Telechargé par achraf.saadaoui

miniprojet-121211070143-phpapp02

publicité
Université Mohammed V – Agdal
Ecole Mohammadia d’Ingénieurs
Département: Génie Electrique
Réalisé par:
SADELLAH Nizar & NASRALLAH Zakaria
Année Universitaire 2012/2013
Encadré par:
M. MAAROUFI
1. Introduction et Généralités sur le photovoltaïque
2. Présentation du projet
3. Etude technique
4. Etude économique et financière
5. Conclusion
Page  2
Historique
1839: Découverte de l’effet photovoltaïque par Becquerel
1916: Robert Millikan produit de l’électricité avec une cellule solaire
1954: Construction du premier panneau solaire
Page  3
Energie photovoltaïque
Page  4
Système photovoltaïque
Un système photovoltaïque est l’ensemble des
composants nécessaires à l’alimentation
d’une application en toute « fiabilité »
Page  5
Composition d’un système photovoltaïque
1
2
3
4
Page  6
• Champ de modules
• Parc de batterie
• Système de régulation
• Onduleur
1
Page  7
• Champ de modules
2
• Parc de batterie
Causes
Accumulateur
de dégradation
chimiqued’une
est lebatterie:
plus utilisé
Surcharge
Décharge Complète
Oxydation des bornes et électrodes
Page  8
3
• Système de régulation
•
•
Simple
Eviter les décharges
Moinsprofondes
coûteux
Fonction
principale
du régulateur de charge:
Il y a 2 types
de régulateur:
Prolonger
la durée
de vieprovenant
de la batterie
Couper
le courant
de charge
du champ
Régulateur
charge
Régulateurde
charge/décharge
photovoltaïque
vers
les accumulateurs lorsque
Garantir un fonctionnement optimal du système
ceux-ci atteignent leur état de charge maximal
Page  9
4
• Onduleur
• Convertir le courant continu en
courant alternatif
• Rendement de 90 à 95%
• Sensible aux surcharges
Page  10
Mise en situation
Le propriétaire fait appel à notre bureau pour faire:
« Un• propriétaire
Une étude technique
d’une ferme
qui de
comprend
production
l’évaluation
de lait des
et deressources
mais
envisage
solaires
d’installer
de la région,
une petite
le dimensionnement
centrale photovoltaïque
de la centrale
pour
et les
répondre
installations
à ses besoins
associés
en matière d’énergie électrique »
• Une étude économique et financière pour déterminer le coût de
la production du KWh
Page  11
Données géographiques
La ferme est située à proximité
d’un petit village se trouvant à
50 Km de Marrakech
Page  12
Description de la ferme
Z1: Machines de laiterie
Z2:
Z8:Laiterie
Salle3 des vaches
Z3:
des de
veaux
Z9:Etable
Stockage
la paille
Z4:
Etable
des taureaux
Z10:
Stockage
d’aliment
Z5:
Etable
des
vaches
Z11: Moulin de mais
Z6:
Salle
1
Z12:
Magasin
Z7: Salle 2
Page  13
Cahier des charges
Liaisons
équipotentielles
et entre
mesures
de protection
les effets de la foudre:
Raccordements
électriques
le champ
continu contre
et l’onduleur:
Onduleur:
Protections
courant
alternatif:
•Caractéristiques
à la sectionnement
terre
des
masses
La
section
des
câbles
électriques
entre les panneaux et l’onduleur doit limiter
• Mise
Fonction
de
découplage
techniques
demandées:
••• Prise
de maximale
terre:
piquet
+ du
borne
sectionnable
+ cablette
+ raccordement au tableau de
la
chute
de
àdes
5%
au
maximum
Fonction
detension
protection
recherche
biens
MPPT
et des
incluse
personnes
Surface
totale
des
panneaux
solaires:
500
m²
Enregistreur
des
données:
••• répartition
Utilisation
des
gaines
deàla
câblages
résistantes
aux conditions
extérieures
Rendement
Parafoudre
type
supérieure
2 selon
90%
norme NF
EN 616436-11
et protections
associées
Parc
isolé
••• Peut
être
intégré
dans
l’armoire
Onduleur
Nécessité
non
d’un
paratonnerre
Aucun
ne
doit
en contact avec la toiture
Tensioncâble
deou
230V,
50être
Hz
••• Enregistrement
des données
suivantes:
Les
câblages
doivent
être
réalisés
de tel sorte que les surfaces des boucles
Facteur
de puissance:
0,99
Points
Panneaux
de mesure:
solaires:
a.
Irradiation
soient
minimales
• inductives
DTH < 3,5%
Maintenances
& Garanties:
• Implantation
Type
des cellules
des
points
photovoltaïques:
de mesure sur
monocristallin
des fiches de sécurité diamètre
b.
Vitesse
du
vent
•• Onduleur:
La
section une
des garantie
câbles
inter-modules
est desur
2,5une
mm²
au minimum
Enregistrement
et affichage
période
de 5 ans
de 5 des
ans données
est demandée
• 4mm:
Implantation
mesure
demandée:
tension
et
mesure
sur
les
toits
courant
de
la
ferme
c.
Température
ambiante
au niveau des panneaux
Tension
d’alimentation:
48V
•• Panneaux:
garantie de 25
ans pour 80% des performances demandées
• Implantation
Orientation
façade:
d’undecompteur
sud
modulaire
d’énergie produite avec lecture sur
d. Température
surface
des
panneaux
afficheur
e. Courants et tensions continues et alternatives
Installations:
Connexions
au
réseau interne
de la ferme:
Armoire raccordement
DC:
Implantation
à proximité
des panneaux
solaires:
Batteries:
•Tableau
Conformes
aux
normes
en
vigueur
Dans
unerépartition:
armoire
électrique
à clef
avec
transparente
de
Implantation
d’un
interrupteur
sectionneur
adapté
dans
•• D’un
capteur
de température
ambiante
avec
uneporte
précision
de +- 0,5 C
Autonomie
minimale:
3 jours fermée
Respect
des
règles
deNFC
l’art
Fourniture
installation
d’un
disjoncteur
de branchement:
••• Conforme
àetlaélectrique
norme
15
100
une armoire
à0,5
porte
vitrée
D’un
capteur
de
température
surface d’un
panneau aveccourant
une précision de +- 0,5 C
Taux
de décharge
entre
etde
0,7
réglable
jusqu’à
45de
A différentiel
500 mA , sélectif
L’armoire
sera munie
d’une
•• D’un
anémomètre
résolution
1m/s
Tension
d’alimentation:
48V serrure
• Respect de l’environnement
Page  14
Page  15
Méthodologie de travail:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Projet d’éclairage de la ferme
Bilan de puissance de la ferme
Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque
Dimensionnement des organes de coupure et des protections
Dimensionnement des câbles
Branchements
Page  16
Projet d’éclairage de la ferme
Type
de luminaire:
Objectif:
Déterminer
le nombre
des luminaires
Rectangulaire
à 2 lampes
fluorescentes
2x36 W nécessaires pour
réaliser un éclairage convenable
Page  17
Projet d’éclairage de la ferme
Exemple de calcul pour la Zone 5
N: Nombre des luminaires
F: Flux lumineux total
n’’: Nombre de lampes par luminaire (n’’=2)
Page  18
Projet d’éclairage de la ferme
Exemple de calcul pour la Zone 5
i,facteur
s:
rendements
des
U:
Utilance
a,b:
dimension
du
E:
d:
Eclairement
de dépréciation
en local
lux
flux direct et indirect
Page  19
Projet d’éclairage de la ferme
Numérode
de zonecalcul pour
Z1
Z3 5
Exemple
laZ2 Zone
Longueur a (m)
10
68
de zone
LargeurNuméro
b (m)
6,5
6,5
ht Longueur a (m)
3
3
hu Largeur b (m)
0
0
ht
h'
0
0
h
3
3
hu
Eclairement (lux) h'
150
100
Facteur de dépréciation d h
1,4
1,4
Symbole photométrique
Eclairement0,67D+0T
(lux) 0,67D+0T
Indice de local Kde dépréciation
1,3
2,0
Facteur
d
Facteur
de suspension photométrique
J
0,00
0,0
Symbole
Facteur de réflexion
FR de local
731 K 731
Indice
Utilance de suspension
0,72
0,79
Facteur
J
FluxFacteur
lumineux totalde réflexion
28296 FR
116909
Nombre de lampes par luminaire
n"
2
2
Utilance
Flux d'une
lampelumineux3450
Flux
total 3450
Nombre de luminaires
5
17
72,4
13,4
6
0,5
2
3,5
50
1,6
0,67D+0T
3,2
0,36
731
0,92
125913
2
3450
19
Nombre de lampes par luminaire n"
Flux d'une lampe
Page  20
Nombre de luminaires
Z4
63,9
14
6
0,5
2
3,5
50
1,6
0,67D+0T
3,3
0,36
731
0,92
116106
2
3450
17
Z5
Z6
Z7
78,9
2,5
6
7,7 Formules
2,4
2,5
6
6
6
0
0
0
2
3
3
4
3
3
50
50
50
1,6 ht-hu-h’
1,4
1,4
0,67D+0T 0,67D+0T 0,67D+0T
1,8
0,4
0,6
0,33
0,50
0,50
731
731
731
(axb)/(hx(a+b))
0,79 h’/(h+h’)
0,43
0,43
91824
1458
3645
2
2
2
3450
3450
F3450
14
1
1
Z8
7,1
6,65
3
0
0
3
50
1,4
0,67D+0T
1,1
0,00
731
0,67
7363
2
3450
2
Z9
29
14,8
6
0
2
4
50
1,6
0,67D+0T
2,4
0,33
731
0,84
61009
2
3450
9
Nombre total des luminaires = 115
N
Z10
Z11
39
17
14,8Z5 14,8
78,9
6
8,5
07,7
0
26
3,5
40
5
50 2
150
1,6 4
1,6
0,67D+0T
50 0,67D+0T
2,71,6 1,6
0,33
0,41
0,67D+0T
7311,8 731
0,87
0,33 0,79
79218
731 114083
2
2
0,79
3450
3450
91824
12
17
2
3450
14
Z12
5
2,5
6
0
3
3
50
1,4
0,67D+0T
0,6
0,50
731
0,43
3037
2
3450
1
Bilan de puissance
Zone
Equipement
U (V)
I (A)
Cos
220
220
10,5
0,8
Zone1
Moteur
Moteur de réfrigérateur
Eclairage
0,89
0,84
0,86
4
2
5
2055,9
147,84
72
8
8
8
65788,8
2365,44
2880
71034,24
Moteur
Eclairage
220
Zone2
0,89
0,86
6
17
2055,9
72
6
8
74012,4
9792
83804,4
Moteur de ventilateur
Eclairage
220
Zone3
0,84
0,86
5
19
218,064
72
8
3
8722,56
4104
12826,56
Moteur de ventilateur
Eclairage
220
Zone 4
0,84
0,86
3
17
218,064
72
8
3
5233,536
3672
8905,536
Moteur de ventilateur
Eclairage
220
Zone 5
0,84
0,86
4
14
218,064
72
8
4
6978,048
4032
11010,048
Zone6
Prise de courant normale
Eclairage
0,86
0,86
2
1
300
72
4
3
2400
216
2616
Zone7
Prise de courant normale
Eclairage
0,86
0,86
3
1
300
72
4
3
3600
216
3816
Zone8
Prise de courant normal
Eclairage
0,86
0,86
3
2
300
72
4
3
3600
432
4032
Zone 9
Eclairage
0,86
9
72
3
1944
1944
Zone10
Eclairage
0,86
12
72
3
2592
2592
0,89
0,84
Zone11
Moteur
Moteur de ventilateur
Eclairage
4
1
17
2055,9
218,064
72
8
8
6
65788,8
1744,512
7344
74877,312
2
1
300
72
4
3
2400
216
2616
Page  21
Zone 12
Prise de courant normale
Eclairage
220
220
10,5
1,18
1,18
1,18
10,5
1,18
0,86
0,86
Nombre d'unités Puissance unitaire (W) Temps d'utilisation (h)Consommation journalière (Wh/j) Consommation totale
Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque
Méthodologie de dimensionnement
1.
2.
3.
4.
5.
Estimation des besoins journaliers en électricité
Estimation de l’irradiation journalière
Calcul de l’énergie à produire
Calcul de la puissance crête
Estimation des dimensions du champ photovoltaïque suivant le
module PV choisi
6. Estimation de la capacité de stockage requise en fonction de
l’autonomie désirée
7. Dimensionnement de l’onduleur
8. Dimensionnement du groupe électrogène
Page  22
Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque
1
• Estimation des besoins journaliers en électricité
Ecj = 280074,096 Wh/j
Page  23
Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque
2
Page  24
• Estimation de l’irradiation journalière
Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque
3
• Calcul de l’énergie à produire
k dépend de:
• l’incertitude
Pour
un parc àmétéorologique
batteries  0,55 < k < 0,75
• L’inclinaison non corrigé des modules suivant
la saison
k point
= 0,65
•Le
de fonctionnement des modules
• Les rendements des cycles de charge et
décharge des batteries
• Le rendement de l’onduleur
• Les pertes dans les câbles et connexions
Epj = 430883 Wh/j
Page  25
Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque
4
• Calcul de la puissance crête
Pc = 79793,18 Wc
Page  26
Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque
5
• Taille du générateur à installer
Nombre d’unités = 250
Surface totale = 405 m² < 500 m²
Page  27
Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque
6
• Dimensionnement des batteries
Avec:
• Ecj: Besoins journaliers
• A: Autonomie (3jours)
• V: Tension d’alimentation (48V)
• Taux de décharge (70%)
C = 25006,6 Ah
Page  28
Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque
7
• Dimensionnement de l’onduleur
Avec:
• Kf=0,45: coefficient de foisonnemen
• Kr=1,2: coefficient de sécurité
• Kp=0,9: facteur de puissance
Pond = 43636,63 W
Page  29
Dimensionnement de la microcentrale photovoltaïque
8
• Dimensionnement
du groupe
électrogène
Pompe Gas-Oil
pour
remplir la cuve
journalière à partir de la
cuve extérieure
Capacité en fonction de
l’autonomie maxi male
Cmax = 500 Litres
demandée au moteur
Equipé d’une réserve
d’huile calculée en
fonction de l’autonomie
du moteur
Page  30
Puissance adaptée
aux besoins de
l’application
Son taux de
réactance doit être en
rapport avec le type
de charge
Dimensionnement des câbles, des organes de coupure et de protection
2
1
• Surdimensionnement
de S:
Calcul de puissance apparente
Avec:
• Ka: coefficient d’augmentation
• Ks: coefficient de simultanéité
Page  31
Dimensionnement des câbles, des organes de coupure et de protection
3
4
Page  32
• Calibre
Calcul de
des
pouvoir
disjoncteurs
de coupure du disjoncteur
Dimensionnement des câbles, des organes de coupure et de protection
Exemple d’étude: Zone 11
Récepteur Puissance unitaire (W) Cos
Moteur
2055,9
0,89
Ventilateur
218,064
0,84
Eclairage
72
0,86
Nombre d'unités S (VA)
4
2310
1
259,6
17
83,72
Ss = 13107 VA
It = 27A
Page  33
I (A)
6,06
0,68
0,22
Dimensionnement des câbles, des organes de coupure et de protection
Exemple d’étude: Zone 11
4*32A 500 mA
6 mm²
4*10A
300 mA
4*16A
2,5 mm²
2*10A
1,5 mm²
Page  34
2*10A
1,5 mm²
2*10A
1,5 mm²
300 mA
4 mm²
2*10A
2*16A
2*16A
1,5 mm²
2,5 mm²
2,5 mm²
2*16A
2,5 mm²
2*16A
2*16A
2,5 mm²
2,5 mm²
Données
Page  35
Analyse des coûts: Les coûts d’investissement
Page  36
Analyse des coûts
Frais annuels
Frais périodiques
Page  37
Analyse financière
Données financières
Page  38
Analyse financière
Viabilité financière
Page  39
Analyse financière
Graphique des flux monétaires
Page  40
Dans notre projet, nous avons fait l’étude d’électrification d’une
ferme par PV. Pour mener à bien notre étude, nous avons suivi une
méthodologie de travail:
• Elaboration d’un cahier des charges
• Etude de préfaisabilité
1. Evaluation des ressources solaires de la région
2. Estimation des besoins énergétiques de la ferme
3. Choix des modules PV
4. Dimensionnement des PV et les installations associées
• Etude économique
1. Estimation du coût total de l’investissement
2. Calcul du temps de retour sur investissements
Durant ce projet, nous avons été confronté à plusieurs contraintes:
• Erreurs d’estimation du potentiel solaire
• Difficulté d’estimation des coûts
Page  41
Page  42
Téléchargement
Explore flashcards