Soutenance mémoire
Les systèmes et source d’énergie utilisée pour les sites Télécoms
Il y a une large gamme de choix des systèmes de production d’énergie électrique pour alimenter un site télécom, le choix s’oriente surtout sur l’emplacement et les coûts d’installation la plus optimale du site en question. Les principales sources d’énergie électrique utilisée sont : l’énergie du réseau de la JIRAMA, le système solaire photovoltaïque et les groupes électrogènes. Tout cela dans le système d’alimentation industrielle -48V .
Système photovoltaïque
Principe de fonctionnement
Une installation solaire photovoltaïque est un ensemble de plusieurs dispositifs électriques permettant de tirer une partie de l’énergie venant de la lumière du soleil pour la convertir en une énergie électrique utilisable. L’installation photovoltaïque comporte généralement 3 dispositifs principaux reliés respectivement par des fils conducteurs à savoir : le champ de panneaux photovoltaïques (PV), le parc de batteries d’accumulateurs, le régulateur de charge/décharge.
Les modules solaires
Le panneau photovoltaïque est la partie qui transforme l’énergie apportée par les photons de la lumière solaire en énergie électrique. Le panneau photovoltaïque est constitué de plusieurs cellules de semi-conducteurs composées par des couches dopées différemment. Le module est caractérisé par sa puissance crête : la puissance maximale (Wc) et son rendement énergétique. Le rendement est le pourcentage de la quantité d’énergie que le module génère par rapport à celle apportée par la lumière. La Technologie du Silicium cristallin est le plus utilisé. Il existe trois types de cellule en silicium :
• Cellule en silicium poly-cristallin : avec un bon rendement de 11 à 15%, lingot moins cher à produire pourtant le rendement est faible sous un faible éclairement ou soleil diffus
• Cellule en silicium monocristallin : avec un bon rendement de 12 à 18%, mais à coûts élevé
• Cellule en silicium amorphe : fonctionne avec un éclairement faible, moins chère que les autres techniques mais son rendement est faible, entre 5 à 7% .
Détermination des masques
Pour que l’efficacité de l’installation du champ photovoltaïque soit efficace Il faut déterminer les masques c’est-à-dire recenser et éliminer les ombrages qui peuvent causer des pertes importantes sur le rendement du champ solaire. Pour se faire Il faut donc :
• connaître la trajectoire du soleil par l’orientation et l’inclinaison du rayonnement solaire.
• Obtenir la courbe représentant le graphe de la course du soleil
• Faire un relevé des masques par l’intermédiaire d’un Clinomètre
• Interpréter .
Les batteries électrochimiques
Les batteries sont des systèmes électrochimiques qui stockent l’énergie non consommée, fournie par les modules photovoltaïques sous forme chimique, pour ensuite la restituer ultérieurement sous forme électrique, notamment la nuit. Elles sont constituées par deux électrodes respectivement : positive (oxydant) et négative (réducteur). Ceux-ci sont des plaques séparées par un isolant poreux laissant passer les ions lors des réactions chimiques de charge et décharge. Le parc batterie d’une installation solaire est caractérisé par sa tension nominale, sa capacité et sa densité à 25°C. Il y a trois catégories de batteries :
• Batterie stationnaires, utilisé pour les décharges profondes
• Batterie semi-stationnaire, à moitié stationnaire .
• Batterie de démarrage, utilisé pour une décharge haute de courte durée Il existe deux types d’accumulateurs utilisés pour le solaire :
• La batterie au plomb (électrolyte + entretien) : ce sont les batteries à électrolyte liquides, dite « batteries ouvertes »
• La batterie au gel (sans entretien) : ce sont les batteries étanches VRLA, à recombinaison de gaz .
Les régulateurs de charges
Le régulateur de charge/décharge est un dispositif électrique qui surveille la charge du parc batterie. Il fonctionne de manière à ce que la batterie ne soit ni en surcharge ni en décharge profonde. Le régulateur est généralement constitué par un système de commutation, grâce à des transistors de puissance, coupant l’arrivée de courant venant des panneaux lorsque les batteries sont pleines. Il interrompt le circuit d’utilisation lorsque les batteries atteignent un seuil critique au-delà duquel il y a décharge profonde. Il prolonge la durée de vie de la batterie qui est le composant le plus fragile du système photovoltaïque. Il y a trois type de régulateur :
• Régulateur TOR (Tout Ou Rien) : Le fonctionnement du régulateur est simple : le champ solaire charge les batteries, ensuite il y a déconnection avec le champ solaire quand les batteries sont chargés et la reconnexion se fait quand les batteries ont atteint un certain seuil de décharge (ce qui est suffisant pour restaurer l’état de charge d’une batterie à environ 70%).
• Régulateur PWM (Pulse With Modulation): Contrairement aux contrôleurs plus anciens qui n’agissaient sur le courant de charge que par ON ou OFF, le régulateur à PWM vérifie constamment l’état de charge de la batterie pour ajuster la durée et la fréquence des impulsions de courants à lui délivrer. Si la batterie est déchargée, les impulsions de courant sont longues et presque ininterrompues. Quand la batterie est presque entièrement chargée, les impulsions deviennent de plus en plus brèves et espacées.
• Régulateur MPPT (Maximum Power Point Tracking) : Le régulateur extrait toute la puissance du ou des panneaux solaires et augmente plus de 15% de plus la performance des panneaux solaires par rapport à un régulateur PWM .
Système de génération thermique Diesel, le groupe électrogène
Le GE transforme l’énergie thermique en énergie mécanique dans la partie motrice et cette énergie mécanique sera ensuite convertie en énergie électrique dans l’alternateur de puissance.
Le moteur Diesel
Le moteur diesel est constitué de pistons coulissants dans des cylindres, fermées par une culasse reliant les cylindres aux collecteurs d’admission et d’échappement et munie de soupapes commandées par un arbre à cames. Son fonctionnement repose sur l’auto-inflammation du gasoil dans de l’air comprimé, et dont la température est portée de 600°C à 1500°C environ. Si tôt le carburant injecté (pulvérisé), celui-ci s’enflamme presque instantanément, sans qu’il soit nécessaire de recourir à un allumage commandé par bougie. En brûlant, le mélange augmente fortement la température et la pression dans le cylindre (60 à 100 bars), repoussant le piston qui fournit une force de travail sur une bielle, laquelle entraîne la rotation du vilebrequin.
Le gasoil
La combustion au sein du moteur à combustion interne est une réaction chimique entre un carburant qui est ici le gasoil et le comburant, l’air. Le carburant est composé :
• d’un mélange d’hydrocarbures qui comportent de 12 à 22 atomes de carbone(97 à 98%)
• de résidus, d’impuretés et d’additifs (2 à 3%) : eau, souffre, Plomb, Alcool Caractéristique du gasoil :
• Densité : 0.82 à 0.85Kg/dm3 à 15°C
• Température d’ébullition : 180 à 360°C , peu volatile (hydrocarbures lourds)
• Température d’auto inflammation : 250°C .
Architecture d’un moteur
Le moteur est composé de trois parties qui sont : la partie fixe, la partie mobile et la distribution. La partie fixe est composé de :
• Bloc moteur : Les blocs sont en alliage ou en fonte. Bloc –cylindre est généralement divisé à la hauteur des paliers de vilebrequin et parfois des paliers de l’arbre à cames, les chapeaux de pallier sont fixes par le bas au moyen de vis. Cette disposition présente l’avantage de faciliter la dépose du vilebrequin. La partie inférieur représente le carter d’huile ce dernier est vissé au bloc cylindre et rendu étanche par un joint. La fixation élastique du moteur au châssis est réalisée à l’aide de support en métal et en caoutchouc (appelé Silentbloc)
• Culasse : Disposée à l’extrémité supérieure du bloc moteur la culasse ferme le cylindre et constitue la chambre de combustion. Elle est fixée par des vis sur le bloc cylindre et séparée par celui-ci par un joint de culasse. Dans la culasse se trouve les logements des injecteurs et les éléments de commande d’entrée et sortie des gaz (soupapes et arbre à cames)
• Carter : Réserve d’huile du moteur pour le graissage fixé sous le poste moteur, soit en tôle ou en alliage léger. La partie mobile est composé de :
• Piston : Le piston tout en étant mobile doit contribuer à l’étanchéité entre la chambre de combustion et le carter. Il doit supporter la pression des gaz créée par la combustion et la transmettre par l’intermédiaire de la bielle au vilebrequin. La bielle relie le piston au vilebrequin. Elle transmet la force du piston au vilebrequin.
• Soupapes : commandé par l’arbre à cames, leurs ouvertures et fermetures assure l’admission d’air et l’échappement des produits de combustion .
• Le vilebrequin : Le vilebrequin ou arbre moteur est la manivelle en forme de Z qui reçoit la poussée de bielle et fournit un mouvement rotatif à partir du mouvement alternatif du piston.
• Le volant moteur : Le volant moteur situé en bout de vilebrequin emmagasine de l’énergie durant le temps moteur (combustion/détente). Le volant moteur est une masse d’inertie qui régularise et équilibre la rotation du vilebrequin .
La distribution : la distribution est le mécanisme qui commande l’ouverture et fermeture des soupapes et des injecteurs par la liaison volant moteur-arbre à came. Il y a trois types de distribution :
• Distribution par pignon : la commande de l’arbre à came est faite par engrenages
• Distribution par chaîne : la commande de l’arbre à came est faite par une chaîne
• Distribution par courroie : la commande de l’arbre à came est faite par une courroie.
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Table des matières
INTRODUCTION
CHAPITRE 1 : TOWERCO OF MADAGASCAR
1.1 Présentation du lieu de stage
1.1.1 Siège et activités
1.1.2 Organisation
1.1.2.1 Organigramme
1.1.2.2 Moyens Techniques
1.1.2.3 Département support énergie
1.1.2.4Contexte du Stage
CHAPITRE 2 : ÉLÉMENTS BIBLIOGRAPHIQUES
2.1 Les systèmes et source d’énergie utilisée pour les sites Télécoms
2.1.1 Système photovoltaïque
2.1.1.1 Principe de fonctionnement
2.1.1.2 Les modules solaires
2.1.1.3 Détermination des masques
2.1.1.4 Les batteries électrochimiques
2.1.1.5Les régulateurs de charges
2.1.2 Système de génération thermique Diesel, le groupe électrogène
2.1.2.1 Le moteur Diesel
2.1.2.2 Le gasoil
2.1.2.3 Architecture d’un moteur
2.1.2.4L’alternateur de puissance
2.1.2.5Inverseur de source
2.1.3 Système 48V
2.1.3.1 Généralité
2.1.3.2 Principe de fonctionnement
2.1.3.3 Dimensionnement
2.1.3.4 Installation et mise en service
2.1.4 Système de protection électromagnétique
2.1.4.1 La Foudre
2.1.4.2 Protection des personnes
2.1.4.3Protection des installations électriques
2.1.4.4Mise à la terre
2.2 Les différentes typologies pour chaque site
2.2.1 Typologies Pure Solaire(PS)
2.2.1.1 Principe de fonctionnement
2.2.1.2 Les différents éléments composant la typologie
2.2.2 Typologies Solaire Diesel ou Soldies(SD)
2.2.2.1 Principe de fonctionnement
2.2.2.2 Les différents éléments composant la typologie
2.2.3 Typologies Charge Décharge(CD)
2.2.3.1 Principe de fonctionnement
2.2.3.2 Les différents éléments composant la typologie
2.2.4 Typologies JIRAMA+GE(JGE)
2.2.4.1 Principe de fonctionnement
2.2.4.2 Les différents éléments composant la typologie
2.2.5 Typologies Double GE(DGE)
2.2.5.1 Principe de fonctionnement
2.2.5.2 Les différents éléments composant la typologie
2.2.6 Typologies JIRAMA simple(J)
2.2.6.1 Principe de fonctionnement
2.2.6.2 Les différents éléments composant la typologie
2.2.7 Typologies Sous-compteur(SC)
2.2.7.1 Principe de fonctionnement
2.2.7.2 Les différents éléments composant la typologie
CHAPITRE 3 : DÉROULEMENT DU STAGE
3.1Le pôle support énergie
3.2 Activités durant le stage
3.2.1 Travaux au bureau
3.2.1.1 Gestion de projet nouveau branchement JIRAMA
3.2.1.2rédaction TSSR et RATV
3.2.1.3 Dimensionnement des projets NRJ
3.2.2 Descente sur terrain
3.2.2.1 Réception
3.2.2.2 Survey
3.2.2.3 Intervention
CHAPITRE 4 : MINI PROJET : GENERATEUR HHO
4.1 Les générateurs HHO
4.1.1 Les différents types de générateurs HHO
4.1.1.1Wet cell : En bocal ou Mason Jar
4.1.1.1Dry cell
4.1.2 Les différents électrolytes
4.1.3 Optimisations
4.1.4 Installation
4.1.5Schéma du montage
4.1.6 Matériels utilisés
4.1.7Mesures et test
4.2 Perspectives des réalisations
CONCLUSION
RÉFÉRENCES
