Soutenance mémoire
Les différentes sources d’énergies renouvelables
La bioénergie (biomasse)
La bioénergie est considérée comme une voie agréable pour les énergies renouvelables surtout que les sources d’énergie traductionnelle qui convient des combustibles fossiles commencent à se raréfier [7]. On appelle biomasse l’ensemble des matières organiques d’origine végétale ou animale : bois, fourrage, déjections animales, déchets agricoles. La combustion de la biomasse est source d’énergie : elle permet de produire de la chaleur (chaudière à bois par exemple) et de l’électricité. La biomasse peut également être utilisée pour les transports avec les biocarburants (à base d’huiles végétales notamment) ; elle est caractérisée par son coût faible. Sa conversion en éthanol à usage carburant devrait permettre de subvenir à une partie des besoins énergétiques, couverts jusqu’à présent essentiellement par les produits dérivés du pétrole, tout en générant de nouvelles opportunités pour le monde agricole. La biomasse est une des sources les plus prometteuses d’énergies renouvelables, mais demande davantage de recherches pour prouver que le développement de la production d’électricité à partir de biomasse sera à la fois techniquement et économiquement viable.
La méthanisation – le biogaz
La méthanisation est un phénomène biologique par lequel la matière organique est transformée en biogaz par des bactéries vivantes en l’absence d’oxygène [6]. Le biogaz est composé de méthane principalement, de gaz carbonique et de traces d’autres gaz. Il peut être employé à l’état brut sur des chaudières, groupes électrogènes, générateurs d’air chaud. Le biogaz est aussi utilisable, après épuration aux normes du gaz naturel, comme carburant automobile.
La géothermie
La géothermie ou ‘chaleur de la terre’ se présente sous forme de réservoirs de vapeur ou d’eaux chaudes ou encore de roches chaudes. Lorsque le réservoir géothermique est à une température modérée, cette ressource est exploitée pour de la production de chaleur distribuée par un réseau de chaleur. Elle est particulièrement développée dans les bassins aquitain et parisien pour le chauffage urbain. Lorsque la température du réservoir géothermique est plus élevée et permet de produire de la vapeur, il est possible de produire de l’électricité. En 1996 l’énergie géothermique se place au premier rang avec 79,6 % de la production électrique mondiale évaluée [8] . La géothermie se place au premier rang parmi les énergies renouvelables avec une production électrique représentant plus de 79 % de la production globale. Les travaux sur l’évaluation du potentiel géothermique à travers l’élaboration de l’atlas géothermique du Nord algérien nous permettent de dresser des cartes préliminaires de l’inventaire des sources thermales et une esquisse du gradient géothermique. Les sources thermales représentent à elles seules plus de 14 MWh du potentiel existant [9].
L’énergie hydraulique
Hydroélectricité, l’énergie hydraulique ou de la puissance de l’eau est le pouvoir qui est dérivé de la force ou de l’énergie de l’eau en mouvement, qui peut être exploité à des fins utiles [9].
Les éoliennes
Par définition l’énergie éolienne est l’énergie que l’on peut extraire du vent et transformer en électricité, elle constitue un supplément intéressant à l’énergie de base fournie par les centrales thermiques et hydrauliques. L’histoire de l’énergie éolienne retour à la première tentative à raccorder les éoliennes au réseau de distribution d’énergie électrique date de 1957. Un aérogénérateur de 100 kW est installé sur le site des Grands Vents (Alger) : conçu par l’ingénieur français ANDREAU [10]. Une première ferme éolienne de 10 MW de puissance sera implantée à Adrar. Le ministère de l’Énergie et des mines a projetées, dans son programme de développement des énergies Renouvelables, d’installer sept autres centraux éoliens d’une puissance totale de 260 MW à moyen terme [11], pour atteindre 1700 MW à l’horizon 2030 [12]. Ces systèmes sont actuellement développés à l’échelle commerciale partout dans les pays industrialisés et en développement.
L’énergie solaire
Le soleil reste jusqu’à présent la plus importante source d’énergie malgré la distance considérable qui le sépare de la terre (150 * 106 km) [13]; La puissance émise par le soleil sous forme de rayonnement est estimée à 90*1015 GW. La production d’électricité à partir l’énergie du soleil se devise à deux voix:
Energie solaire thermique
L’énergie solaire thermique est la transformation du rayonnement solaire en énergie thermique. Cette transformation peut être utilisée directement (pour chauffer un bâtiment par exemple) ou indirectement (comme la production de vapeur d’eau pour entraîner des turboalternateurs et ainsi obtenir de l’énergie électrique). En utilisant la chaleur transmise par rayonnement plutôt que le rayonnement lui-même, ces modes de transformation d’énergie se distinguent des autres formes d’énergie solaire comme les cellules photovoltaïques. La radiation directe du soleil est concentrée par un collecteur sur un échangeur où elle est cédée à un fluide, soit vaporisé directement, soit transportant la chaleur à un générateur de vapeur. Tous les systèmes ont en commun un certain nombre d’organes : un collecteur qui concentre la chaleur, un liquide ou un gaz caloporteur qui la transporte jusqu’à un point d’extraction, un évaporateur, un condenseur, une turbine et un alternateur. Deux projets pilotes de centrales thermiques à concentration avec stockage d’une puissance totale d’environ 150 MW chacune seront lancés sur la période 2011-2013. Ces projets s’ajouteront à la centrale hybride de Hassi R’Mel d’une puissance de 150 MW, dont 25 MW en solaire [12]. Sur la période 2016-2020, quatre centrales solaires thermiques avec stockage d’une puissance totale d’environ 1 200 MW devraient être mises en service. Le programme de la phase 2021- 2030 prévoit l’installation de 500 MW par an jusqu’en 2023, puis 600 MW par an jusqu’en 2030[5].
Energie solaire photovoltaïque
Convertis directement les rayonnements lumineux en électricité. La stratégie énergétique de l’Algérie repose sur l’accélération du développement de l’énergie solaire. Le gouvernement prévoit le lancement de plusieurs projets solaires photovoltaïques d’une capacité totale d’environ 800 MWc d’ici 2020. D’autres projets d’une capacité de 200 MWc par an devraient être réalisés sur la période 2021-2030 [14].
Avantages de l’énergie photovoltaïque
• Aucune émission, combustion ou des déchets radioactifs (ne contribue pas perceptible au changement climatique mondial ou de l’air / pollution de l’eau).
• Faibles coûts d’exploitation (pas de carburant).
• Pas de pièces mobiles (long durée d’utilisation).
• Pas de corrosion ou les questions de sécurité à haute température (fonctionnement à température ambiante
• Haute fiabilité des modules solaires(les garanties des fabricants de plus de 30ans).
• Production annuelle assez prévisible.
• Modulaires (petits ou grands incréments).
• Peut-être intégré dans des structures nouvelles ou existant de construction..
• Peut-être installé très rapidement à presque n’importe quel point d’utilisation
• Le secteur économique du photovoltaïque autonome n’est pas encore totalement exploité.
Inconvénients de l’énergie photovoltaïque
• Les coûts de fabrication élevés.
• Production horaire ou quotidienne imprévisible.
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Table des matières
Introduction générale
CHAPITRE 1: ENERGIES RENOUVELLABLES –ENEGIE DU SOLAIRE EN ALGERIE
1.1. Introduction
1.2. Définition
1.3. Les différentes sources d’énergies renouvelables
1.3.1. La bioénergie (biomasse)
1.3.2. La méthanisation – le biogaz
1.3.3. La géothermie
1.3.4. L’énergie hydraulique
1.3.5. Les éoliennes
1.3.6. L’énergie solaire
1.4. L’irradiation solaire
1.5. La réalité et les perspectives de production d’énergie d’origine renouvelables en Algérie
1.6. L’état de l’art
1.6.1. Etat de l’art de la modélisation mathématique de la cellule solaire
1.6.2. Etat de l’art de l’optimisation des pompes photovoltaïques
1.7. Conclusion
CHAPITRE 2 : LE GENERATEUR PHOTOVOLTAIQUE
2.1. Introduction
2.2. Notions essentielles sur le gisement solaire
2.2.1. Irradiation et le rayonnement solaire
2.3. Modélisation de générateur photovoltaïque
2.3.1. Les types de cellules
2.3.2. Le Principe de fonctionnement de la cellule photovoltaïque
2.4. Modélisation de la cellule solaire
2.4.1. Modèle à une seule diode
2.4.2. Modèle à deux diodes
2.4.3. Modèle a trois diodes (modèle proposé)
2.5. Modélisation cas d’une d’installation: avec ombrage partiel (PSC)
2.5.1. Définition
2.6. Création d’interface graphique sous Matlab et LABView
2.7. Résultats de simulation et discussion pour le modèle à trois diodes
2.8. Conclusion
CHAPITRE 3: MODELISATION DE L’ENSEMBLE ETAGES D’ADAPTATION, MOTOPOMPE
3.1. Introduction
3.2. Méthodes de pompages
3.2.1. Pompage « au fil du soleil »
3.3. Les différents composants du système de pompage PV
3.4. Les différentes configurations
3.5. Modélisation du convertisseur continu/continu DC-DC
3.5.1. Modélisation du convertisseur abaisseur (Buck)
3.5.2. Modélisation du convertisseur BOOST
3.5.3. Modélisation du Buck-Boost
3.6. Modélisation du convertisseur DC-AC
3.7. Choix et modélisation de moteur
3.7.1. Technologie des moteurs
3.7.2. Moteur à courant continu
3.7.3. Moteur à courant continu sans balais (BLDC)
3.7.4. Moteurs à courant alternatif
3.8. Modélisation de la pompe
3.8.1. Les types des pompes
3.9. Conclusion
CHAPITRE 4: Optimisation du fonctionnement du générateur photovoltaïque
4.1. Introduction
4.2. Aperçu sur le problème
4.3. Catégorisation des techniques de poursuite du point de puissance maximale
4.3.1. Les algorithmes MPPT classiques
4.3.2. Les algorithmes MPPT à base des techniques d’intelligence artificielle
4.3.3. L’MPPT à convergence rapide (Fast MPPT)
4.4. Résultats et discussion
4.5. Conclusion
CHAPITRE 5: Optimisation du fonctionnement de la pompe photovoltaïque
5.1. Introduction
5.2. Conception du système de pompage PV
5.3. Commande de la pompe photovoltaïque entrainée par moteur à induction
5.3.1. Analogie de la machine asynchrone avec le moteur à courant continu
5.3.3. Principe du contrôle direct de couple
5.3.4. Contrôle de flux et de couple électromagnétique
5.3.5. Estimation du couple et de flux
5.3.6. Elaboration de la table de commutation
5.3.7. Fréquence de commutation du correcteur de couple
5.3.8. Raccordement du modèle à une charge mécanique
5.3.9. Contrôle de vitesse avec DTC
5.4. Résultats et discussion
5.5. Conclusion
CONCLUSION GENERALE
