors des électrons. Ceux-ci sont envoyés dans le circuit électrique, créant ainsi le courant en question. À l’anode, les électrons arrivent ensuite pour générer une réduction sur les molécules qui la composent. Les ions qui résultent de ces deux demi-équations se retrouvent ainsi dans les solutions ioniques respectives des électrodes.

Celles-ci sont séparées par un électrolyte, une solution ionique non réactive. Selon les besoins, ses ions positifs et négatifs migrent respectivement vers la solution de l’anode et de la cathode, permettant de rendre les deux solutions électroniquement neutres. À la décharge, les réactions d’oxydation et de réduction inverses se produisent sous l’effet du courant inverse qui fait cette fois migrer les électrons de l’anode à la cathode. Les concentrations d’ions diminuent dans les solutions au fur et à mesure que les électrodes se reconstruisent, et l’électrolyte se reconstitue en conséquence. Plusieurs technologies ont au cours du dernier siècle été développées selon ce principe.

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Table des matières

Introduction générale
Chapitre1 : Généralité sur les systèmes hybrides
1.1 Introduction
1.2 Contexte énergétique
1.3 Energies renouvelables pour les sites isolés
1.3.1 Les micro-réseau
1.3.2 Le site isolé
1.4 Généralités sur les systèmes hybrides
1.4.1 Système de production de petite puissance
1.4.2 Les éoliennes
a) Les éoliennes à axe horizontal
b) Les éoliennes à axe vertical
1.4.3 Les panneaux photovoltaïques
1.4.4 Les générateurs Diesel
1.4.5 Les batteries
1.4.6 Etat de charge de la batterie
1.5 Gestion de l’énergie pour les systèmes hybrides
1.6 Conclusion
Chapitre 2 : Aperçu sur la plateforme Arduino
2.1 Introduction
2.2 Présentation d’Arduino
2.3 Histoire d’Arduino
2.4 Description de la carte Arduino UNO
2.4.1 Le microcontrôleur AVR
2.4.2 Les entrées/sorties
2.5 Les cartes d’interfaces ou shield
2.6 Afficheur LCD
2.7 Développement d’un projet
2.7.1 IDE Arduino
2.7.2 Langage Arduino
2.8 Conclusion