Soutenance mémoire
LES ENERGIES RENOUVELABLES
Le développement et l’exploitation des énergies renouvelables ont connu une forte croissance ces dernières années. D’ici 20-30 ans, tout système énergétique durable sera basé sur l’utilisation rationnelle des sources traditionnelles et sur un recours accru aux énergies renouvelables . Naturellement décentralisées, il est intéressant de les mettre en œuvre sur les lieux de consommation en les transformant directement, soit en chaleur, soit en électricité, selon les besoins. La production d’électricité décentralisée à partir d’énergies renouvelables offre une plus grande sûreté d’approvisionnement des consommateurs tout en respectant l’environnement.
Une source d’énergie est 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, de la biomasse humide ou sèche, à une échelle de temps compatible avec l’histoire de l’humanité. Ce n’est pas le cas des combustibles fossiles et nucléaires[4]. Les énergies renouvelables constituent donc une alternative aux énergies fossiles à plusieurs titres : elles perturbent généralement moins l’environnement, 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. La diversification des sources d’énergie est une solution à promouvoir, cependant ceci doit s’inscrire dans une politique de développement durable, dans laquelle de nombreuses nations s’engagent aujourd’hui.
Energie éolienne
Par définition, l’énergie éolienne est l’énergie produite par le vent. Elle est le fruit de l’action d’aérogénérateurs, de machines électriques mues par le vent et dont la fonction est de produire de l’électricité. Une hélice entraînée en rotation par la force du vent permet la production d’énergie mécanique ou électrique en tout lieu suffisamment venté. L’énergie du vent captée sur les pales entraîne le rotor qui, couplé à une génératrice, convertit l’énergie mécanique en énergie électrique. La quantité d’énergie produite par une éolienne dépend principalement de la vitesse du vent mais aussi de la surface balayée par les pales et de la densité de l’air. Il existe également deux possibilités d’installation des parcs éoliennes: éolien en mer et éolien sur terre dont les installations en mer comportent une capacité très importante. La puissance d’un parc éolien varie de quelques Mégawatts à quelques centaines de Mégawatts.
Géothermie
La géothermie c’est l’ensemble des applications techniques qui permettent d’exploiter les sources d’énergie géothermiques. Les centrales géothermiques utilisent la chaleur de nappes d’eau souterraine dans les zones les plus favorables. Cette chaleur est soit directement utilisée, soit convertie en énergie électrique grâce aux générateurs. La taille typique des centrales géothermiques varie de 5 à 50 MW. Il existe trois types de géothermie
➤La géothermie de haute énergie supérieure à 180°c et de moyenne énergie entre 100°c et 180°c, sa principale utilisation est la production d’électricité
➤La géothermie basse énergie entre 30°c et 100°c, couvre une large gamme d’usages comme le chauffage urbain, le chauffage de serres.
➤La géothermie très basse énergie entre 10°c et 30°c, utilisée pour le chauffage et la climatisation.
Biomasse
Certaines centrales thermiques à flamme utilisent comme source primaire, les déchets du bois (issus de la sylviculture, des scieries, des industries et du bâtiment), le bois des essences à croissance rapide (saules, peupliers…) et les déchets agricoles (paille et lisier), ainsi que les déchets urbains, les ordures ménagères et les déchets industriels du secteur Agroalimentaire. Ces déchets organiques industriels et ménagères constituent aujourd’hui une filière de production à part entière et augmentent le potentiel en biomasse. Le biomasse permet de produire :
➤De l’énergie thermique par combustion dans une chaudière, (en parle de l’incinération pour les déchets).
➤De l’énergie électrique par cogénération.
➤De l’énergie chimique par méthanisation (le biogaz) ou par synthèse d’alcools ou d’huiles (le biocarburant).
Énergie marémotrice
L’énergie marémotrice est une énergie connue depuis l’antiquité, après la découverte des marées par les grecs et les romains, et la découverte de la loi de la gravitation, l’homme a réussi de tirer profit de ce phénomène pour la production de l’énergie électrique. L’énergie marémotrice est issue du mouvement de l’eau ,le phénomène de marée est du aux forces de gravitation entre la terre et les autres astres, principalement la lune et le soleil ,il se traduit en mer par l’apparition d’ondes de gravité qui se manifestent par des variations périodiques du niveau de la mer, associées à des courants, cette énergie peut être captée sous deux formes :
❖Une énergie potentielle issue des variations du niveau de la mer.
❖Une énergie cinétique issue des courants qui peut actionner une turbine.
Énergie hydroélectrique
L’énergie hydroélectrique résulte de la transformation de l’énergie hydraulique fournie par une masse d’eau en mouvement (fleuves, rivières, chute d’eau) en énergie électrique. L’énergie cinétique de l’eau se transforme en énergie électrique grâce à des centrales hydroélectriques, certaines installations comportent des barrages, qui servent à augmenter la hauteur de la chute de l’eau ou à régulariser le débit, et des réservoirs où l’eau est emmagasinée comme réserve d’énergie. D’autre produisent de l’électricité en utilisant le débit de l’eau de façon immédiate (centrales au fil de l’eau).La puissance d’un générateur hydraulique dépend de deux facteurs, la hauteur de la chute d’eau (dénivelé) et le débit de l’eau .
Energie solaire photovoltaïque
L’énergie solaire photovoltaïque qui est le sujet de notre étude est un thème au centre de l’actualité, c’est une énergie renouvelable, non toxique, son impact sur l’environnement est minime, l’énergie électrique est produite par les cellules photovoltaïque par l’incidence lumineuse sous l’effet photoélectrique.
Lorsque les différentes couches de semi conducteurs qui composent les cellules photovoltaïques sont éclairés, les photons lumineux captés par les électrons périphériques (couche N) franchissent la barrière de potentiel et engendrent un courant électrique continu.
Les énergies renouvelables en Algérie
L’Algérie amorce une dynamique d’énergie verte en lançant un programme ambitieux de développement des énergies renouvelable (EnR) et d’efficacité énergétique .Cette vision s’appuie sur une stratégie axée sur la mise en valeur des ressources inépuisable, comme le solaire et leurs utilisation pour diversifier les sources d’énergie et préparer l’Algérie à une nouvelle ère énergétique durable. Le potentiel national en énergie renouvelables étant fortement dominé par le solaire, l’Algérie considère cette énergie comme une opportunité et un levier de développement économique et social, notamment à travers l’implantation d’industries créatrices de richesse et d’emplois. Le programme des EnR est défini ainsi pour les différentes phases :
2013, il est prévu l’installation d’une puissance totale de l’ordre de 110MW ;
2015, installation d’une puissance totale de prés de 650 MW ;
2020, il est attendu l’installation d’une puissance totale d’environ 2600MW pour le marché national et une possibilité d’exportation de l’ordre de 2000 MW ;
2030, il est prévu l’installation d’une puissance de prés de 12000 MW pour le marché national ainsi qu’une possibilité d’exportation allant jusqu’à 10000 MW.
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Table des matières
Introduction Général
Chapitre I
I-1 INTRODUTION
I-2 Les Energies Renouvelables
I-2-1 Energie éolienne
I-2-2 Géothermie
I-2-3 Biomasse
I-2-4 Énergie marémotrice
I-2-5 Énergie hydroélectrique
I-2-6 Energie solaire photovoltaïque
I-2-7 Les énergies renouvelables en Algérie
I-3 NOTION PRELIMINAIRES SUR LE SYSTEME TERRE SOLAIRE
I-3-1 Rayonnement solaire globale
I-3-2 Constante d’illumination
I-4 CONVERSION PHOTOVOLTAIQUE
I-4-1 Propriétés optiques
I-4-1-1 Absorption
I-4-1-2 Transmission
I-4-1-3 Réflexion
I-5 PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
I-6 MODELISATION DU MODULE PHOTOVOLTAIQUE
I-6-1 Modèle à une diode
Chapitre II
II-1 INTRODUCTION
II-2 Le fonctionnement optimal du générateur photovoltaïque
II-2-1 Méthode de la dérivée de la puissance
II-2-2 Méthode de la recherche analogique
II-2-3 Méthode de la perturbation et l’observation (PQ)
II-3 ARCHITECTURE DES ONDULEURS RACCORDES AU RESEAU
II-3-1 L’architecture à onduleur centralisé
II-3-2 Architecture à onduleurs string
II-3-3 Architecture à onduleurs master/slave
II-4 ETUDE DES CONVERTISSEURS
II-4-1 Hacheur
II-4-2 Hacheur dévolteur survolteur
II-4-2-1 L’état passant
II-4-2-2 L’état bloqué
I-6-2 Modèle à deux diodes
I-7 ASSOCIATIONS DES CELLULES
I-7-1 Regroupement des cellules en séries
I-7-2 Regroupement des cellules en parallèles
I-8 MODELE MATHEMATIQUE
I-9 EFFET DE L’OMBRE
I-10 RESULTATS DE SIMULATION
I-12 CONCLUSION
II-4-2-3 Tension de sortie
II-4-2-4 Influence de la résistance de la bobine
II-5 ONDULEURS DE TENSION MULTI NIVEAUX DE TYPE NPC
II-5-1 Introduction
II-5-2 Onduleur A Trois Niveaux De Type NPC
II-5-2-1 Structure
II-5-2-2 Fonctionnement et Configuration d’un Bras d’Onduleur à Trois Niveaux
II-5-2-3 Modulation Sinusoidale Classique
II-6 Architecture de connexion d’un système photovoltaïque au réseau
II-6-1 Structure à convertisseur unique
II-6-2 Structure avec bus à basse tension alternative
II-6-3 Structure avec convertisseur forward
I I-6-4 Structure avec convertisseur de type fly-back
II-6-5 Caractéristiques des onduleurs pour application photovoltaïque
II-7 CONCLUSION
Chapitre III
III-1 INTRODUCTION
III-2 ÉTAGE D’ADAPTATION ENTRE UN GPV ET UNE CHARGE
III-3 DONNEES METEOROLOGIQUES EN ALGERIE
III-3-1 Données Météorologiques (Corrélation Site De Mesure /Site De Production)
III-4 MODELE DE DISTRIBUTION DE L’ENSOLEILLEMENT
III-5 MODELE DE DISTRIBUTION DE LA TEMPERATURE
III-6 CONCLUSION
III-7 ETUDE DU SYSTEME
III-7-1 Profil de consommation
III-8 RESULTATS DE SIMULATION
III-9 DIMENSIONNEMENT D’UNE INSTALLATION PHOTOVOLTAIQUE
III-9-1 Calcul de l’énergie produite par un PV
III-9-2 Mode connecté au réseau
III-10 CONCLUSION
Chapitre IV
IV-1 INTRODUCTION
IV-2 QUALITE DE L’ENERGIE
IV-3 AMELIORATION DE LA TENSION D’UN RESEAU BT A L’AIDE D’UN SYSTEME PV
IV-3-1 Introduction
IV-3-2 La normalisation
IV-3-3 Cadre réglementaire
IV-3-4 Cadre juridique et réglementaire
IV-3-5 Contraintes réglementaires
IV-4 CARACTERISTIQUE DU RESEAU BASSE TENSION ETUDIEE
IV-5 ANALYSE DES RESULTATS
IV-6 MAITRISE DU PLAN DE TENSION
IV-7 MODELISATION DU SYSTEME
IV-7-1 Modèle d’une ligne basse tension
IV-8 DETERMINATION DE LA CHUTE DE TENSION
IV-8-1 Détermination de la chute de tension dans une ligne en présence de GPV
IV-9 SIMULATION
IV-10 COMMENTAIRE
IV-11 CONCLUSION
Chapitre V
V-1 INTRODUCTION
V-2 LA GESTION D’ENERGIE DU SYSTEME ETUDIE
V-3 DETERMINATION DES RELATIONS ECONOMIQUES
V-4 COUT DE L’ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE
V-5 ANALYSE DU MARCHE DE LA FILIERE PHOTOVOLTAIQUE
V-6 ANALYSE ECONOMIQUE
V-7 CONCLUSION
CONCLUSION GENERALE
REFERENCES
