Bouchaker-Amir-Abderaouf-Benbrinis-Mouad

‫الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية‬
‫وزارة التعليم العالي و البحث العلمي‬
UNIVERSITE BADJI MOKHTARANNABA
‫عنابة‬-‫جامعة باجي مختار‬
FACULTE : Sciences de l’Ingéniorat
DEPARTEMENT : Électrotechnique
MEMOIRE DE MASTER
DOMAINE : Sciences
et Technologies
FILIERE : Électrotechnique
Spécialité : COMMANDE ELECTRIQUE
Thème
Structure et Commande d’une
installation photovoltaïque en site isolé
Présenté par:
BOUCHAKER Amir Abderaouf
BENBRINIS Mouad
Dirigé par:
Mr: CHINE Abdelghani
Jury de soutenance:
- SOLTANI Fatma
- CHINE abdelghani
- MERABET Leila
Président
MCA
Rapporteur
MAA
Examinateur MCB
Université d’Annaba
Université d’Annaba
Université d’Annaba
Promotion : Juin 2018
Liste des Figures
Chapitre I : Etat de l’Art.
Figure (I-1) : installation éolienne.
Figure (I-2) : les différents composants d’une éolienne.
Figure (I-3) : énergie hydraulique.
Figure (I-4) : schéma fonctionnel d’une centrale hydraulique.
Figure (I-5) : la biomasse.
Figure (I-6) : les étapes de formation de l’éthanol.
Figure (I-7) : étapes de formation du biodiesel.
Figure (I-8) : les biocarburants de troisième génération.
Figure (I-9) : principe de fonctionnement d'un chauffe-eau solaire.
Figure (I-10) : installation PV sur le toit d’une maison.
Figure (I-11) : principe de fonctionnement PV.
Chapitre II : Généralité sur le générateur photovoltaïque.
Figure (II-1) : panneau solaire sur un toit d’une maison.
Figure (II-2) : schéma d’une cellule photovoltaïque
Figure (II-3) coupe transversale d’une cellule PV typique
Figure (II-4) : Schéma équivalent électrique de la cellule PV
Figure (II-5) : un générateur photovoltaïque.
Figure (II-6) : Caractéristique I(V) d’un générateur photovoltaïque
Figure (II-7) : Courbe I(V) d’un panneau à divers ensoleillements à T=25°C
Figure (II-8) : Courbes P(V) d’un panneau à divers ensoleillements à T=25°C.
Figure (II-9) : Courbes I(V) d’un générateur PV pour différentes températures à
G=1000W/m
Figure (II-10): Courbes P(V) d’un générateur PV pour différentes températures à
G=1000W/m2
Figure (II-11) : Association de N modules solaires en série
Figure (II-12) : Caractéristique de nombre des modules en série
Figure (II-13) : Association de Np modules solaires en parallèle.
Figure (II-14): Caractéristique de nombre des modules en parallèles
Figure (II-15) : Association mixte Ns Np modules solaires
Figure (II-16) : Caractéristique de nombre des modules en série et parallèle
Figure (II -17) : Une installation photovoltaïque en site isolé
Chapitre III : Convertisseurs de tension DC-DC et DC-AC
Figure (III.1) : Système de conversion photovoltaïque
Figure (III-2) : Schéma du circuit électrique d'un convertisseur Buck
Figure (III-3) : Périodes fermeture et ouverture d’un interrupteur.
Figure (III-4) : Schémas équivalents du hacheur dévolteur (a) : K fermé, (b) : K
ouvert
Figure (III-5) : Schéma de principe d’un convertisseur Boost
Figure (III-6) : Schémas équivalents du hacheur survolteur: K fermé, (b) : K
ouvert.
Figure (III-7) : Convertisseur dévolteur-survolteur
Figure (III-8) : Schémas équivalents du hacheur dévolteur –survolteur
(a) : K ouvert ; (b):K fermé
Figure (III-9) : montage hacheur à thyristors par PSIM 9.
Figure (III-10) : courbe de tension Uch et de courant Ich d’entrée du hacheur a
thy
Figure (III-11) : la forme des courants Ith1-Ic-Ich
Figure (III-12) : la formes des courants Ich Itr1 et Id2
Figure (III-13) : la formes des courants Itr2 et Id1
Figure (III-14) : la forme de Uc et Ic du hacheur a thy
Figure (III-15) : zoom d’Uc et Ic du hacheur à thy.
Figure (III-16) : montage hacheur a IGBT
Figure (III-17) : la forme d’Uch et Ich du hacheur a IGBT.
Figure (III-18) : schéma d’un onduleur monophasé.
Figure (III-19) : Schéma de Principe d’un Onduleur Monophasé En Demi-pont.
Figure (III-20) : Schéma de Principe d’un Onduleur Monophasé En Pont H.
Figure (III-21) : Schéma de Principe d’un Onduleur Triphasé En Pont.
Figure (III-22) : Montage d’un onduleur triphasé sur PSIM 9.
Figure (III-23) : la forme des impulsions de l’onduleur
Figure (III-24) : la forme d’Uam.
Figure (III-25) : la forme d’Ubn.
Figure (III-26) : la forme d’Uan-Ubn
Figure (III-27) : la forme d’Umn.
Figure (III-28) : Spectre d’amplitude de la tension simple charge ; commande
180°
Figure (III-29) : la forme d’Uan
Figure (III-30) : la forme d’Uam.
Figure (III-31) : la forme d’Uan-Ubn.
Figure (III-32) : la forme d’Uan-Ubn.
Chapitre IV : La commande MPPT.
Figure (IV-1) : Chaîne élémentaire de conversion PV avec CS contrôlé par une
commande MPPT sur charge DC
Figure (IV.2) : comportement de l’algorithme P&O sous un changement de
l’éclairement
Figure (IV.3) : Organigramme de la méthode P&O
Figure (IV.4) : Signe de
dP
dV
pour différentes zones de fonctionnement.
Figure (IV.5) : Algorithme de la méthode incrémentation de conductance.
Figure (IV.6) : montage PV-MPPT.
Figure (IV.7) : L’éclairement.
Figure (IV.8) : la forme de la puissance et la puissance MAX
Figure (IV-9) : caractéristique I-V : cas de diminution de l’éclairement
Figure (IV-10) : caractéristique I-V : cas d’augmentation de l’éclairement
Chapitre V : Stockage de l’Energie électrique.
Figure (V-1) : stockage de l’énergie en site isolé
Figure (V-2) : principe de couplage des batteries
Figure (V-3) : Connexion des batteries.
Liste des Abréviation
Iop
Courant optimum
(A)
Vop
Tension optimum
(V)
Pm
Puissance maximal
(w)
ID
Courant de diode
(A)
IPh
Photocourant, dépendant de l’intensité de l’irradiation
(A)
IP
Le courant dérivé par la résistance parallèle
(A)
I0
Courant de saturation de diode, dépendant de la température
(A)
ICC
Le courant de court-circuit de référence
(A)
VCO
La tension de circuit ouvert.
(V)
VT
La tension thermique.
(V)
ICCr
Courant de court-circuit de référence.
(A)
RP
Résistance en parallèle.
(Ω)
RS
Résistance en série
(Ω)
G:
L'irradiation solaire
q:
Charge d’électron q= 1.602.10−9 c
K
Constante de Boltzmann k=1.381.10−23J/K
N
Facture de non idéalité de la jonction
T
La température effective de la cellule en kelvin (K)
D
Est appelé rapport cyclique, et compris entre 0 et 1
PV
Photovoltaïque
GPV
Générateur Photovoltaïque
FF
Facteur de forme
MPPT
Maximum Power Point Tracking
P&O
Perturbation et Observation
DC
Courant Continu
AC
Courant Alternatif
(W / m²)
(C)
(J / K)
Sommaire
Liste des figures
Liste des Abréviations
Introduction générale ………………………………………………………… 1
Chapitre I : Etat de l’Art
I- Introduction ………………………………………………………………………………………………. 5
I-1 L’énergie éolienne ...................................................................................…... 6
I-1-1 Principe de fonctionnement …………………………………………………………………… 6
a) Le Rotor ………………………………………………………………………..………………………… 7
b) Les pâles …………………………………………………………………………………………………..7
c) Multiplicateur ………………………………………………………………………………………….. 7
d) Génératrice ………………………………………………………………………………………………. 7
e) Mécanisme d’orientation de la nacelle ……………………………………………………… 7
f) Frein ………………………………………………………………………………………………………… 8
I-1-2 Les avantages ……………………………………………………………………………………….. 8
I-1-3 Les inconvénients ………………………………………………………………………………….. 8
I-2 L’énergie Hydraulique ……………………………………………………………………………… 9
I-2-1 Principe de fonctionnement …………………………………………………………………… 9
I-2-1-1 Calcul de la puissance d’une chute d’eau …………………………………………. 10
I-2-2 Les avantages …………………………………………………………………………………….. 11
I-2-3 Les inconvénients ……………………………………………………………………………….. 12
I-3 L’énergie biomasse ………………………………………………………………………………… 12
I-3-1 Le Biogaz ……………………………………………………………………………………………. 13
I-3-1-1 Définition ………………………………………………………………………………………… 13
I-3-1-2 Utilisation ………………………………………………………………………………………… 13
I-3-1-3 Les avantages …………………………………………………………………………………… 13
I-3-1-4 Les inconvénients …………………………………………………………………………….. 13
I-3-2 Le biocarburant ………………………………………………………………………………. 14
I-3-2-1 Les biocarburants de première génération ………………………………………… 14
I-3-2-1-a) Le bioéthanol ……………………………………………………………………………… 14
I-3-2-1-b) Le biodiesel ………………………………………………………………………………… 15
I-3-2-2 Les biocarburants de deuxième génération ………………………………………. 16
I-3-2-2-a) Par voie thermochimique ou gazéification ……………………………………. 16
I-3-2-2-b) par voie biochimique …………………………………………………………………. 16
I-3-2-3 Les biocarburants de troisième génération ………………………………………… 16
I-4 L’énergie solaire …………………………………………………………………………………….. 17
I-4-1 Le Solaire Thermique ………………………………………………………………………….. 17
I-4-1-1 Le Fonctionnement …………………………………………………………………………… 17
I-4-1-1- a) Système de captage de l’énergie solaire ………………………………………. 17
I-4-1-1- b) Transport de la chaleur ……………………………………………………………….. 18
I-4-1-1- c) Ballon de stockage ……………………………………………………………………… 18
I-4-1-1- d) Circulation du liquide primaire …………………………………………………… 19
I-4-1-1- e) Chaudière d'appoint ……………………………………………………………………. 19
I-4-1-2- Les avantages …………………………………………………………………………………. 19
I-4-1-3 Les inconvénients …………………………………………………………………………….. 20
I-4-2 Le solaire photovoltaïque ….………………………………………………………………… 20
I-4-2-1 Principe de fonctionnement ……………………………………………………………… 20
I-4-2-2 Les avantages …………………………………………………………………………………… 21
I-4-2-3 Les Inconvénients ……………………………………………………………………………. 22
I-5-Conclusion ……………………………………………………………………………………………… 22
Chapitre II : Généralité sur le générateur photovoltaïque.
II-1 Introduction …………………………………………………………………………………………… 24
II-2 L’effet photovoltaïque …………………………………………………………………………… 25
II-3 Cellules photovoltaïques ……………………………………………………………………….. 25
II-3-1 Caractéristiques électriques d’une cellule photovoltaïque …………………… 27
II-3-2 Paramètres d’une cellule photovoltaïque ……………………………………………. 29
II-3-2-1 Courant de court-circuit (Icc) ………………………………………………………….. 29
II-3-2-2 Tension de circuit-ouvert (Vco) ………………………………………………………. 29
II-3-3 Rendement énergétique ……………………………………………………………………… 30
II-3-4 Facteur de forme …………………………………………………………………………..…... 30
II-4 Générateur photovoltaïque ……………………………………………………………………. 30
II-4-1 Caractéristique courant-tension …………………………………………………………. 31
II-4-2 Influence de l’ensoleillement …………………………………………………………….. 32
II-4-3 Influence de la température sur les courbes I(V) et P(V) ……………….…… 34
II-4-4 Influence de l’association série des cellules PV …………………………………. 35
II-4-5 Influence de l’association parallèle des cellules PV …………………………… 36
II-4-6 Influence de l’association mixte (Série + Parallèle) des cellules PV ….. 37
II-5 Installation photovoltaïque en site isolé ………………………………………………… 38
II-6 Conclusion …………………………………………………………………………………………… 39
Chapitre III : Convertisseurs de tension DC-DC et DC-AC
III-1 Introduction ………………………………………………………………………………………… 41
III-2 Les convertisseurs DC-DC (hacheurs) ………………………………………………… 42
III-3 Type des convertisseurs DC-DC …………………………………………………………. 42
III-3-1 Hacheur dévolteur (Buck - converter) ……………………………………………… 43
III-3-2 Hacheur survolteur (Boost-converter) ……………………………………………… 46
III-3-3 Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost) ……………………………………. 48
III-3-4 simulation Hacheur …………………………………………………………………………. 50
III-3-4-1 Simulation Hacheur a thyristors …………………………………………………… 50
III-3-4-2 Simulation Hacheur a IGBT ………………………………………………………… 55
III-4 Les onduleurs …………………………………………………………………………………….. 56
III-4-1 Principe de fonctionnement d’un onduleur ……………………………………… 56
III-4-2 Les types des onduleurs …………………………………………………………………. 56
III-4-2-1 Onduleur Monophasé …………………………………………………………………. 57
III-4-2-1-1 Onduleur monophasé en demi-pont ………………………………………… 57
III-4-2-1-2 Onduleur monophasé en pont (Pont H) …………………………………… 58
III-4-2-2 Onduleur triphasé ………………………………………………………………………. 59
III-4-3 simulation de l’onduleur triphasé …………………………………………………… 60
III-4-3-1 la commande 180 degrés de l’onduleur………………………………………… 61
VI-3-2 la commande MLI d’un onduleur triphasé ……………………………………… 64
III-5 Conclusion ………………………………………………………………………………………… 67
Chapitre IV : La commande MPPT.
IV-1 Introduction ……………………………………………………………………………………. 69
IV-2 Principe De Recherche Du Point De Puissance Maximale (Mppt) …… 69
Iv-3 Classification Des Commandes Mppt ………………………………………………. 70
IV-3-1 Classification Des Commandes Mppt Selon Les Paramètres d’entrée 71
IV.3.1.a. Commandes Mppt Fonctionnant A Partir Des Paramètres D’entrée Du
Cs ……………………………………………………………………………….……………………………… 71
IV-3-1-b Commandes Mppt Fonctionnant A Partir Des Paramètres De Sortie Du
Convertisseur ……………………………………………………………………………………………… 72
IV-3-2 Classification Des Commandes Mppt Selon Le Type De Recherche Ou
Contrôle ……………………………………………………………………………………………………. 72
IV-3-2-1 Méthode De Perturbation Et D'observation (P&O) ……………………… 73
IV-3-2-2 Algorithme A Incrémentation De La Conductance ……………………… 75
IV-4 Critères De Qualité D’une Commande Mppt ……………………………………… 77
IV-5 Simulation de l’MPPT par MATLAB/SIMULINK ……………………………. 78
IV-6 Conclusion ………………………………………………………………………………........... 80
Chapitre V : Stockage de l’Energie électrique
V-1-Introduction ………………………………………………….......................................... 82
V-2- Stockage de l’énergie ………………………………………………….......................... 82
V-2-1 -Autonomie « sans apport solaire » …………………………………………………... 84
V-2-2-Principe du couplage photo-générateur batterie …………………………………. 85
V-2-3- Montage de plusieurs accumulateurs sur le même système ……………….. 86
V-3- Principales caractéristiques des accumulateurs ……………………………………. 86
V-3-1)-Capacité en Ampère heure ………………………………………………………………. 86
V-3-2)-Rapports de chargement et déchargement ……………….………………………. 86
V-3-3)-Température ……………………………………………………………………………………. 87
V-3-4)- La durée de vie ………………………………………………………………………………. 87
V-3-5)-Profondeur de décharge …………………………………………………………………… 87
V-3-6)-La tension d’utilisation ……………….……………….……………….…………………. 87
V-3-7)-Le rendement ……………….……………….……………….……………….………………. 87
V-3-8)-Le taux d’autodécharge …………………………………………………………………… 87
V-3-9)-Connexion d'une batterie ………………………………………………………………… 88
V-4 Conclusion …………………………………………………………………………………………… 89
Conclusion générale.
Bibliographie.
INTRODUCTION GENERALE
A notre époque, et sans électricité, la vie quotidienne serait difficilement envisageable, Il est
donc nécessaire de savoir la produire de manière efficace et continue. Pour répondre à la
consommation croissante d’électricité, il fallut inventer et construire Des usines (centrales
électriques) capables de produire de l’électricité en grande quantité. Une Fois le courant produit,
il doit être amené jusqu’au consommateur. Dans un pays, le Transport et la Distribution
Publique assurent le transit de l’énergie Électrique entre les points de production et les points
de consommation. La turbine et l’alternateur sont les deux pièces maîtresses de ces générateurs
d’électricité.
Dans le cas des usines thermiques, la turbine est entraînée par la vapeur produite dans les
chaudières où l’on brûle les combustibles, alors que dans le cas des usines hydroélectriques, la
turbine est animée par la force de l’eau. La turbine est couplée à un alternateur, un grand aimant
cerclé d’une bobine, qui va produire un courant alternatif en tournant. Une fois le courant
produit, il doit être amené jusqu’au consommateur.
On distingue que la production de l’énergie électrique possède des usines et un matériel très
grand (turbine, four,…, etc.) sans oubliés la grande influence sur la nature c’est la terre en
générale.
Le soleil, l’eau, le vent, le bois et les autres produits végétaux sont autant de ressources
naturelles capables de générer de l’énergie grâce aux technologies développées par les hommes.
Leur relatif faible impact sur l’environnement en fait des énergies d’avenir face au problème de
la gestion des déchets du nucléaire et aux émissions de gaz à effet de serre. Les énergies
renouvelables représentent par ailleurs une chance pour plus de 2 milliards de personnes isolées
d’accéder enfin à l’électricité. Ces atouts, alliés à des technologies de plus en plus performantes,
favorisent le développement des énergies renouvelables mais de manière encore très inégale
selon le type de ressources considérées. La consommation d’énergie ne cessant d’augmenter, il
semble néanmoins peu probable que les énergies renouvelables remplacent les autres ressources
énergétiques dans un avenir proche. Aussi est-il important que chacun de nous surveille au plus
près sa propre consommation d’énergie.
Tous les jours, le soleil fournit de l’énergie à la Terre. Les électrotechniciens peuvent bénéficier
de cette énergie grâce à une technologie appelée photovoltaïque, qui transforme l’énergie
solaire en électricité.
Dans nos jours la solution photovoltaïque est la meilleure et elle est en cour de développement
dans tout le monde entier.
1
La conversion de la lumière en électricité, appelée effet photovoltaïque, a été découverte par
Antoine Becquerel en 1839, mais il faudra attendre près d'un siècle pour que les scientifiques
approfondissent et exploitent ce phénomène de la physique.
L’énergie photovoltaïque s’est développée dans les années 50 pour l’équipement de vaisseaux
spatiaux et le premier a été lancé dans l’espace en 1958. C’était le seul procédé non-nucléaire
d’alimenter des satellites en énergie. Les images satellites reçues par votre téléviseur ne vous
parviennent que grâce à l’énergie photovoltaïque.
Pendant les années 70 et 80, des efforts ont été faits pour réduire les coûts de sorte que l’énergie
photovoltaïque soit également utilisable pour des applications terrestres. La croissance de
l’industrie fut spectaculaire.
Depuis le début des années 80, la quantité de modules photovoltaïques expédiés par an (mesurés
en MW-Crêtes) a augmenté et le prix des modules (par Watt-Crête) diminuait au fur et à mesure
que le nombre de modules fabriqués augmentent. Bien que le prix se soit quelque peu stabilisé,
la quantité de modules photovoltaïques expédiés chaque année continue d’augmenter.
Le rayonnement solaire, aussi bien direct que diffus, peut être converti directement en
électricité, sous forme de courant continu au moyen des photopiles, sans avoir ainsi besoin de
recourir à un cycle thermodynamique. Les systèmes photovoltaïques, sont donc
particulièrement simples, puisque, à l'inverse des centrales électriques thermiques
conventionnelles ou solaires, ils ne comportent ni fluides à haute température ou sous pression,
ni pièces tournantes, ni la nécessité de la présence d'une « source froide » consommant de l'eau.
Dans le cas de photovoltaïque, l’énergie primaire est le rayonnement solaire. Elle se trouve dans
le milieu ambiant, il se fait d’exposer les modules ou les panneaux devant la lumière pour
obtenir une puissance électrique, cette énergie est gratuite et disponible pendant toutes la
journée.
Les systèmes photovoltaïques sont particulièrement bien adaptés à la production décentralisée
d'électricité et les sites isolés : électrification rurale (pour les besoins domestiques et les besoins
communautaires : centres de santé, écoles, etc.), pompage de l'eau, réfrigération,
télécommunications, etc. Ils constituent donc une solution de choix pour les populations rurales
qui ne pourront pas être reliées aux réseaux électriques conventionnels, même pour les villes
on peut économiser la consommation d’énergie par l’utilisation des panneaux sur le toit ou sur
les façades des bâtiments.
2
A cet effet, nous avons fait dans notre étude :
-
Au premier chapitre, on parle des sources et des différents types des énergies
renouvelables (état de l’art).
- Le second chapitre on fait une description générale, et le principe de fonctionnement de
Chaque élément constituant le système photovoltaïque. Nous décrirons le fonctionnement des
cellules photovoltaïques, leurs caractéristiques principales et les différents types des cellules.
Et finalement nous décrirons les avantages et les inconvénients.
- Le troisième chapitre est très important, car il présente les convertisseurs de puissance
avec le système photovoltaïque et la simulation de ces derniers par PSIM9.
- Le quatrième chapitre représente le MPPT (max power point tracking) dans le système
photovoltaïque et ça simulation par MATLAB/SIMULINK.
-le cinquième chapitre représente le stockage de l’énergie électrique résultante du système PV
par des batteries
- Finalement, nous terminerons ce mémoire par une conclusion générale qui résume notre
Étude dans sa partie théorique et simulation des résultats.
3
CHAPITRE
I
Chapitre I
Etat de L’art
I- Introduction :
Les énergies renouvelables (EnR) sont des énergies inépuisables. Elles sont issues des
éléments naturels : le soleil, le vent, les chutes d’eau, les marées, la chaleur de la Terre, la
croissance des végétaux.
En ces termes, le pétrole, le gaz naturel et le charbon ne sont pas des énergies renouvelables
car il faudra des millions d'années pour reconstituer les stocks d'énergie fossile que l'on
consomme actuellement.
De même, l'énergie nucléaire actuelle, issue de la fission des atomes d'uranium, ne peut pas
être considérée comme une énergie renouvelable, la réserve d'uranium disponible sur Terre
étant limitée.
En opposition à cela, le soleil, l’eau, le vent, le bois et les autres produits végétaux sont
autant de ressources naturelles renouvelables capables de générer de l’énergie grâce aux
technologies développées par les hommes.
Cependant, il est important de s’intéresser aux diverses technologies de production pour
comprendre leur intérêt sur différents plans : écologique, économique, politique et géopolitique.
Utiliser les énergies renouvelables présentes de nombreux avantages. Cela aide à lutter
contre l’effet de serre, en réduisant notamment les rejets de gaz carbonique dans l’atmosphère.
Cela participe de plus à une gestion intelligente des ressources locales et à la création d’emplois.
Il en existe différents types : les énergies solaires, éoliennes, hydrauliques, et de la
biomasse. [1]
5
Etat de L’art
Chapitre I
I-1 L’énergie éolienne : [2]
L'énergie éolienne est produite par la force que le vent exerce sur les pales d'une éolienne. Pour
produire de l'électricité, le vent doit souffler à une certaine vitesse pour que le démarrage du
rotor puisse se faire. Ce seuil est habituellement de 4 m/s (14,4 km/h). Le rotor entraînera le
mouvement de l'arbre qui est relié à l'alternateur, qui pourra ainsi changer l'énergie mécanique
en énergie électrique. Plus la vitesse du vent augmente, plus la génératrice pourra produire
d'énergie. L'augmentation s'arrête cependant quand la vitesse nominale est atteinte. Au-delà de
cette limite bien souvent située à 12 m/s ou 43 km/h, on restreint la production pour ne pas
abimer la génératrice. Habituellement, on arrête les éoliennes quand les vents dépassent les 25
m/s ou 90 km/h pour préserver l'intégrité structurelle de l'éolienne.
Figure (I-1) : installation éolienne
I-1-1 Principe de fonctionnement :
Une éolienne est composée d'un aérogénérateur qui transforme une énergie mécanique en
énergie électrique. L'énergie fournie par la force du vent fait tourner les pâles par l'intermédiaire
d'une génératrice qui est en fait un alternateur de courant continu. Ce courant subit ensuite une
transformation dans le convertisseur de courant alternatif puis est directement réinjecté dans le
réseau. Les composants d'une éolienne (modèle WindMaster) :
6
Etat de L’art
Chapitre I
Figure (I-2) : les différents composants d’une éolienne.
a) Le Rotor :
Le rotor d'une éolienne moderne de 1 MW et plus (les pales et le moyeu) tourne assez
lentement, environ 16 tours par minute. L'arbre contient des tuyaux pour le système hydraulique
permettant l'opération des freins en cas de vents violents.
b) Les pâles :
Les pales du rotor captent le vent et transfèrent sa puissance au moyeu du rotor. Chaque pale
d'une éolienne de 1.5 MW mesure environ 30 à 35 m de long et sa conception ressemble
beaucoup à celle des ailes d'un avion.
c) Multiplicateur :
Il relie l'arbre lent à l'arbre rapide en augmentant au passage de plus de 100 fois la vitesse de
rotation.
d) Génératrice :
La génératrice est l'endroit où l'énergie cinétique (du mouvement) se transforme en énergie
électrique.
e) Mécanisme d’orientation de la nacelle :
C’est un moteur qui veille à ce que l'éolienne soit toujours placée face au vent. Il est commandé
par le système de contrôle, un ordinateur qui surveille en permanence l'état de la machine et
7
Chapitre I
Etat de L’art
celui de son environnement et à l'aide de la girouette qui indique la direction du vent et
l'anémomètre qui en montre la vitesse.
f) Frein :
Il permet d'immobiliser le rotor de l'éolienne lorsque la vitesse du vent est trop élevée, en cas
d'urgence ou lors des travaux d'entretien.
I-1-2 Les avantages :
•
coût de production relativement faible (200.000 euros environ) par rapport à l'énergie
produite;
•
La surface occupée au sol est peu importante;
•
L'énergie éolienne est une énergie propre (pas d'émissions de gaz, pas de particules);
•
surface immense disponible en mer où le vent est pratiquement constant.
I-1-3 Les inconvénients :
•
Le vent est une source intermittente, la production d'énergie est donc variable;
•
L'installation d'une éolienne nécessite différents critères (vents fréquents, surface
suffisante, pas d'obstacles au vent, accès facile, proximité du réseau électrique, pas de
contraintes environnementales tels que les monuments historiques, site éloigné des
habitations, avoir les autorisations réglementaires);
•
La pollution visuelle et sonore, et la perturbation des ondes électromagnétiques
(télévision, radio, portable) sont des obstacles à l'installation chez les particuliers et cela
oblige une installation des éoliennes éloignée des habitations;
•
Le coût de production alourdit tout de même le prix total de l'éolienne;
•
Bien que cette énergie soit propre, le coût énergétique de fabrication est très important;
•
Bien que les éoliennes offshores soient un important atout, l'installation des éoliennes
doit se faire relativement proche des côtes (10 km environ) du fait de la perdition
d'énergie dans les conduits électriques.
8
Etat de L’art
Chapitre I
I-2 L’énergie Hydraulique : [2]
L'énergie hydraulique est l'énergie fournie par le mouvement de l'eau, sous toutes ses
formes : chutes d'eau, cours d'eau, courants marin, marée, vagues. Ce mouvement peut être
utilisé directement, par exemple avec un moulin à eau, ou plus couramment être converti, par
exemple en énergie électrique dans une centrale hydroélectrique.
L'énergie hydraulique est en fait une énergie cinétique liée au déplacement de l'eau comme dans
les courants marins, les cours d'eau, les marées, les vagues ou l'utilisation d'une énergie
potentielle comme dans le cas des chutes d'eau et des barrages.
Figure (I-3) : énergie hydraulique.
I-2-1 Principe de fonctionnement :
Il s'agit de capter la force motrice de l'eau pour produire de l’électricité.
L'eau accumulée dans les barrages ou dérivées par les prises d'eau, constitue une énergie
potentielle disponible pour entraîner en rotation la turbine d’une génératrice. L'énergie
hydraulique se transforme alors en énergie cinétique puis en énergie mécanique. Cette turbine
accouplée
Mécaniquement à un alternateur l’entraîne en rotation afin de convertir l'énergie mécanique
énergie électrique.
9
Etat de L’art
Chapitre I
La puissance disponible résulte de la conjonction de deux facteurs :
•
hauteur de la chute
•
débit de la chute
Figure (I-4) : schéma fonctionnel d’une centrale hydraulique.
I-2-1-1 Calcul de la puissance d’une chute d’eau :
La définition de l'énergie potentielle est :
W = m g  h
Avec :
W : énergie potentielle en Joules [J]
m : masse de l'eau en Kilogrammes [Kg]
g : accélération de la pesanteur en mètres/secondes² [m/s²]
h : hauteur de la chute d'eau en mètres, [m]
La définition de la puissance est :
P=
W
t
Avec :
P : puissance utile de la chute d'eau en Watt, [W]
t : durée en secondes [s]
10
Etat de L’art
Chapitre I
On peut alors calculer la puissance d'une chute d'eau en fonction de sa hauteur et de son débit:
P =
 V  g  h
t
Avec :
ρ : Masse volumique en Kilogrammes/mètres3, [Kg/m3]
V : Volume en mètres cube, [m3]
Ce qui donnera au final :
P = Q g h
Avec :
Q : Débit de la chute d'eau en mètres3/secondes, (m3/s)
On voit que, pour avoir une puissance importante, le produit Q.h doit être le plus élevé possible.
L'idéal est d'avoir un grand débit sur une grande hauteur de chute. Malheureusement ces deux
conditions sont rarement réunies.
I-2-2 Les avantages :
•
Production d'énergie active durant les heures de fortes consommations d'électricité.
•
Pompage durant les heures creuses afin de reconstituer la réserve d'eau dans le bassin
de retenu. Ce procédé permet de stocker l'énergie électrique en surplus du réseau en une
énergie potentielle qui sera transformée à nouveau.
•
Démarrage et arrêt des centrales très rapides.
•
Aucune pollution n'est dégagée lors de la production d'électricité.
•
Production d'électricité décentralisée (pas de pertes liées aux transports).
•
Facilitée d'entretien et la faible usure du matériel qui travaille à vitesse et à température
modéré.
•
Haut niveau de rendement des machines, capable de transformer 90% de l'énergie de
l'eau en énergie mécanique.
•
Souplesse d'exploitation, qu'accroissent encore les progrès de l'automatisme et des
télécommandes.
11
Etat de L’art
Chapitre I
I-2-3 Les inconvénients :
•
Modification du débit et du niveau de l'eau.
•
Perturbation de la faune et de la flore.
•
Surcoût lié à la nécessité d'installer des passes à poissons.
•
Risque pour les personnes en aval lié au barrage.
I-3 L’énergie biomasse : [2]
On appelle «biomasse» les matières issues des végétaux (comme le bois) et des animaux. Le
bois est une matière organique et, lorsqu’il brûle, il dégage de l’énergie sous forme de chaleur.
Il existe beaucoup de façons de la transformer en énergie: la biomasse peut servir à chauffer les
maisons ; elle peut être transformée en carburant et même alimenter des centrales qui produisent
de l’électricité.
Figure (I-5) : la biomasse
La biomasse comprend trois familles principales :
•
Le biogaz
•
Les biocarburants
•
Les bois énergies ou biomasse solide.
12
Chapitre I
Etat de L’art
I-3-1 Le Biogaz :
I-3-1-1 Définition :
Le biogaz est un gaz composé de dioxyde de carbone (CO2), méthane (CH4)
combustible, d’hydrogène sulfuré (H2S) et de vapeur d’eau. Les proportions dépendent des
déchets traités :
- CH4 de 50% à 90%
- CO2 de 10% à 40%
- H2S de 0.0% à 0.1%
Le biogaz peut produire de la chaleur (dans des chaudières) ou de l’électricité (groupe
électrogène) ou les deux en même temps (cogénération). Il peut également servir de carburant
pour les véhicules ou être injecté dans des réseaux de gaz naturel.
I-3-1-2 Utilisation :
Une fois le biogaz capté ou produit, autant le valoriser le plus efficacement possible.
Différentes voies sont envisageables :
•
Production de la Chaleur
•
Production de l’électricité
• Production des biocarburants.
I-3-1-3 Les avantages :
•
valorisation de déchets organiques.
•
valorisation des ressources locales (élevages agricoles, industries…)
•
diminution du volume de matière organique et désodorisation des déchets.
•
valeur fertilisante du déchet agricole conservée et donc valorisable en agriculture.
I-3-1-4 Les inconvénients :
•
La matière organique utilisée pour la production de biogaz n’est plus disponible pour
régénérer l’humus du sol.
13
Chapitre I
Etat de L’art
I-3-2 Le biocarburant :
Un biocarburant est un carburant issu de la biomasse, c'est-à-dire obtenu à partir d'une matière
première végétale (animale ou de déchets). Les biocarburants sont en général mélangés à des
carburants d’origine fossile.
On distingue trois générations de biocarburants :
•
Les biocarburants de première génération.
•
Les biocarburants de deuxième génération.
• Les biocarburants de troisième génération.
I-3-2-1 Les biocarburants de première génération :
Les biocarburants de première génération entrent en concurrence directe avec la chaîne
alimentaire. Ils sont produits à partir de matières premières qui peuvent être utilisées dans une
chaîne alimentaire animale ou humaine.
Ils sont principalement de deux types :
I-3-2-1-a) Le bioéthanol :
Il est produit à partir de canne à sucre, de céréales et de betterave sucrière.
Le processus de fabrication est de transformer le sucre de la matière végétale en alcool (éthanol)
par fermentation. Il est mélangé à l’essence soit directement, soit sous une forme chimique
différente.
14
Etat de L’art
Chapitre I
Figure (I-6) : les étapes de formation de l’éthanol
Il est utilisé principalement dans les moteurs essence.
I-3-2-1-b) Le biodiesel :
Il est dérivé de différentes sources d’acides gras, notamment les huiles de soja, de colza, de
palme et d’autres huiles végétales.
Il est fabriqué à partir de la réaction entre une huile végétale semi-raffinée, obtenue
principalement à partir des huiles végétales (colza, tournesol) avec un alcool. Le processus est
appelé « transestérification » : les huiles végétales sont mélangées à froid à un alcool en
Figure (I-7) : étapes de formation du biodiesel
Présence d’un catalyseur (hydroxyde de sodium ou de potassium). Le biodiesel est mélangé
uniquement au gazole.
Il est utilisé dans les moteurs diesel.
15
Etat de L’art
Chapitre I
I-3-2-2 Les biocarburants de deuxième génération :
Des technologies sont actuellement mises au point pour exploiter les matières cellulosiques
telles que le bois, les feuilles et les tiges des plantes ou celles issues de déchets.
Ces technologies permettent de produire du bioéthanol dit de deuxième génération, du
biodiesel, du bio hydrogène ou du biogaz.
Il existe deux principales méthodes de production des biocarburants de seconde génération :
I-3-2-2-a) Par voie thermochimique ou gazéification :
La biomasse est transformée en gaz (principalement de l’hydrogène et du monoxyde de
carbone). Cela nécessite des conditions de pression et de températures très élevées (de l'ordre
de 1 000 °C et 4 bar), puis transformé en carburant par une réaction dite de Fischer-Tropsch ;
I-3-2-2-b) par voie biochimique :
Ce procédé permet de transformer la biomasse en sucre par des enzymes. Le sucre produit est
ensuite transformé en éthanol par un procédé de fermentation. Le produit obtenu est appelé
éthanol de « seconde génération ».
I-3-2-3 Les biocarburants de troisième génération:
Les procédés, encore à l’étude, s’appuient principalement sur l’utilisation de micro-organismes
tels que les micros algues.
Figure (I-8) : les biocarburants de troisième génération
16
Chapitre I
Etat de L’art
Celles-ci peuvent accumuler des acides gras permettant d’envisager des rendements à l’hectare
supérieurs d’un facteur 30 aux espèces oléagineuses terrestres. A partir de ces acides gras, il est
possible de générer du biodiesel. Certaines espèces de micro algues peuvent contenir des sucres
et ainsi être fermentées en bioéthanol. Enfin, les micros algues peuvent être méthanisées pour
produire du biogaz. Certaines d’entre elles peuvent également produire du bio hydrogène.
I-4 L’énergie solaire : [2]
Le soleil "rayonne" à la Terre chaque année 40 000 fois les besoins énergétiques que l'humanité
consomme sous forme d'énergie fossile. Il existe 3 utilisations de l'énergie solaire :
- La production de chaleur : le "solaire thermique"
- La production d'électricité : le "solaire photovoltaïque"
- La production d'un mouvement : le "solaire mécanique".
I-4-1 Le Solaire Thermique :
Le solaire thermique récupère la chaleur du soleil grâce à un fluide qui circule dans les capteurs.
I-4-1-1 Le Fonctionnement :
I-4-1-1- a) Système de captage de l’énergie solaire :
Le capteur solaire est constitué d'une plaque et de tubes métalliques noirs qui absorbent le
rayonnement solaire et permettent l'échauffement du liquide circulant dans les tubes. Cet
échauffement peut atteindre 70 °C en fonction de la température ambiante. Le liquide circulant
dans les tubes est de l'eau froide additionnée d'antigel. Le circuit est fermé ; on le fait passer par
un capteur solaire placé sur le toit, de préférence orienté plein sud, pour récupérer le maximum
de chaleur. Il constitue l'absorbeur. Le tout est enfermé dans un réceptacle rigide thermiquement
isolé. Sa partie supérieure est équipée d'une vitre résistant aux intempéries (glace, grêlons...),
laissant pénétrer les rayons du soleil et retenant la chaleur comme une sorte de serre.
17
Chapitre I
Etat de L’art
Figure (I-9) : principe de fonctionnement d'un chauffe-eau solaire
I-4-1-1- b) Transport de la chaleur :
Un circuit primaire étanche et calorifugé (fluide caloporteur) contenant de l'eau additionnée
d'antigel s'échauffe en passant dans les tubes du capteur et se dirige vers le ballon de stockage
où il restitue ses calories solaires à un échangeur thermique placé dans le ballon d'eau. Et ainsi
de suite, le liquide primaire repart vers le capteur où il est à nouveau chauffé tant que
l'ensoleillement est efficace.
I-4-1-1- c) Ballon de stockage :
Le ballon de stockage est une cuve métallique très bien isolée qui constitue la réserve d'eau
chaude sanitaire. L’eau chaude soutirée est aussitôt remplacée par une quantité d'eau froide
identique, provenant du réseau, et sera immédiatement réchauffée par le liquide du circuit
primaire.
18
Chapitre I
Etat de L’art
I-4-1-1- d) Circulation du liquide primaire :
Cette circulation peut être de deux ordres : naturelle ou forcée.
Lorsque la circulation est naturelle, le fluide caloporteur circule grâce à la différence de densité
existant entre le liquide du circuit primaire et l'eau du ballon. En effet, puisqu'il est plus chaud
donc moins dense que l'eau du ballon, il s'élève naturellement par thermo-circulation. Il est à
noter que le ballon doit être placé plus haut que les capteurs. Ce système constitue ce que l'on
appelle les chauffe-eau solaires en " thermosiphon ".
Dans le cas d'une circulation forcée, une petite pompe électrique met en mouvement le fluide
caloporteur quand sa température est supérieure à celle du ballon grâce à un dispositif de
régulation. Celui-ci joue sur les différences de température. En effet, si la sonde du ballon est
plus chaude que celle du capteur, la régulation stoppe la circulation de fluide. Dans le cas où la
sonde du ballon à une température inférieure à celle du capteur, le circulateur se remet en
fonctionnement, et le liquide primaire réchauffe l'eau du ballon.
I-4-1-1- e) Chaudière d'appoint :
Lorsque l'ensoleillement est insuffisant, ce qui est le cas en hiver, en période de mauvais temps,
un dispositif d'appoint pallie le manque d'ensoleillement pour assurer la production d'eau
souvent à mi-hauteur du ballon solaire et d'un serpentin raccordé à une chaudière (bois, fioul
ou gaz) situé en aval du ballon. Vous pouvez aussi faire mettre un second ballon doté d'un
réchauffeur électrique.
L'installation d'un chauffe-eau solaire permet d'assurer de 50 à 70 % de la couverture en besoin
d'eau chaude sanitaire sur un an pour une famille. Sachant que la consommation moyenne est
de 50L d'eau chaude sanitaire par personne et par jour.
I-4-1-2- Les avantages :
•
Rendement élevé (jusqu'à 80%) ;
•
permet de chauffer de l'eau "gratuitement" après retour sur investissement, ce qui peut
se révéler intéressant pour des collectivités qui voudraient maîtriser leurs dépenses
telles que les piscines très énergivores ;
•
Source d'énergie inépuisable;
•
Gros potentiel de développement.
19
Etat de L’art
Chapitre I
I-4-1-3 Les inconvénients :
•
Généralement limité au chauffage de l'eau chaude sanitaire ;
•
L'énergie solaire thermique reste une énergie coûteuse par rapport au chauffage par
énergie fossile à cause d'investissements assez lourds.
•
Retour sur investissement assez long (en moyenne 10 à 15 ans).
•
Durée de vie des panneaux généralement limitée à 20 ans.
•
Certains panneaux sont très sensibles et peuvent être endommagés par certaines
conditions météorologiques (grêle, gel...).
I-4-2 Le solaire photovoltaïque :
Les panneaux photovoltaïques sont composés des cellules photovoltaïques (PV) à base de
silicium, et qui ont la capacité de transformer les photons en électrons.
Figure (I-10) : installation PV sur le toit d’une maison
I-4-2-1 Principe de fonctionnement :
L'effet photovoltaïque se manifeste quand un photon est absorbé dans un matériau composé
de semi-conducteurs dopés p (positif) et n (négatif), dénommé comme jonction p-n (ou n-p).
Sous l'effet de ce dopage, un champ électrique est présent dans le matériau de manière
permanente (comme un aimant possède un champ magnétique permanent). Quand un photon
incident (grain de lumière) interagit avec les électrons du matériau, il cède son énergie à
l'électron qui se retrouve libéré de sa bande de valence et subit donc le champ électrique
intrinsèque. Sous l'effet de ce champ, l'électron migre vers la face supérieure laissant place à un
20
Etat de L’art
Chapitre I
trou qui migre en direction inverse. Des électrodes placées sur les faces supérieure et inférieure
permettent de récolter les électrons et de leur faire réaliser un travail électrique pour rejoindre
le trou de la face antérieure.
Figure (I-11) : principe de fonctionnement PV
I-4-2-2 Les avantages :
•
Energie électrique non polluante à l'utilisation et s'inscrit dans le principe de
développement durable ;
•
Source d'énergie renouvelable car inépuisable à l'échelle humaine ;
•
Utilisables soit dans les pays en voie de développement sans réseau électrique important
soit dans des sites isolés tels qu'en montagne où il n'est pas possible de se raccorder au
réseau électrique national.
21
Chapitre I
Etat de L’art
I-4-2-3 Les Inconvénients :
•
Coût du photovoltaïque élevé car il est issu de la haute technologie ;
•
Coût dépendant de la puissance de crête ;
•
Le rendement actuel des cellules photovoltaïques reste assez faible (environ 10% pour
le grand public) et donc ne délivre qu'une faible puissance ;
•
Marché très limité mais en développement ;
•
Production d'électricité ne se fait que le jour alors que la plus forte demande chez les
particuliers se fait la nuit ;
•
Le stockage de l'électricité est quelque chose de très difficile avec les technologies
actuelles (coût écologique des batteries très élevé) ;
•
Durée de vie : 20 à 25 ans, après le silicium "cristallisé" rend inutilisable la cellule ;
•
Pollution à la fabrication : certaines études prétendent que l'énergie utilisée pour la
fabrication des cellules n'est jamais rentabilisée durant les 20 années de production ;
Même en fin de vie, le recyclage des cellules pose des problèmes environnementaux.
I-5-Conclusion :
Nous avons vus dans ce chapitre que chaque type d’énergie renouvelable proposé présente des
avantages et bien évidement des inconvénients, ça n’empêche pas que des recherches sont en
cours pour améliorer le rendement de ces énergies dans la mesure où les réserves de pétrole et
de gaz naturelle sont évaluées à un siècle environ.
Et dans le chapitre suivant on va voir la structure d’un système photovoltaïque.
22
CHAPITRE
II
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Chapitre II
II-1 Introduction :
L’énergie solaire est une source d’énergie accessible à tous (industriels, collectivités et
particuliers). Grace à celle-ci, il est possible de produire trois types d’énergies : l’énergie
calorifique avec les installations solaires thermiques (chauffe-eau solaire ou climatiseur solaire),
l’énergie électrique avec les installations solaire photovoltaïque et le solaire a concentration
thermodynamique.
L’électricité photovoltaïque a dans un premier temps été développée pour des
applications autonomes sans connexion à un réseau pour par exemple des satellites de
télécommunication
ou pour des habitations isolées. On la trouve maintenant dans des
applications de diverses puissances comme les calculatrices, les montres et d’autre objet
d’utilisation courante .En effet, cette électricité produite par des cellules photovoltaïques
individuelles peut alimenter diverses continues sans difficulté. Plus récemment, avec
l’émergence d’installations photovoltaïques connectées au réseau de distribution, le
photovoltaïque a connu un développement important en tant que moyen de production
d’électricité. [1]
Figure (II-1) : panneau solaire sur un toit d’une maison.
24
Chapitre II
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
II-2 L’effet photovoltaïque :
Le terme « photovoltaïque » vient du Grec et qui signifie Lumière, il est composé de deux
parties : « photos » (lumière) et du nom de famille du physicien italien (Alessandro Volta) qui
inventa la pile électrique en 1800 et donna son nom à l’unité de mesure de la tension électrique,
le volt.
Lorsqu’un matériau semi-conducteur est exposé à la lumière du soleil, les atomes exposés
au rayonnement sont "bombardés" par les photons constituants la lumière ; sous l’action de ce
bombardement, les électrons des couches électroniques supérieures (appelés électrons des
couches de valence) ont tendance à être «arrachés» : Si l’électron revient à son état initial,
l’agitation de l’électron se traduit par un échauffement du matériau. L’énergie cinétique du
photon est transformée en énergie thermique.
Par contre, dans les cellules photovoltaïques, une partie des électrons ne revient pas à son
état initial. Les électrons "arrachés" créent une tension électrique continue faible. Une partie de
l’énergie cinétique des photons est ainsi directement transformée en énergie électrique :c’est
l’effet photovoltaïque.
L’effet photovoltaïque constitue la conversion directe de l'énergie du rayonnement solaire
en énergie électrique au moyen de cellules généralement à base de silicium. Pour obtenir une
puissance suffisante, les cellules sont reliées entre elles et constituent le module solaire.
L’effet photovoltaïque, c’est-à-dire la production d’électricité directement de la lumière,
fut observée la première fois, en 1839, par le physicien français Edmond Becquerel. Toutefois,
ce n’est qu’au cours des années 1950 que les chercheurs des laboratoires Bell, aux États-Unis,
parvinrent à fabriquer la première cellule photovoltaïque, l’élément primaire d’un système
photovoltaïque [2].
II-3 Cellules photovoltaïques :
Une cellule photovoltaïque (ou photopile) est un dispositif qui transforme l'énergie
lumineuse en courant électrique. La première photopile a été développée aux États-Unis en
1954 par les chercheurs de laboratoire Bell, qui ont découvert que la photosensibilité du
silicium pouvait être augmentée en ajoutant des "impuretés". C'est une technique appelée le
"dopage" qui est utilisée pour tous les semi-conducteurs. Mais en dépit de l'intérêt des
scientifiques au cours des quelques années, ce n'est que lors de la course vers l'espace que les
25
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Chapitre II
cellules ont quittés les laboratoires. En effet, les photopiles représentent la solution idéale pour
satisfaire les besoins en électricité à bord des satellites, ainsi que dans tout site isolé.
Actuellement, l’objectif essentiel est devenu la production de l'électricité, sans pollution, pour
l’alimentation des réseaux de distribution [2].
Figure (II-2) : schéma d’une cellule photovoltaïque
Une cellule PV est réalisée à partir de deux couches de silicium, une dopée P (dopée au
bore) et l’autre dopée N (dopée au phosphore) créant ainsi une jonction PN avec une barrière de
potentiel. Lorsque les photons sont absorbés parle semi-conducteur, ils transmettent leur énergie
aux atomes de la jonction PN de telle sorte que les électrons de ces atomes se libèrent et créent
des électrons (charges N) et des trous (charges P). Ceci crée alors une différence de potentiel
entre les deux couches. Cette différence de potentiel est mesurable entre les connexions des
bornes positives et négatives de la cellule. À travers une charge continue, on peut en plus récolter
des porteurs. La tension maximale de la cellule est d’environ 0.6 V pour un courant nul. Cette
tension est nommée tension de circuit ouvert (Voc). Le courant maximal se produit lorsque les
bornes de la cellule sont court-circuitées, il est appelé courant de court-circuit (Icc) et dépend
fortement du niveau d’éclairement. [2]
26
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Chapitre II
Figure (II-3) coupe transversale d’une cellule PV typique
II-3-1 Caractéristiques électriques d’une cellule photovoltaïque :
La figure (II-3) présente le schéma équivalent d’une cellule photovoltaïque sous
éclairement. Il correspond à un générateur de courant Iph monté en parallèle avec une diode.
Deux résistances parasites sont introduites dans ce schéma.
Ces résistances ont une certaine influence sur la caractéristique I=f(V) de la cellule :
•
La résistance série (Rs) est la résistance interne de la cellule ; elle dépend principalement de
la résistance du semi-conducteur utilisé, de la résistance de contact des grilles collectrices et
de la résistivité de ces grilles.
• La résistance shunt (RP) est due à un courant de fuite au niveau de la jonction, elle dépend de
la façon dont celle-ci a été réalisée. [3]
Figure (II-4) : Schéma équivalent électrique de la cellule PV
27
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Chapitre II
A partir du circuit équivalent de la figure II.4, on peut écrire :
𝑰𝒑𝒉 = 𝑰𝑫 + I+𝑰𝑹𝒑
(II-1)
Le courant qui passe dans la résistance Rp est donné par :
𝑰𝑹𝒑 =
𝐯+𝐈∗𝐑𝐬
(II- 2)
𝐑𝐩
Le courant dans la diode est donné par :
𝑰𝑫 =𝑰𝒔𝒂𝒕 [𝒆
(𝑽+𝑰∗𝑹𝒔)
𝒏𝑽𝒕
-1]
(II- 3)
Avec Isat: courant de saturation de la diode
Et𝑉𝑡 =
KT
e
: Tension thermique à la température T.
Donc l’expression de la caractéristique I(V) est :
𝑰𝒑𝒗 =𝑰𝒑𝒉 -𝑰𝒔𝒂𝒕 [𝒆
𝒆(𝒗+𝑰∗𝑹𝒔)
𝒏𝑲𝑻
-1] -
𝑽+𝑰∗𝑹𝒔
𝑹𝒑
(II -4)
Où :
o e : charge de l’électron (1.609×10-19 C)
o K : constante de Boltzmann (1.381×10-23 J/K)
o n : facteur de non idéalité de la jonction
o T : température effective de la cellule en degré Kelvin
o Ipv : le courant fourni par la cellule lorsqu’elle fonctionne en générateur
o Vpv : est la tension aux bornes de cette même cellule
o Iph : est le photo-courant de la cellule dépendant de l’éclairement et de la température ou bien
courant de (court-circuit)
o Rp : est la résistance shunt caractérisant les courants de fuite de la jonction
o RS : est la résistance série représentant les diverses résistances de contacts et de connexions.
28
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Chapitre II
II-3-2 Paramètres d’une cellule photovoltaïque :
Ces paramètres peuvent être déterminés à partir des courbes courant-tension, ou de
l’équation caractéristique.
Les plus usuels sont les suivantes :
II-3-2-1 Courant de court-circuit (Icc) :
C’est le courant pour lequel la tension aux bornes de la cellule ou du générateur PV est
nulle. Dans le cas idéal (Rs nulle et Rp infinie), ce courant se confond avec le photo-courant Iph
dans
le cas contraire en annulant V dans l’équation (II-4), on obtient :
𝑰𝒄𝒄 =𝑰𝒑𝒉 -𝑰𝒔𝒂𝒕 [𝒆
𝒆(𝑰𝒄𝒄∗𝑹𝒔)
𝒏𝑲𝑻
-1]-
𝑰𝒄𝒄∗𝑹𝒔
𝑹𝒑
(II- 5)
Pour la plupart des cellules (dont la résistance série est faible), on peut négliger le terme
𝐼𝑠𝑎𝑡 [𝑒
𝑒(𝐼∗𝑅𝑠)
𝑛𝐾𝑇
-1] devant𝐼𝑝ℎ . L’expression approchée du courant de court-circuit est alors :
𝑰𝒄𝒄 ≅
𝑰𝒑𝒉
(𝟏+
(II-6)
𝑹𝒔
𝑹𝒑
Quantitativement, il a la plus grande valeur du courant généré par la cellule (pratiquement
Icc=Iph).
II-3-2-2 Tension de circuit-ouvert (Vco) :
Si l’on place une photopile sous une source lumineuse constante, sans aucune charge à
son borne, celle-ci va produire une tension continue d’environ 0,6 V, appelée tension en circuit
ouvert Uco ou à vide (elle varie légèrement avec la température et l’éclairement). C’est la tension
maximale d’une photopile ou d’un générateur photovoltaïque [3]
0=𝑰𝒑𝒉 -𝑰𝒔𝒂𝒕 [𝒆
𝒆(𝑰𝒄𝒄∗𝑹𝒔)
𝒏𝑲𝑻
-1] -
𝑰𝒄𝒄∗𝑹𝒔
𝑹𝒑
(II-7)
Dans le cas idéal, sa valeur est légèrement inférieur à :
𝑰
Vco=VT𝐥𝐧[𝑰 𝒑𝒉 + 𝟏]
𝒔𝒂𝒕
(II-8)
29
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Chapitre II
II-3-3 Rendement énergétique :
Le rendement énergétique est défini comme étant le rapport entre la puissance maximale
produite et la puissance du rayonnement solaire parvenant au module. Soit S la surface du
module et E l’éclairement en W/m2, ce rendement a pour formule : [II-9]
𝜂=
𝑷𝒎
𝑺∗𝑬
(II-9)
II-3-4 Facteur de forme :
C'est un facteur de performance des cellules sol aires ; plus il s'approche de l'uni
té, plus les cellules sont meilleures. Il compare la puissance maximale délivrée (Pop) au
produit de court-circuit t (Icc) et de la tension à circuit- ouvert (Voc).
𝑷𝒎𝒂𝒙
FF=𝑰𝒄𝒄∗𝑽𝒄𝒐=
𝑰𝒐𝒑𝒕∗𝑽𝒐𝒑𝒕
𝑰𝒄𝒄∗𝑽𝒄𝒐
(II-10)
Le facteur de forme pour une cellule de bonne qualité est supérieur à 0.7, Il diminue avec
l’augmentation de la température.[3]
II-4 Générateur photovoltaïque :
Le générateur photovoltaïque est un ensemble d’équipements mis en place pour exploiter
l’énergie photovoltaïque afin de satisfaire les besoins en charge. En fonction de la puissance
désirée, les modules peuvent être assemblés en panneaux pour constituer un "champ
photovoltaïque". Relié au récepteur sans autre élément, le panneau solaire fonctionne "au fil du
soleil", c'est-à-dire que la puissance électrique fournie au récepteur est fonction de la puissance
d'ensoleillement. Elle est donc à son maximum lorsque le soleil est au zénith et nulle ne la nuit.
Figure (II-5) : un générateur photovoltaïque.
30
Chapitre II
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Un module photovoltaïque est constitué d’un ensemble de cellules photovoltaïques
élémentaires montées en série et/ou en parallèle afin d’obtenir des caractéristiques électriques
désirées tels que : la puissance, le courant de court-circuit Icc ou la tension en circuit ouvert Vco.
L’association de plusieurs cellules PV en série/parallèle donne lieu à un GPV. Si
les cellules se connectent en série, les tensions de chaque cellule s’additionnent, augmentant la
tension totale du générateur. D’une autre part, si les cellules se connectent en parallèle, c’est
l’ampérage qui augmentera. La plupart des panneaux PV commerciaux sont constitués par
des sous-réseaux de cellules connectés en série. Chacun de ces sous-réseaux est lui-même
constitué d’un groupe de cellules PV connectés en série.[4]
II-4-1 Caractéristique courant-tension :
La caractéristique courant-tension illustrée dans la figure (II.5) décrit le comportement du
générateur photovoltaïque sous l’influence des conditions météorologiques spécifiques (niveau
d’éclairement G=1000 W/m2et température ambiante T=25°C).
La courbe I(V) du module photovoltaïque passe par trois points importants qui sont :
o Le courant de court-circuit Iccen C.
o La tension de circuit ouvert VcoM en S.
o La puissance maximale Pmax en M.
Il est difficile de donner un caractère source de courant ou de tension à un générateur
photovoltaïque sur toute l’étendue de la caractéristique courant-tension. Par conséquent, le
générateur photovoltaïque est considéré comme une source de puissance avec un point Pmax où la
puissance se trouve maximale. Il est donc intéressant de se placer sur ce point pour tirer le
maximum d’énergie et ainsi exploiter au mieux la puissance crête installée. Il est important de
noter que certains régulateurs solaires réalisent une adaptation d’impédance afin qu’à chaque
instant on se trouve proche de ce point Pmax [4].
31
Chapitre II
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Figure (II-6) : Caractéristique I(V) d’un générateur photovoltaïque
II-4-2 Influence de l’ensoleillement :
Une baisse de l’ensoleillement provoque une diminution de la création de paires électrontrou avec un courant changé à l’obscurité. Le courant du panneau solaire étant égal à la
soustraction de la photo courant et du courant de diode à l’obscurité, il y’a une baisse du courant
solaire Icc proportionnelle à la variation de l’ensoleillement accompagnée d’une très légère
diminution de la tension VcoM et donc un décalage du point Pmax du panneau solaire vers les
puissances inférieures
Les graphes suivants représentent les caractéristiques P(V) et I(V) respectivement d’un
générateur photovoltaïque pour une température constante (T=25°C) et un ensoleillement
variable.[4]
Figure (II-7) : Courbe I(V) d’un panneau à divers ensoleillements à T=25°C
32
Chapitre II
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Figure (II-8) : Courbes P(V) d’un panneau à divers ensoleillements à T=25°C.
Il est clair que la valeur du courant de court-circuit est directement proportionnelle à
l’intensité du rayonnement. Par contre, la tension en circuit ouvert ne varie pas dans les mêmes
proportions, mais reste quasiment identique même à faible éclairement.
Ceci implique donc que :
o La puissance optimale de la cellule (Pmax) est pratiquement proportionnelle à l’éclairement.
o Les points de puissance maximale se situent à peu près à la même tension.[4]
33
Chapitre II
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
II-4-3 Influence de la température sur les courbes I(V) et P(V) :
La figure (II.9) et (II.10) présentent respectivement des courbes I(V) et P(V) pour
différentes températures de fonctionnement du module photovoltaïque à une irradiation
constante. Nous remarquons que la température à une influence négligeable sur la valeur du
courant de court-circuit. Par contre, la tension en circuit ouvert baisse assez fortement lorsque la
température augmente. On en déduit donc que le panneau peut fournir une tension correcte,
même à faible éclairage, par conséquent la puissance extractible diminue.
Lors du dimensionnement d’une installation, la variation de la température du site sera
impérativement prise en compte. Il est important de savoir que la puissance du panneau diminue
environ de 0,5% par chaque degré d’augmentation de la température de la cellule au-dessus de
25 °C. Enfin, il est important de noter que, lorsque l’éclairement est plus faible que 100 W/m2 la
tension du panneau varient à son tour. Elle baisse avec l’éclairement (variation logarithmique).
Seules les photopiles au silicium amorphe permettent un fonctionnement dans ces
conditions, grâce à une tension encore assez élevée. C’est pour cette raison que le silicium
amorphe peut être utilisé sous éclairage artificiel, contrairement au silicium cristallin. Ceci va
beaucoup contribuer dans notre choix de cellules.[4]
Figure (II-9) : Courbes I(V) d’un générateur PV pour différentes températures à
G=1000W/m
34
Chapitre II
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Figure (II-10): Courbes P(V) d’un générateur PV pour différentes températures à
G=1000W/m2
II-4-4 Influence de l’association série des cellules PV :
La cellule individuelle, unité de base d'un système photovoltaïque, ne produit qu'une très
faible puissance électrique, typiquement de 0.5 W avec une tension de moins d'un volt.
Pour produire plus de puissance, les cellules sont assemblées pour former un module (ou
panneau). Un module de 36 cellules en série (Type GTO136 - 80/2) est suffisant pour obtenir
une tension compatible avec la charge. Pour avoir plus de tension, il faut assembler Ns modules
en série, par contre pour le courant généré, un nombre Np de modules en parallèle permet d’en
ajouter, les diodes de protection série et parallèles protègent le circuit contre le retour de courant
.L’association en série des cellules délivre une tension égale à la somme des tensions
individuelles et un courant égal à celui d’une seule cellule. [5]
Figure (II-11) : Association de N modules solaires en série
35
Chapitre II
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
La caractéristique d'un groupement de Ns modules solaires en série est représentée par la
figure suivante :
Figure (II-12) : Caractéristique de nombre des modules en série
II-4-5 Influence de l’association parallèle des cellules PV :
L’association en parallèle des photopiles délivre un courant égal à la somme des courants
individuels et une tension égale à celui d’une seule cellule
Figure (II-13) : Association de Np modules solaires en parallèle.
36
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Chapitre II
La caractéristique d’un groupement de Np modules solaires en parallèle est représentée
par la figure suivante :
Figure (II-14): Caractéristique de nombre des modules en parallèles
II-4-6 Influence de l’association mixte (Série + Parallèle) des cellules PV :
Pour avoir une satisfaction en courant et en tension, on est obligé d’utiliser un
groupement mixte, c’est à dire Série-Parallèle.[5]
Figure (II-15) : Association mixte Ns Np modules solaires
37
Chapitre II
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
Figure (II-16) : Caractéristique de nombre des modules en série et parallèle
II-5 Installation photovoltaïque en site isolé :
Une installation photovoltaïque (PV) en site isolé est composée de quatre éléments principaux :
– le panneau solaire, dont le rôle est de délivrer l’énergie à la charge, ainsi qu’à la batterie ;
– la batterie, dont le rôle est de stocker l’énergie et de la restituer lorsque l’ensoleillement est
insuffisant ;
– le régulateur, dont le rôle est de réguler la charge et la décharge de la batterie ;
– l’onduleur, dont le rôle est d’assurer la conversion continu-alternatif. Il permet d’alimenter les
récepteurs en courant alternatif à partir du courant continu.
Pour mieux comprendre le fonctionnement du système, il est nécessaire de connaître la structure
technologique et le fonctionnement de chacun de ces éléments. [3]
Figure (II -17) : Une installation photovoltaïque en site isolé
38
Chapitre II
Généralité sur les générateurs photovoltaïques
II-6 Conclusion :
Ce chapitre s’est consacré à présenter les différents composants d’un système
photovoltaïque. On a étudié le principe de l’effet photovoltaïque, la cellule PV et ses paramètres.
Ensuite on fait un rappel sur les systèmes PV et leurs performances.
Dans le chapitre prochain, on présentera une étude sur les convertisseurs DC-DC
(hacheurs) et DC-AC (onduleurs)
39
CHAPITRE
III
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
III-1 Introduction :
Les convertisseurs sont des appareils servent à transformer la tension continue fournie par
les panneaux ou les batteries pour l'adapter à des récepteurs fonctionnant en une tension
continue différente ou une tension alternative.
L’étude du convertisseur est intéressante dans la mesure où il est utilisé dans la plupart
des nouveaux types de sources de production d’énergie dispersée connectée au réseau
(éolienne, Photovoltaïque, pile à combustible…).
Et dans notre travail on va baser sur les convertisseurs dans le système photovoltaïque. [1]
Le système de conversion photovoltaïque est basé sur des blocs modulaires, comme
représenté dans la figure (III.1) :
Figure (III.1) : Système de conversion photovoltaïque
41
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Dans ce chapitre nous présenterons quelques types convertisseurs DC-DC, utilisés dans
les systèmes photovoltaïques. Comme le hacheur dévolteur, le hacheur survolteur et le hacheur
mixte (dévolteur-survolteur). Ainsi, on décrive la commande des onduleurs. [1]
III-2 Les convertisseurs DC-DC (hacheurs) :
Les hacheurs sont des convertisseurs du type continu-continu permettant de contrôler la
puissance électrique dans des circuits fonctionnant en courant continu avec une très grande
souplesse et un rendement élevé.
Le hacheur se compose de condensateurs, d’inductance et de commutateurs. Dans le cas
idéal, tous ces dispositifs ne consomment aucune puissance active, c’est la raison pour laquelle
on a de bons rendements dans les hacheurs. La technique du découpage, apparue environ dans
les années soixante, a apporté une solution au problème du mauvais rendement et de
l'encombrement des alimentations séries. [3]
III-3 Type des convertisseurs DC-DC : [3]
Il y a un plusieurs topologies des convertisseurs DC-DC. Ils sont classés par catégorie
selon que la topologie isolée ou non isolée. Les topologies isolées emploient un transformateur
d’isolement fonctionnant à haute fréquence, elles sont très employées souvent dans les
alimentations à découpage. Les topologies les plus connues dans la majorité des applications
sont le Fly back, en demi-point et en pont complet. Dans les applications photovoltaïques (PV),
les systèmes de couplage avec le réseau électrique emploient souvent ces types de topologies
quand l'isolement électrique est préféré pour des raisons de sûreté.
Les topologies non isolées ne comportent pas de transformateurs d’isolement. Elles sont
généralement utilisées dans l’entrainement des moteurs à courant continu. Ces topologies sont
encore classées en trois catégories :
o Abaisseurs (Buck);
o Élévateurs (Boost);
o Élévateurs - Abaisseurs (Buck-Boost).
42
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
La topologie Buck est employée pour les faibles tensions. Dans les applications PV, le
convertisseur Buck est habituellement employé comme chargeur de batteries et dans des
systèmes de pompage de l’eau.
La topologie Boost est employée pour augmenter la tension. Les systèmes de production
de l’énergie emploient un convertisseur Boost pour augmenter la tension de sortie au niveau du
service avant l'étage de l’onduleur. Puis, il y a des topologies capables d’augmenter et de
diminuer la tension telles que le Buck-Boost.
III-3-1 Hacheur dévolteur (Buck - converter)
Un convertisseur Buck , ou hacheur série, est une alimentation à découpage qui convertit
une tension continue en une autre tension continue de plus faible valeur.
Fig. (III-2) : Schéma du circuit électrique d'un convertisseur Buck
Savoir le comportement réel de ce convertisseur, nécessite de connaître en détail
son modèle mathématique. Pour cela nous devons faire la représentation du circuit
équivalent par les deux états du commutateur et de tirer par suite le modèle mathématique
reliant les variables d’entrée/sortie. La figure (III.2) montre les schémas des circuits équivalents
d’un convertisseur dévolteur dans les deux cas : l’interrupteur K fermé pendant 𝒅𝑻𝒔 et ouvert
pendant (1-d) TS .Où :
o 𝑻𝒔 est la période de commutation.
o d le rapport cyclique du commutateur (d ∈ [0, 1]).
43
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Fig. (III-3) : Périodes fermeture et ouverture d’un interrupteur.
Figure (III-4) : Schémas équivalents du hacheur dévolteur (a) : K fermé, (b) : K
ouvert
44
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
En appliquant la loi de Kirchhoff sur les deux circuits équivalents du convertisseur
dévolteur-survolteur des deux phases de fonctionnement, on obtient :
Pour la première période dTs :
𝒊𝒄𝟏 =𝒄𝟏
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
𝒊 𝒄𝟐 =c2
𝒅𝒕
=ii(t)-𝒊𝒍 (t)
𝒅𝒗𝟎 (𝒕)
𝒅𝒕
=𝒊𝒍 -𝒊𝟎 (t)
(III .1)
𝒅𝒊
𝒗𝟏 =𝒍 𝒅𝒕𝒍 =𝒗𝒊 (t)-𝒗𝟎 (t)
Pour la deuxième période (1-𝑑) s :
𝒊𝒄𝟏 =c1
𝒊𝒄𝟐 =𝐜𝟐
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
𝒅𝒕
𝒅𝒗𝟎 (𝒕)
𝒅𝒕
=𝒊𝒊 (t)
= 𝒊𝒊 (t) – 𝒊𝒍 (t)
(III.2)
𝒅𝒊
𝒗𝒍 (t)=𝒍 𝒅𝒕𝒍=-𝒗𝟎 (t)
Pour trouver une représentation dynamique valable pour tout la période 𝑇s , on
utilise généralement l’expression suivante :
𝒅𝒙
˂ ˃𝑻𝒔 =
𝒅𝒕
𝒅𝒙
+
𝒅𝒙
𝒅𝒕𝑫𝑻𝒔 𝒅𝒕(𝟏−𝑫)𝑻𝒔
(1-d)𝑻𝒔
(III-3)
En appliquant la relation (III.3) sur les systèmes d’équations (III.1) et (III.2), on obtient
les équations qui régissent le système sur une période entière :
c1
𝐜𝟐
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
𝒅𝒕
𝒅𝒗𝟎 (𝒕)
𝒅𝒕
𝑻𝒔 =d𝑻𝒔 (𝒊𝒊 -𝒊𝒍 )+(1-d)Ts𝒊𝒊
𝑻𝒔 =d𝑻𝒔 (𝒊𝒍 -𝒊𝟎 )+(1-d)𝑻𝒔 (𝒊𝒍 -𝒊𝟎 )
(III-4)
𝒅𝒊
𝒍 𝒅𝒕𝒍=d𝑻𝒔 (𝒗𝒊 -𝒗𝟎 )+(1-d)𝑻𝒔 (-𝒗𝟎 )
45
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Après arrangement, on obtient :
𝒊𝟎 (t)=𝒊𝒍 (𝒕)-𝐜𝟐
𝟏
𝒅𝒗𝟎 (𝒕)
𝒅𝒕
𝒊𝒍 (t)=𝒅(𝒊𝒊 (t)-𝒄𝟏
𝟏
=𝒊𝒊 (t)
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
𝒅𝒕
)
(III-5)
𝒅𝒊
𝒗𝒊 (t)=𝒅(𝒍 𝒅𝒕𝒍+𝒗𝟎 (t))
III-3-2 Hacheur survolteur (Boost-converter) :
Connu aussi sous le nom de « boost » ou hacheur parallèle ; son schéma de principe de
base est celui de la figure (II.7). Son application typique est de convertir sa tension d’entrée en
une tension de sortie supérieure.
Figure (III-5) : Schéma de principe d’un convertisseur Boost
46
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Comme pour le convertisseur dévolteur, l’application des lois de Kirchhoff sur les circuits
équivalents du convertisseur survolteur (voir figure III.6) des deux phases de fonctionnement
donne
Figure (III-6) : Schémas équivalents du hacheur survolteur: K fermé,
(b) : K ouvert.
Pour la première période dTs :
𝒊𝒄𝟏 (t)=𝒄𝟏
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
=𝒊𝒊 (t)-𝒊𝒍 (t)
𝒅𝒕
𝒊𝒄𝟐 (t)=c2
𝒅𝒗𝟎 (𝒕)
𝒅𝒕
=-𝒊𝟎 (t)
(III-6)
𝒅𝒊
𝒗𝒍 (𝒕)=𝒍 𝒅𝒕𝒍=-𝒗𝒊 (t)
Pour la deuxième période (1-d) Ts
𝒊𝒄𝟏 (t)=𝒄𝟏
𝒊𝒄𝟐 (t)=c2
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
= 𝒊𝒊 (t)-𝒊𝒍 (t)
𝒅𝒕
𝒅𝒗𝟎 (𝒕)
𝒅𝒕
=𝒊𝒍 (t)-𝒊𝟎 (t)
(III-7)
𝒅𝒊
𝒗𝒍 (t)= 𝒍 𝒅𝒕𝒍=𝒗𝒊 (t)-𝒗𝟎 (t)
47
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
En appliquant la relation (III.3) sur les systèmes d’équations (III.6) et (III.7), Comme pour le
convertisseur dévolteur, on trouve le modèle approximé du convertisseur survolteur.
𝒊𝒍 =𝒊𝒊 -𝒄𝟏
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
𝒅𝒕
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
𝒊𝟎 =(1-d)𝒊𝒍 -C2
𝒅𝒕
(III-8)
𝒅𝒊
𝒗𝒊 (𝒕)=𝒍 𝒅𝒕𝒍+(1-d)𝒗𝟎
III-3-3 Hacheur dévolteur-survolteur (Buck-Boost) :
La troisième topologie de base de ce convertisseur est donnée par la figure (III-7). Dans
ce dispositif , la tension peut être augmentée ou diminuée selon le mode de
commutation Cependant , La tension de sortie est de signe opposé à la tension d'entrée. Tandis
que, lorsque le transistor est sur la position (on) le courant dans l’inductance augmente,
l'énergie est stockée ; et quand le commutateur tourne sur la position (off) . La tension à travers
l'inductance est renversée et l’énergie stockée se transfert vers la charge via la diode.
Figure (III-7) : Convertisseur dévolteur-survolteur
48
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
La figure (III-8) montre les deux schémas équivalents du convertisseur dévolteursurvolteur pour les deux cycles deux fonctionnements.
Figure (III-8) : Schémas équivalents du hacheur dévolteur –survolteur
(a) : K ouvert ; (b):K fermé
En appliquant la loi de Kirchhoff sur les deux circuits équivalents du convertisseur
dévolteur-survolteur des deux phases de fonctionnement, on obtient:
Pour la première période dTs :
𝒊𝒄𝟏 =𝒄𝟏
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
𝒅𝒕
𝒊𝒄𝟐 =c2
=𝒊𝒊 (t)-𝒊𝒍 (t)
𝒅𝒗𝟎 (𝒕)
𝒅𝒕
=-𝒊𝟎 (t)
(III-9)
𝒅𝒊
𝒗𝒍 (t)= 𝒍 𝒅𝒕𝒍= -𝒗𝒊 (t)
Pour la deuxième période (1-d):
𝒊𝒄𝟏 =𝒄𝟏
𝒊𝒄𝟐 =c2
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
𝒅𝒗𝟎 (𝒕)
𝒅𝒕
𝒅𝒕
=𝒊𝒊 (t)
=𝒊𝒍 (t)-𝒊𝟎 (t)
(III-10)
𝒅𝒊
𝒗𝒍 (t)= 𝒍 𝒅𝒕𝒍= 𝒗𝟎 (t)
En appliquant la relation (III.3) sur les systèmes d’équations (III.9) et (III.10), on trouve
le modèle approximé du convertisseur dévolteur –survolteur
49
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
𝟏
𝒊𝒍 (t)=𝒅(𝒊𝒊 (t) -𝒄𝟏
𝒅𝒗𝒊 (𝒕)
𝒊𝟎 (t)= - (1-d)𝒊𝒍 -C2
𝒅𝒕
)
𝒅𝒗𝟎 (𝒕)
𝟏
(III-11)
𝒅𝒕
𝒅𝒊
𝒗𝒊 (𝒕) = 𝒅 (−𝟏(𝟏 − 𝒅)𝒗𝟎 + 𝒍 𝒅𝒕𝒍
III-3-4 simulation Hacheur :
On va voir la simulation du hacheur à l’aide du PSIM 9
III-3-4-1 Simulation Hacheur a thyristors :
Cette simulation est représentée par la figure suivante :
Figure (III-9) : montage hacheur à thyristors par PSIM 9.
Et les résultats de cette simulation sont donnés par les figures suivantes :
50
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Des pics
Figure (III-10) : courbe de tension Uch et de courant Ich d’entrée du hacheur a thy
Interprétation :
-pour la tension Uch elle commence de 100 v et c’est la tension d’entrée et elle augmente
jusqu’au 180 v mais on voie qu’il y a des pics entouré avec le vert dans la courbe sont causés de
condensateur C qui est dans le montage car il est chargé dans le début + la tension d’entrée on
remarque ces pics.
-pour le courant Ich il augmente de 0 à 25 avec le temps et ça forme est déformé.
51
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Figure (III-11) : la forme des courants Ith1-Ic-Ich
Figure (III-12) : la formes des courants Ich Itr1 et Id2
52
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Figure (III-13) : la formes des courants Itr2 et Id1
Interprétation :
On voie que les thyristors s’ouvrent quand les diodes sont fermées et la réciproque est vraie
Et l’amplitude des courants des diodes est plus petite que celle des courants qui traverse les
thyristors.
53
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Figure (III-14) : la forme de Uc et Ic du hacheur a thy
Figure (III-15) : zoom d’Uc et Ic du hacheur à thy.
54
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
III-3-4-2 Simulation Hacheur a IGBT :
Dans ce cas en a remplacé les thyristors et les diodes par un IGBT :
Figure (III-16) : montage hacheur a IGBT
Les résultats de cette simulation sont représentés par la figures suivante :
Figure (III-17) : la forme d’Uch et Ich du hacheur a IGBT.
55
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Interprétation :
-On voie dans la figure précédente que la tension d’entrée ne contient plus les pics
car on a travaillé avec IGBT qui ne contient pas de condensateurs
-la forme de courant Ich reste la même que celle du hacheur a thyristors.
III-4 Les onduleurs : [2]
L’onduleur est un convertisseur statique DC/AC de haute performance il convertit la tension
continue, en tension alternative contrôlée de façon très précise. La source de tension continue
soit un aérogénérateur ou des panneaux solaires.
La commande de l'onduleur est basée sur la prédiction de la tension de sortie d’un pas en
avant que nous appellerons « Dead beat control » par cette commande, la tension de sortie de
l’onduleur est forcée de suivre une référence sinusoïdale échantillonnée pour la production à la
sortie du filtre une onde proche d’une sinusoïde avec un taux de distorsion harmonique très
réduit.
III-4-1 Principe de fonctionnement d’un onduleur :
Un onduleur est un dispositif électronique assurant la conversion statique d’une
tension/courant continu en tension /courant alternatif. Il est dit autonome s’il assure de lui-même
sa fréquence et sa forme d’onde .Deux types d’onduleurs sont donc utilisés pour assurer une telle
conversion
 Onduleur Monophasé.
 Onduleur Triphasé.
III-4-2 Les types des onduleurs :
On va présenter les deux types d’onduleur et on va voir leur schéma électrique
56
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
III-4-2-1 Onduleur Monophasé :
Ce type d’onduleur délivrant en sa sortie une tension alternative monophasée, est
généralement destinée aux alimentations de secours. Deux classes d’onduleurs monophasés sont
à distinguer, suivant leur topologie.
Figure (III-18) : schéma d’un onduleur monophasé.
III-4-2-1-1 Onduleur monophasé en demi-pont :
Le schéma de principe d’un tel onduleur monté en demi-pont est montré sur la figure
suivante :
Figure (III-19) : Schéma de Principe d’un Onduleur Monophasé En Demi-pont.
57
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Il est constitué principalement de deux interrupteurs de puissance notés S1 et S2 à commande
complémentaire .La durée de conduction de chacun des interrupteurs est alors d’un demi cycle
(180°) correspondant à la fréquence du signal de sortie requis. Lors de la fermeture de
l’interrupteur S1, la tension aux bornes de la charge serait donc de + E/2, et prend la valeur – E/2
quand le second interrupteur, S2 est fermé La conduction simultanée des deux interrupteurs est
évitée par l’élaboration d’une commande adéquate qui tient compte des différentes
caractéristiques des imperfections de ces interrupteurs de puissance (temps de montée tr, temps
de descente tf et temps de stockage ts). Les diodes D1. D2, dites de récupération, assurent la
conduction d’un courant négatif en cas de déphasage de ce dernier par rapport à la tension aux
bornes de la charge.
III-4-2-1-2 Onduleur monophasé en pont (Pont H) :
L’onduleur en pont est représenté en figure il comporte quatre interrupteurs de puissance
désignée par S1, S2, S3 et S4 quand les interrupteurs S1 et S2, sont fermés simultanément la
tension imposée aux bornes de la charge prend la valeur + E, et de –E lors de la fermeture
simultanée des deux autres interrupteurs S3 et S4.
Deux interrupteurs du même bras ne peuvent pas conduire simultanément, à cause d’un courtcircuit de la source de tension continue.
Figure (III-20) : Schéma de Principe d’un Onduleur Monophasé En Pont H.
58
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
III-4-2-2 Onduleur triphasé :
Ce type d’onduleur est généralement recommandé pour des applications de grande puissance
.La structure de tel convertisseur se fait par l’association, en parallèle, de trois onduleurs
monophasés en demi pont (ou en pont) donnant trois tensions de sortie déphasées de 120°
degrés, l’une par rapport à l’autre.
Figure (III-21) : Schéma de Principe d’un Onduleur Triphasé En Pont.
Figure : illustre la topologie d’un onduleur triphasé à six interrupteurs de puissance. Le décalage
entre les signaux de commande est de 60°
59
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
III-4-3 simulation de l’onduleur triphasé :
Figure (III-22) : Montage d’un onduleur triphasé sur PSIM 9.
60
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Après avoir simulé l’onduleur triphasé on va voir la forme des impulsions de ce dernier et ils
sont capturés dans les figures suivantes :
Figure (III-23) : la forme des impulsions de l’onduleur
III-4-3-1 la commande 180 degrés de l’onduleur :
Figure (III-24) : la forme d’Uam.
61
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Figure (III-25) : la forme d’Ubn.
Figure (III-26) : la forme d’Uan-Ubn.
62
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Figure (III-27) : la forme d’Umn.
Interprétation :
Cette commande est conçue de façon à ce que les interrupteurs soient commandés pendant
une durée correspondant à une demi période, mais leurs conductions déphasages, d’où :
À tout instant trois interrupteurs sont en état de conduire et les trois autres sont bloqués ;
deux interrupteurs d’un même bras doivent être commandé de façon complémentaire afin de
ne pas court-circuit la source de tension .La figure III.23 montre les six séquences de
conduction obtenues par période, ce qui permet de construire, les allures des tensions composées,
et tensions simples. Les figures III. (24-25-26-27) montrent le détail de cette construction. Sur
ces chronogrammes on voit que les trois tensions simples ont une forme en marches d’escalier, et
qu’elles forment, elles aussi, un système de tensions triphasées, d’amplitude 2/3.E, de période T
égale à celles des tensions composées.
63
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Figure (III-28) : Spectre d’amplitude de la tension simple charge ; commande 180°
VI-3-2 la commande MLI d’un onduleur triphasé :
Figure (III-29) : la forme d’Uan
64
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Figure (III-30) : la forme d’Uam.
Figure (III-32) : la forme d’Uan-Ubn.
65
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
Figure (III-31) : la forme d’Umn.
Interprétation :
Un onduleur triphasé peut être considéré comme étant trois onduleurs monophasés
déphasés de 120°.
Ainsi, les techniques que ces derniers utilisent, sont applicables aux onduleurs triphasés. Par
exemple, la génération des signaux de commande avec une MLI sinusoïdale est montrée sur les
figures. III. (29-30-31-32) On remarque que les trois ondes de référence sinusoïdales sont
déphasées de 120° entre elles.
Une onde porteuse est comparée avec le signal de référence de la phase correspondante pour
générer le signal de commande de cette phase.
La tension de sortie est générée en éliminant la condition que deux dispositifs de
commutation de la même branche ne peuvent conduire en même temps.
66
Chapitre III
Le Convertisseur DC-DC et DC-AC
III-5 Conclusion :
Dans ce chapitre on a présenté les convertisseurs utilisé dans notre système photovoltaïque
qui sont le hacheur (Buck et Boost) et l’onduleur (monophasé et le triphasé) et leur simulation
qui est représenté avec PSIM 9
67
CHAPITRE
IV
Chapitre IV
La commande MPPT
IV-1 Introduction :
Pour surmonter le problème de rendement des panneaux solaires et obtenir un rendement
maximum, il est nécessaire d'optimiser la conception de toutes les parties du système PV. En
outre, il est nécessaire d’optimiser les convertisseurs DC/DC employés comme interface entre
le générateur PV et la charge afin d’extraire le maximum de puissance et ainsi faire fonctionner
le générateur GPV à son point de puissance maximum (MPP) à l’aide d’un contrôleur MPPT,
par conséquence, obtenir une puissance maximum sous la variation de la charge et des
conditions atmosphériques (luminosité et température). Un nombre important de technique de
commande MPPT ont été élaboré depuis les années 70, commençant par des techniques simples
comme les contrôleurs MPPT basés sur le retour d’état de la tension et du courant, aux
contrôleurs plus performant utilisant des algorithmes pour calculer MPP du GPV, parmi les
techniques les plus utilisées :
- Perturbation et Observation (P&O).
- Incrémentation de la Conductance (IC).
Ces dernières années des techniques de commandes plus robuste ont était associées à la
commande MPPT afin d’augmenter le rendement des panneaux solaires.
Dans ce chapitre, nous allons présenter le principe de recherche du MPPT et leur
classification,
IV-2 Principe De Recherche Du Point De Puissance Maximale (Mppt) :
La chaîne de puissance d’un GPV où une charge DC est alimentée par un générateur à
travers un convertisseur statique (CS) commandé par une MPPT peut être représentée comme
indiquée sur la figure IV.1. La commande MPPT fait varier le rapport cyclique du CS de
Telle sorte que la puissance fournie par le GPV soit le PM disponible à ses bornes.
L’algorithme MPPT peut être plus ou moins compliqué pour rechercher le PPM, mais
en général il est basé sur la variation du rapport cyclique du CS jusqu’à se placer sur le PPM en
fonction des évolutions des paramètres d’entrée du CS (𝐼𝑃𝑉 et 𝑉𝑃𝑉 ).
69
Chapitre IV
La commande MPPT
Figure (IV-1) : Chaîne élémentaire de conversion PV avec CS contrôlé par une
commande MPPT sur charge DC
Différentes architectures et modes de commande permettent de réaliser un étage
d’adaptation performant. Un travail de mémoire
mené en avait confronté les étages
d’adaptation selon les concepts de transformateur DC et de générateur de puissance, sous de
proches structures de base et mêmes conditions météo; Il a été constaté, grâce à des mesures
journalières, que leurs performances sont très proches, avec tout de même un léger plus
d’énergie apportée par le premier.
L’emplacement du PPM sur les courbes P(V) n’est pas connu à priori. Il doit être localisé
par une méthode de calcul ou par un algorithme de recherche. La situation est compliquée par
le fait qu’entre le PPM, l’éclairement et la température, il existe une dépendance non-linéaire.
Iv-3 Classification Des Commandes Mppt :
Nous pouvons classifier d’une manière générale les commandes MPPT selon le type
d’implémentation électronique : analogique, numérique ou mixte.
Il est cependant plus intéressant de les classifier selon le type de recherche qu’elles effectuent
et selon les paramètres d’entrée de la commande MPPT. Bien qu’il existe un grand nombre de
publications scientifiques qui présentent des commandes MPPT plus ou moins complexes, nous
nous centrerons sur quelques-unes représentant le mieux un type d’algorithme.
70
Chapitre IV
La commande MPPT
IV-3-1 Classification Des Commandes Mppt Selon Les Paramètres d’entrée :
IV.3.1.a. Commandes Mppt Fonctionnant A Partir Des Paramètres D’entrée Du Cs :
Il y a un certain nombre de commandes MPPT qui effectue une recherche du PPM selon
l’évolution de la puissance fournie par le GPV.
La commande MPPT extrémale, par exemple, est basée sur cette technique.
Ainsi, dans la littérature, nous pouvons retrouver différents types d’algorithmes basés sur des
commandes extrémales nommées dans la littérature anglo-saxonne Perturbe & Observe,
présentant plus ou moins de précisions [18], qui utilisent aussi la valeur de la puissance fournie
par le GPV pour l’application d’une action de contrôle adéquate pour le suivi du PPM. Ce sont
toutes des commandes ayant comme avantages leurs précisions et leur rapidité de réaction.
D’autres types de commandes MPPT sont basés sur la régulation du courant du GPV,
supposant que ce dernier soit une image proportionnelle à PM.
Ce type de commande ayant besoin uniquement d’un capteur, s’avère plus facile à mettre en
œuvre et un peu moins coûteuse que les commandes extrémales. Par contre, la précision de ces
commandes est faible notamment à cause du procédé d’estimation de Iccqui ne peut pas se faire
trop souvent.
Ces commandes sont destinées à des systèmes peu coûteux et peu précis devant
fonctionner dans des zones géographiques où la météo garantit très peu de changements
climatiques.
Dans [19], les auteurs utilisent une commande basée sur la caractéristique physique en
température d’une jonction PN d’une diode pour générer la référence de tension du point de
fonctionnement du GPV.
La précision de ces commandes est très relative.
D’autres auteurs [19] déduisent la tension optimale Vopt à partir de la tension de circuit
ouvert du GPV en effectuant des estimations plus ou moins précises.
Et en [20], d’autres se servent de méthodes assistées par ordinateur pour calculer la puissance
fournie par le GPV à partir de la tension de celui-ci.
Ces commandes nécessitent des systèmes à mémoires informatiques importantes ayant
stocké tous les cas possibles, sinon les commandes seraient encore une fois de plus
approximatives.
71
Chapitre IV
La commande MPPT
IV-3-1-b Commandes Mppt Fonctionnant A Partir Des Paramètres De Sortie
Du Convertisseur :
Dans [21] par exemple, il est exposé un algorithme MPPT qui maximise le courant de
charge d’une batterie.
D’un autre côté, dans [22], sont présentées différentes stratégies de commandes MPPT
basées sur les paramètres de sortie du convertisseur.
Il existe également des systèmes qui utilisent les paramètres de sortie du système de
puissance comme par exemple dans [23], où le courant de sortie de l’étage onduleur est utilisé
pour faire la recherche du point de puissance maximale.
Dans tous les systèmes utilisant les paramètres de sortie, une approximation de PM est
faite à travers le rendement du convertisseur. En somme, plus l’étage de conversion est bon,
plus cette approximation est valable. Par contre, en général, tous les systèmes avec un seul
capteur sont par essence, non précis. La plupart de ces systèmes ont été conçus à l’origine pour
le spatial.
IV-3-2 Classification Des Commandes Mppt Selon Le Type De Recherche Ou
Contrôle.
Indépendamment des paramètres d’entrée de l’algorithme MPPT, nous pouvons trouver
dans la littérature, différents types de commandes MPPT. Certaines d’entre elles sont basées
sur des techniques de « hillclimbing » où la commande MPPT essaye de faire « monter» le
point de fonctionnement du GPV le long de la caractéristique P(V) jusqu'à atteindre le PPM.
Dans ce type de méthodes, nous pouvons distinguer les méthodes basées sur l’incrément
de conductance et les méthodes P&O (Perturbe& Observe).
Le principe de cette dernière sera détaillé.
Autrement, le type de commande MPPT nommé algorithme d’incrément de
conductance se base sur la dérivée de la conductance du GPV (dZ = dI/dV) pour connaître la
position relative du PPM et enfin pour appliquer une action de contrôle adéquate au suivi de ce
point.
D’autres algorithmes se basent sur l’introduction de variations sinusoïdales en petit
signal sur la fréquence de découpage du convertisseur pour comparer la composante alternative
et la composante continue de la tension du GPV et pour ainsi placer le point de fonctionnement
du GPV le plus près possible du PPM.
72
Chapitre IV
La commande MPPT
Et parfois, les algorithmes établissent des approximations afin que le point d’opération
du GPV soit le plus proche possible du PPM, nous parlons alors de méthodes complexes
assistées par ordinateur.
Par exemple dans [24], la commande MPPT se base sur une estimation du point de
fonctionnement du GPV réalisée à partir d’un modèle paramétrique du GPV défini au préalable.
D’autres, afin d’épargner le capteur de courant du GPV, calculent le courant du GPV à
partir de sa tension, à l’aide d’un DSP.
Il existe aussi des commandes MPPT basées sur la logique floue (Fuzzy control).
Un méthodes MPPT font l’objet d’un grand intérêt, la commande basée sur la logique
floue, raison pour laquelle nous nous attardons à en expliquer le principe.
IV-3-2-1 Méthode De Perturbation Et D'observation (P&O) :
L’algorithme P&O est largement utilisé parce qu’il a la particularité d’avoir une
structure simple, et peu de paramètres de mesure, pour l’utiliser on considère que le PV
fonctionne à un point qui n’est pas obligatoirement le MPP.
La méthode P&O fonctionne en perturbant périodiquement la tension du panneau VPV
avec un ΔVet en observe la variation de l’énergie électrique délivrée à la sortie du PV.
-Si ΔP > 0 alors la perturbation de la tension déplace le point de fonctionnement vers un point
plus proche du MPP et on continu à perturber la tension dans la même direction cela va déplacer
le point de fonctionnement jusqu’à l’atteinte du MPP.
-Si ΔP < 0 le point de fonctionnement s’éloigne du MPP alors on perturbe la tension avec un
signe algébrique contraire au signe précèdent pour déplacer le point de fonctionnement jusqu’à
l’atteinte du MPP.
sur la figure IV.2 on considère que le point de fonctionnement est sur la courbe (1), le
MPPT oscille autour du MPP du point 𝐴2 vers le point A puis vers le point 𝐴1 et vise versa, si la
valeur de l’éclairement augmente la courbe P(V) du panneau se déplace vers la courbe (2) alors
le MPPT perturbe le point de fonctionnement du point A vers le point 𝐵1ceci nous emmène à
ΔP > 0 avec[ ΔP = P(K)− P(K −1) ] et le MPPT continu à perturber les tensions dans la même
direction c- à- d vers le point 𝐵2.
73
Chapitre IV
La commande MPPT
Figure (IV.2) : comportement de l’algorithme P&O sous un
changement de l’éclairement
Si l’éclairement augmente toujours le point de fonctionnement se déplace vers le point
𝐶1 de la courbe (3) au lieu du point 𝐵2sur la courbe (2) alors le MPPT à toujours ΔP > 0 et il
déplace le point de fonctionnement vers le point𝐶2 .
A partir des points A→ 𝐵1→ 𝐶1 →𝐶2 l’algorithme P&O continu à s’éloigner du MPP ce qui
donne une puissance qui sera perdue et le rendement diminue.
Figure (IV.3) : Organigramme de la méthode P&O
74
Chapitre IV
La commande MPPT
IV-3-2-2 Algorithme A Incrémentation De La Conductance :
Dans cet algorithme la dérivée de la puissance de sortie du panneau est calculée d’une
autre manière. Elle est calculée en fonction de la tension V et sa différence dV et du courant I
et sa différence dI.
Cette dérivée est nulle au point de puissance maximale, positive à gauche du point MPP
et négative à droite.
La puissance du panneau solaire est donnée par :
P = VI
(IV.1)
dP
La dérivé partielledVest donnée par :
𝐝𝐏
𝐝𝐈
= I + V 𝐝𝐕
𝐝𝐕
𝟏 𝐝𝐏
=
𝐕 𝐝𝐕
𝐈
(IV.2)
𝐝𝐈
+ 𝐝𝐕
𝐕
(IV.3)
I
dI
On définit la conductance de la source G = Vet l’incrémentale conductanceΔG = dV .
Puisque la tension V du panneau est toujours positive, les relations (IV.4) explique que le point
de puissance maximale MPP est atteint si la conductance de la source G égale à l’incrémentale
conductance ΔG de la source avec un signe moins, et qu’elle est à gauche de ce point lorsque
la conductance G est supérieure à l’incrémentale conductance ΔG et vice-versa, comme suit :
𝐝𝐏
𝐝𝐕
𝐝𝐏
𝐝𝐕
𝐝𝐏
𝐝𝐕
𝐈
𝐝𝐈
> 𝟎 si𝐕 >- 𝐝𝐕
=𝟎
𝐈
𝐝𝐈
si𝐕 =- 𝐝𝐕
𝐈
(IV.4)
𝐝𝐈
< 𝟎 si𝐕 <- 𝐝𝐕
dP
La figure IV.4 présente le signe de dVpour différentes zones de fonctionnement
75
Chapitre IV
Figure (IV.4) : Signe de
La commande MPPT
dP
dV
pour différentes zones de fonctionnement.
Les tensions et courants du panneau sont monitoires, de telle manière que le contrôleur
peut calculer la conductance et la conductance incrémentale, et décider de son comportement.
Cet algorithme implique un nombre important de calculs de dérivées.
Figure (IV.5) : Algorithme de la méthode incrémentation de conductance.
76
Chapitre IV
La commande MPPT
IV-4 Critères De Qualité D’une Commande Mppt :
L’utilisation d’un type de commande MPPT par rapport à un autre ou bien à une
connexion directe doit apporter un gain énergétique et économique quantifiable.
Malheureusement, il n’existe pas encore de standard international qui définisse comment il faut
mesurer les performances d’une commande MPPT.
En dépit qu’il existe une grande quantité de commandes MPPT dans la littérature, dans
la plupart des cas, les performances de ces commandes ne sont pas fournies ou bien, elles le
sont simplement pour run certain point d’opération avec une puissance donnée et pas pour une
journée complète de mesures.
Sans ces critères d’évaluation, il est difficile de savoir si un gain est réellement apporté en raison
de l’utilisation d’une commande MPPT d’un type ou d’un autre.
Pour ces raisons, certains critères de qualité qualifiant une commande MPPT en régime
établi e ten régime dynamique ont été définis et qui serviront de référence pour la conception
d’une commande MPPT ou bien pour effectuer un choix parmi différents produits déjà présents
sur le marché.
La commande MPPT doit premièrement avoir un niveau de simplicité important
favorisant une faible consommation et un coût raisonnable. En effet, l’étage d’adaptation avec
sa commande MPPT doit avoir un gain du point de vue énergétique recouvrant le surcoût
économique. Dans le cas contraire, la commande aussi performante qu’elle soit, n’est pas
recevable pour l’utilisation d’un tel type de commande.
Coté performances, la commande MPPT doit avoir un bon comportement dynamique et
en statique pour piloter l’étage d’adaptation auquel elle est associée et pour assurer que
l’adaptation aux changements d’éclairement soit faite le plus rapidement possible. Elle doit en
même temps pouvoir piloter l’étage d’adaptation de sorte qu’en régime statique, le point de
fonctionnement du GPV soit le plus près possible du PPM dans n’importe quelle condition
météorologique ou état de la charge DC alimentée par l’étage d’adaptation.
77
Chapitre IV
La commande MPPT
IV-5 Simulation de l’MPPT par MATLAB/SIMULINK :
Figure (IV.6) : montage PV-MPPT.
Figure (IV.7) : L’éclairement.
78
Chapitre IV
La commande MPPT
Figure (IV.8) : la forme de la puissance et la puissance MAX
Figure (IV-9) : caractéristique I-V : cas de diminution de l’éclairement
79
Chapitre IV
La commande MPPT
Figure (IV-10) : caractéristique I-V : cas d’augmentation de l’éclairement
IV-6 Conclusion :
Dans ce chapitre nous avons présenté quelques commandes MPPT des convertisseurs
DC_DC basée sur une contre réaction de puissance.
Pour forcer le système photovoltaïque à fonctionner au MPP (point de
puissance
maximale).
On a présenté la simulation de l’MPPT avec MATLAB/SIMULINK.
80
CHAPITRE
V
Chapitre V
Stockage de l’énergie solaire
V-1-Introduction:
Notre niveau de vie et de confort nous a habitués à disposer instantanément et facilement
d’énergie. Cette disponibilité a généralement été obtenue grâce à des réseaux de transport
sophistiqués (électricité, gaz naturel) ou à un stockage (principalement sous forme de
carburants et, à une moindre échelle, dans des batteries électrochimiques). Si les ressources
énergétiques fossiles se raréfient, il est hautement probable que nous ayons davantage recours
au stockage d’énergie que ce soit sous forme thermique, chimique ou électrique (stockage
stationnaire).
L’apparition de nouveaux concepts de production décentralisée d’électricité et le
développement des sources renouvelables suscitent un vif intérêt pour les techniques de
stockage de l’énergie.
Le stockage contribue à stabiliser l’offre et la demande, à améliorer les conditions
d’utilisation des réseaux de transport et de distribution, ainsi qu’à accroître le rendement de
certaines unités de production à puissance nominale, tout en réduisant les émissions
polluantes.
Dans ce chapitre nous nous proposons d’étudier les accumulateurs et plus
particulièrement la batterie, l’objectif étant de créer une base de connaissances sur ce type
d’accumulateur et permettre une analyse pertinente de ses performances. [1]
V-2- Stockage de l’énergie:
Les photo-générateurs, comme on l’a vu, ne produisent de l’énergie que s’ils sont exposés
à la lumière et le courant produit dépend de la valeur de l’éclairement.
• S’il y a concordance entre la présence de la lumière et le besoin d’énergie, il n’est pas
nécessaire de la stocker (exemples : une calculette, un ventilateur...).
• Si l’on stocke l’énergie sous une autre forme, on peut également se passer de stockage
électrique (exemple: une pompe alimentée par énergie solaire stocke l’eau dans un réservoir:
82
Stockage de l’énergie solaire
Chapitre V
la pompe fonctionnera à débit variable, en fonction de l’ensoleillement et sur une journée, ou une
autre base de temps, elle aura stocké suffisamment d’eau pour les usagers).
Dans ces deux cas, on parle de fonctionnement «au fil du soleil» : il y a de la lumière, cela
fonctionne ; il n’y en a plus, cela s’arrête.
Mais le plus souvent, on souhaite disposer d’énergie électrique dans l’obscurité pour de multiples
raisons, et on doit alors la stocker :
➢
La montre ne doit pas s’arrêter la nuit (ni quand on la laisse un certain temps dans un tiroir).
➢ On s’éclaire plutôt quand il fait nuit.
➢ Une surveillance de barrage doit être active 24 h/24, … etc. [2]
Figure (V-1) : stockage de l’énergie en site isolé
83
Chapitre V
Stockage de l’énergie solaire
V-2-1 -Autonomie « sans apport solaire » :
C’est la durée pendant laquelle le stockage assure le fonctionnement du récepteur sans
recevoir aucune charge de la part du photo-générateur. Elle dépend de la capacité de
L’accumulateur et de l’énergie requise par le récepteur, indépendamment du photogénérateur. Le besoin en autonomie, dépend du type de récepteur et de son usage.
Pour une montre solaire, on peut décider de garantir un fonctionnement d’un mois dans
l’obscurité (au‐delà, il faudra la remettre à l’heure).
➢
L’autonomie sans apport solaire sera donc de 30 jours.
Pour une alimentation de haute sécurité en extérieur, on choisira de maintenir 15 jours de
fonctionnement dans la batterie pour pallier une succession de journées mal ensoleillées (ce
n’est qu’un exemple, cela dépend bien sûr du climat).
L’autonomie sans apport solaire sera donc de 15 jours.
➢ Pour un usage domestique de week‐end, on se contentera de 3 jours si c’est la durée
maximale de séjour des occupants. L’autonomie sans apport solaire sera alors de 3 jours.
➢ Pour une calculatrice, même si elle fonctionne au fil du soleil, il faut fournir un pic de courant
au démarrage des circuits, on pourra alors mettre un condensateur qui se chargera hors des
périodes d’utilisation et fournira ce courant plus élevé sur une très courte durée. Dans ce cas,
l’autonomie sans apport solaire sera de quelques microsecondes
En général, pour un usage extérieur, la batterie doit faire fonctionner le système en cas de
successions de journées mal ensoleillées. [3]
84
Chapitre V
Stockage de l’énergie solaire
V-2-2-Principe du couplage photo-générateur batterie :
Certains pensent qu’il faut utiliser l’énergie issue directement du photo-générateur quand
la lumière est présente, et «basculer» sur le stockage dans l’obscurité : c’est inutile.
Le plus rationnel est de monter le photo-générateur, la batterie, et le récepteur en
parallèle avec des composants de régulation. Ainsi, la batterie sera le «réservoir d’énergie»,
que l’on remplira d’un côté par le photo-générateur et videra d’un autre par le récepteur. Ces
deux événements peuvent être simultanés ou non, peu importe, pourvu que la batterie ne soit
jamais déchargée.
Autre avantage de ce montage photo-générateur/batterie/récepteur en parallèle.
La batterie jouera le rôle de régulateur de tension pour alimenter le récepteur ; car le
photo-générateur, n’est en fait qu’un générateur de courant qui peut travailler sur une large
plage de tension (de 0 V à sa tension de circuit ouvert). La batterie impose la tension du
montage parallèle et stabilisera ainsi la tension fournie au récepteur, ce qui est un avantage
évident pour certains d’entre eux. Un tube fluorescent en 12 V continu, par exemple, se
détériore assez vite s’il reçoit une tension trop faible (<10V). [4]
Figure (V-2) : principe de couplage des batteries
85
Chapitre V
Stockage de l’énergie solaire
V-2-3- Montage de plusieurs accumulateurs sur le même système :
Les règles de montage série et parallèle s’appliquent également aux accumulateurs.
Deux batteries de 100 Ah de 12 V en série donneront 100 Ah‐24 V, et les mêmes en parallèle
donneront 200 Ah‐12 V. Mais pour les montages en parallèle, il est impératif que les deux
batteries soient des «sœurs jumelles» (même capacité), sinon on risque de voir la plus faible
dépérir au profit de l’autre: sa résistance interne augmentera et la batterie «en meilleure santé»
prendra la plus grande part du courant de charge, ce qui ne fait qu’accentuer le déséquilibre.
On préfèrera donc les montages sérient (addition de tensions), plutôt que les montages en
parallèle (addition de capacités) [5].
V-3- Principales caractéristiques des accumulateurs:
V-3-1)-Capacité en Ampère heure :
Les Ampères heure d'une batterie sont simplement le nombre d'Ampères qu'elle fournit
multiplié par le nombre d'heures pendant lesquelles circule ce courant.
Théoriquement, par exemple, une batterie de 200 Ah peut fournir 200 A pendant une
heure, ou 50 A pendant 4 heures, ou 4 A pendant 50 heures.
Il existe des facteurs qui peuvent faire varier la capacité d'une batterie tels que :
V-3-2)-Rapports de chargement et déchargement :
Si la batterie est chargée ou est déchargée à un rythme différent que celui spécifié, la
capacité disponible peut augmenter ou diminuer.
Généralement, si la batterie est déchargée à un rythme plus lent, sa capacité augmentera
légèrement.
Si le rythme est plus rapide, la capacité sera réduite.
86
Chapitre V
Stockage de l’énergie solaire
V-3-3)-Température :
Un autre facteur qui influence la capacité est la température de la batterie et celle de son
atmosphère. Le comportement d'une batterie est spécifié à une température de 27 degrés. Des
températures plus faibles réduisent leur capacité significativement.
Des températures plus hautes produisent une légère augmentation de leur capacité, mais
ceci peut augmenter la perte d'eau et diminuer la durée de vie de la batterie [6].
V-3-4)- La durée de vie :
Un accumulateur peut être chargé puis déchargé complètement un certain nombre de
fois avant que ces caractéristiques ne se détériorent. Par ailleurs, quel que soit le mode
d’utilisation de l’accumulateur, il y’a une durée de vie totale exprimée en année (ou en
nombre de cycles) [6].
V-3-5)-Profondeur de décharge :
La profondeur de décharge est le pourcentage de la capacité totale de la batterie qui est
utilisé pendant un cycle de charge/décharge.
V-3-6)-La tension d’utilisation :
C’est la tension à laquelle l’énergie stockée est restituée normalement à la charge.
V-3-7)-Le rendement :
C’est le rapport entre l’énergie électrique restituée par l’accumulateur et l’énergie
fournie à l’accumulateur.
V-3-8)-Le taux d’autodécharge :
L’autodécharge est la perte de capacité en laissant L’accumulateur au repos (sans
charge) pendant un temps donné. [7]
87
Stockage de l’énergie solaire
Chapitre V
V-3-9)-Connexion d'une batterie :
La batterie est l'élément le plus fragile d'une installation photovoltaïque ou éolienne.
C'est également l'un des organes essentiel à son bon fonctionnement. Il est donc très important
de bien choisir sa batterie et d'en prendre soin, notamment lors du montage.
Avant d’être raccordées, les batteries doit être installées à leur emplacement définitif.
Pour les branchements, il faut se munir de câbles électriques adaptés à leur puissance: la
section du câble doit être plus ou moins grande en fonction de l'intensité pour limiter les
pertes par « effet de Joule ». Il est recommandé d'intégrer un fusible externe entre la batterie
et le régulateur, et/ou entre la batterie et les consommateurs pour empêcher tout risque de
court-circuit. Ce fusible devra être au plus près des pôles de la batterie.
Si les batteries sont plusieurs et qu'elles nécessitent un branchement en série ou en
parallèle, il faut les connecter entre elles avant tout. Elles pourront ensuite être raccordées au
régulateur (on connecte toujours les batteries en premier, avant les modules
photovoltaïques/éoliennes ou les consommateurs) [11].
Figure (V-3) : Connexion des batteries.
88
Chapitre V
Stockage de l’énergie solaire
V-4 Conclusion :
L’un des principaux inconvénients de l’énergie solaire est son caractère intermittent. Pour
une utilisation permanente, il est donc nécessaire de stocker une partie de l’énergie produite.
C’est la raison pour laquelle nous avons essayé de dégager, de façon critique, un
ensemble de caractéristiques techniques et économiques qui permettraient d’améliorer les
estimations de coût qui conditionnent l’acceptabilité du stockage. Pour ce faire il existe
plusieurs méthodes de stockage : sous forme d’eau, d’hydrogène, dans un volant d’inertie,
dans une batterie électrochimique (plomb, lithium) ou un super condensateur.
89
Conclusion générale :
La demande mondiale en énergie évolue rapidement et les ressources naturelles de l'énergie
telles que l'uranium, le gaz et le pétrole diminuent en raison d'une grande diffusion et
développement de l'industrie ces dernières années. Pour couvrir les besoins en énergie, des
recherches sont conduits à l'énergie renouvelable. Une des énergies renouvelables qui peut
accomplir la demande du monde jusqu'à maintenant, est l’énergie solaire, qui est libre et
abondante dans la plupart des régions du monde, et est avéré une source économique.
L'utilisation d'énergie solaire comme source alternative d'énergie, souffre du coût élevé des
cellules solaires, du faible rendement et de puissance intermittent selon la fluctuation des
conditions atmosphériques. Par conséquent, n'importe quelle conception de système
d'application d'énergie solaire, devrait prendre en compte ces inconvénients.
Dans la première partie, nous avons expose les fondements nécessaires à la Compréhension du
sujet. nous avons exposé les différents types d’énergies renouvelables leur avantages et leur
inconvénients.
En ce qui concerne la deuxième partie, nous avons expliqué le fonctionnement de cellules
photovoltaïques, leurs particularités essentielles ainsi que les paramètres limitant leur
rendement et leur cout. En plus d’une synthèse d'assemblage des Panneaux et une spécification
des différentes zones de fonctionnement .Nous n’avons pas omis aussi de signaler les modules
photovoltaïques et leurs associations.
Puis et dans la troisième partie on a découvrir les convertisseurs de tension qui sont un des
composants essentiel dans la modélisation d’un système PV et on parle donc des onduleurs
(DC-AC converter) et hacheurs (DC-DC converter y on a deux buck et boost) et leurs
simulation par PSIM 9.
Dans un système énergétique photovoltaïque, on espère toujours travailler au voisinage du point
de puissance maximale MPP, afin de minimiser au maximum les Pertes en énergie produite, à
cet effet on découvrir dans la quatrième partie de ce travail La commande MPPT et ça
simulation par MATLAB/SIMULINK.
Le stockage dans un système photovoltaïque contribue pour une part non négligeable au coût
total d’exploitation par ses remplacements successifs durant la durée de vie d’un système. En
effet, suivant la technologie et l’utilisation des batteries au plomb, leur durée de vie peut varier
entre deux et douze ans. En outre, le cout total du stockage ne suit pas la même baisse que celle
obtenue sur les autres composants d’un système photovoltaïque.
C’est pour cela on a parlé du stockage de l’énergie dans la dernière partie de ce travail.
Bibliographie
Chapitre I :
[1] :https://www.google.dz/search?q=th%C3%A9se+master+energies+renouvlables+pdf&oq
=th%C3%A9se+master+energies+renouvlables+pdf&aqs=chrome.69i57.14563j0j4&sourceid
=chrome&ie=UTF-8
[2] : https://fr.wikipedia.org/wiki/%C3%89nergie_renouvelable
Chapitre II :
[1] : BOUDEN ABDELMALEK « Analyse optimisée de système de pompage photovoltaïque
» Thème de Magister, Université Mentouri _ Constantine 2008.
[2] : Bendjamâa Ibrahim « Modélisation et commande d’un système De stockage
photovoltaïque » Thème de ABOU-BAKR BELKAID _TLEMCEN 2012.
[3] : MECHALIKH M.Nadjib,HAMADA Charaf Eddine « Modélisation et simulation d'un
système photovoltaïque en fonctionnement autonome et connecté au réseau » Thème de
Magister, Université KASDI MERBAH – OUARGLA 2013.
[4] : Mr.MEFLAH AISSA « Modélisation et commande d’une chaine de pompage
photovoltaïque » Thème de Magister, UNIVERSITE ABOU BEKR BELKAID –
TLEMCEN 2012.
[5] : BENSACI Wafa « Modélisation et simulation d’un système photovoltaïque adapté par
une commande MPPT » Thème de Master, Université Kasdi Merbah–Ouargla 2012.
[6] : Melle NAKOUL Zakia « Optimisation d’une centrale solaire à base d’un générateur
PV [Application Aux Sites Tlemcen Et Bouzaréah] » Thème de Magister, UNIVERSITE
ABOU BEKR BELKAID – TLEMCEN 2010.
[7] : M. SLAMA Fateh « Modélisation d’un système multi générateurs photovoltaïques
interconnectés au réseau électrique » Thème de Magister, UNIVERSITE FERHAT
ABBAS – SETIF.
[8] : ABBASSEN LYESS « Etude de la connexion au réseau électrique d’une centrale
photovoltaïque » Thème de Magister, UNIVERSITE de MOULOUD MAMMERI _ TIZI
OUZOU, 2011.
Chapitre III :
Floue »Article de Laboratoire IRECOM, Université Djilali Liabès Sidi Bel Abbès.
[1]: BP Solar BP SX150 - 150W Multi-crystalline Photovoltaic Module Datasheet, 2001.
[2]: Violaine Didier «Les Onduleurs pour Systèmes Photovoltaïques Fonctionnement,
Etat de l’Art et Etude des Performances » rapport de HESPUL, 2007.
[3] : Mister R « Généralités sur les réseaux électriques » article sur fr.scribd.com, 2008.
[4]: M.Seddik Bacha, Les systemes de lelectronique de puissance dédit à la distribution
électrique –application à la qualité de lénergie». These de doctorat laboratoire déléctronique
de Gernoble Ikerlan (Mondragon,Espagne) ;septembre 2003.
Bibliographie
Chapitre IV :
[1] F. Chekired, « Etude et implémentation d’une commande MPPT neuro-floue sur FPGA»,
mémoire de magister, Ecole Nationale Polytechnique, Alger, Algérie, 2008.
[2] S.Fateh «modélisation d’un système multi générateurs photovoltaïques interconnectés
au réseau électrique» mémoire de magister Farhat Abbas Sétif.
[3] S. M. Ait-Cheikh, «Etude, Investigation et conception d’algorithmes de commande
appliqués aux systèmes photovoltaïques», Thèse de Doctorat d’état, Ecole Nationale
Polytechnique, Alger, Algérie, 2007.
[4] S.Djeriou «Simulation d’un système photovoltaïque alimentant une machine asynchrone
» mémoire de magister université de Ferhat Abbas Sétif Algérie ,2011.
[5] M. Makhlouf, «Etude et optimisation d'un modèle de conversion d'énergie photovoltaïque
application au pompage», mémoire de magister, université Mentouri Constantine, Algérie,
2006.
[6]S.Aoufi « Modélisation et commande d’un système de pompage photovoltaïque »
université Ferhat Abbas Sétif 2014.
[7] M. Angel Cid Pastor : « Conception et réalisation de modules photovoltaïques
électroniques». Docteur de l’Institut National des Sciences Appliquées de Toulouse.2006.
[8] C. Alonso : «Contribution à l’optimisation, la gestion et le traitement de l’énergie ».
Mémoire En vue de l’obtention de L’habilitation à diriger les recherches 2003.
[9] R. Andoulssi: « étude d’une classe de système photovoltaïques par une approche
bond graph : modélisation, analyse et commande ». Thèse de doctorat université de Lille 2001.
[10]L .Abbasen «étude de la connexion au réseau électrique d’une centrale photovoltaïque»
mémoire de magister université Mouloud Maameri Tizi Ouzou 2011.
[11] N Debili « Etude et optimisation en environnement Matlab / Simulink d'un système
de pompage Photovoltaique » mémoire de magister Université Constantine Université
Constantine I 2014.
[12] D.BOUKHERS « OPTIMISATION D’UN SYSTEME D’ENERGIE PHOTOVOLTAIQUE
APPLICATIOU AU POMPAGE » Mémoire de Magister Université Mentouri de Constantine.
[13] P. Lefrank, « Etude conception et réalisation de circuits de commande d'IGBT de forte
puissance», Thèse de doctorat, Institut National des Sciences Appliquées de Lyon, Novembre
2005.
[14] M. Angel et al « Conception et réalisation de modules photovoltaïques électronique,
Laboratoire d’Analyse et d’Architectures des Systèmes (LAAS-CNRS).
[15] Laronde Rémi «essais accélérés de dégradation de modules photovoltaïques » thèse de
doctorat. Institut nationale des sciences appliquées de Toulouse 2009.
Bibliographie
[16] A. Meflah, « Modélisation et commande d’une chine de pompage photovoltaïque»,
Mémoire de Magistère, Université de Tlemcen, Algérie, 2011.
[17]W.Bensaci «modélisation et simulation d’un systéme photovoltaïques adapté par une
commande MPPT» mémoire de master université KASDI MERBAH Ouargla 2012.
[18] A.Borni «etude et regulation d’un circuit d’extraction de la puissance maximale d’un
panneau solaire» mémoire de magister université de Mentouri Costantine 2009.
[19]R .Merahi «MODELISATION D’UN DIPOSITIF MPPT POUR L’ETUDE DE L’AUGMENTATION
DE LA PUISSANCE PRODUITE PAR LES GENERATEUR PHOTOVOLTAIQUES» Mémoire de
magister Université Bedji Mokhtar Annaba 2010.
[20] L.Zarour «étude technique d’un système d’énergie hybride photovoltaïque-éolien hors
réseau » thèse de doctorat université Mentouri Constantine Algérie 2010.
[21] Z.Meziani «modélisation de modules photovoltaïques » mémoire de magister université
de Batna Algérie 2012.
[22] R. Tahar "Application de l’intelligence artificielle au problème de la stabilité transitoire
des réseaux électriques", Thèse magister, Constantine 2005.
[23] A.Al.Amoudi, L.Zhang, «Application of radial basis function networks for solar array
modelling and maximum power-point prediction ", IEE Proceedings. Online, Vol 147, No 5
pp310-316, September 2005.
[24] M. Parizeau, "Réseaux de neurones", université LAVAL, Automne 2004.
[25] F. Sorin, L. Broussard, P. Roblin, «Régulation d’un processus industriel par réseaux de
neurones", Techniques de l’Ingénieur, traité Informatique industrielle Doc : S 7 582.
[26] M. Hadjeb ‘ l’intelligence artificiel pour la poursuite du point de puissance maximale d’un
générateur photovoltaïque ‘ article de séminaire sur l’énergie Alger mars 2012.
[27] A. Borni, Thèse magistère "Etude et régulation d’un circuit d’extraction de la puissance
maximale d’un panneau solaire", 2009, université Mentouri Constantine.
[28] F.HANANOU et A. ROUABAH ‘’Modélisation et simulation d’un système Photovoltaïque’
’Université Kasdi Merbah Ouargla 2014.
[29] O.Boukli-hacen « Conception et généralisation d’un générateur photovoltaïque muni d’un
convertisseur MPPT pour une meilleur gestion énergétique »mémoire de magister université
Abou Baker Belkaid –Telemcen 2011.
[30] H. Mahdjoub, B. Hamaidi, S. Rouabhia., B. Zerouali « Application des Réseaux de Neurones
Artificiels Pour le Diagnostic D’un Système De Lubrification D’une Turbine à Gaz » conférence
international de diagnostic industriel mars2015 Djelfa Algérie
Bibliographie
Chapitre V :
[1]: Bendjellouli Zakaria « Contribution à la modelisation d’une cellule solaire « Memoire de
Magister2008/2009, Universite de Bechar
[2]: N. Achaibou,A Malek , N Bacha « Modèle de vieillissement des batteries plomb acide
dans l’installation PV » ; N. spésial (CHEMSS), pp 61-66,2000.
[3]: I. Tsuda, K. Kurokawa, K.Nozaki, «Annual simulation results of photovoltaic system with
redox flow battery », solar Energy Materials and solar cells 35, pp 503 –508, 1994.
[4]: A. Zerga, F. Benyarou et B. Benyousef « Optimisation du rendement d’une cellule solaire
NP au silicium monocristallin »Rev .Energ. Ren : physique Energétique (1998pp.95-100).
[5]: « Technologies and comparions », Energy Storage Association,
http://electricitystorage.org/, 2007
[6]: Ter-Gazarian A, “Energy storage for power systems”, ISBN 0863412645, Peter Peregrinus
Ltd., 1994
[7]: A. Ould Mahmoud « Caractérisation, modélisati~n,fonctionnement et impact d'un
système hibride pour lalimentation de charge mixe »
These de doctorat Université Cheikh Anta Diop de Dakar2008
[8]: Dirk Uwe Sauer, «Electrochemical Storage for Photovoltaics», Fraunhofer Institute for
Solar Energy Systems ISE, Freiburg, Germany, 2004.
[9]: Belhadj Mohammed « Modélisation D’un Système De Captage
Photovoltaïque Autonome », Mémoire de Magister2007/2008, Universitaire
De Bechar.
[10]: Linden. D. & Reddy, Thomas B. Handbook of Batteries. 3"^ Edition. McGraw-Hill, 1200
p.
[11]: www.arebor-energie.fr/encyclopedie
[12]: Julien LABBÉ : hydrogène L’électrolytique comme moyen de stockage D’électricité pour
systèmes photovoltaïques isoles .l’école des mines de paris .décembre 2006.
[13]: http://fr.wikipedia.org/wiki/Fichier:Lithium-Ionen-Accumulator.jpg
[14]: BIBLIOGRAPHIE PDF CHAPITRE 5 THESE Le stockage de l’énergie : l’accumulateur
électrochimique.
[15]: JONES Bringing Nickel-Hydrogen Down to earth Batteries International Avril 1993
[16]: WROBLOWA H.S.Modern aspects of electrochemistry New York, Plenum Press, Vol. 16 ,
1985 Power sources 8, 1981
[17]: LINDEN D.HANDBOOK OF BATTERIES AND FUEL CELLS McGraw-Hill, New York;
[18]: hhtp://fr.wikipedia.org/wiki/Accumulateur_%C3%A9lectrique