REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX
publicité
REPUBLIQUE DU BENIN ************ MINISTERE DE L'ENSEIGNEMENT SUPERIEUR ET DE RECHERCHE SCIENTIFIQUE ************ UNIVERSITE NATIONALE DES SCIENCES, TECHNOLOGIES, INGENIERIE ET MATHEMATIQUES D’ABOMEY (UNSTIM) ************ INSTITUT NATIONAL SUPERIEUR DE TECHNOLOGIE INDUSTRIELLE (INSTI) Département : Génie Energétique Option : Energie Renouvelable et Maintenance des Systèmes Energétiques RAPPORT DE FIN DE FORMATION POUR L’OBTENTION DE DIPLOME DE LICENCE PROFESSIONNELLE THEME : REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Réalisé et soutenu par : AKPOLI D. Regis et OLAOGOU A. Saïd Structure d’accueil : SOCIETE DES ENERGIES DURABLES BENIN SARL SUPERVISEUR : TUTEUR DE STAGE : Dr ADIHOU Wilfrid Mr Carlos KPEHOUNTON Ingénieur en Génie Electrique 1ère promotion ANNEE ACADEMIQUE : 2019-2020 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Sommaires DEDICACE ........................................................................................................................................ v REMERCIEMENTS ......................................................................................................................... vi CAHIER DES CHARGES ............................................................................................................... vii RESUME .......................................................................................................................................... viii ABSTRACT........................................................................................................................................ ix Liste des figures................................................................................................................................... x Liste des tableaux .............................................................................................................................. xii INTRODUCTION GENERALE ....................................................................................................... 1 CHAPITRE 1 : PRESENTATION DE LA STRUCTURE DE FORMATION ET DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL .............................................................................................................. 3 1. Introduction partielle ................................................................................................................. 3 Présentation de la structure de formation .................................................................. 3 1.1 1.1.1 Historique .................................................................................................................. 3 1.1.2 Situation géographique ........................................................................................ 4 1.1.3 Organisation structurelle .................................................................................... 4 1.1.4 Admission et inscription ..................................................................................... 6 1.1.5 Organisation des formations ............................................................................... 6 1.1.6 Organisations des études..................................................................................... 8 1.2 Structure d’accueil ..................................................................................................... 8 1.2.1 Présentation de la Société des Energies Durables du Benin (SED-Benin) ............ 8 1.2.2 Objectif ............................................................................................................... 9 1.2.3 Vision.................................................................................................................. 9 1.2.4 Missions ............................................................................................................ 10 1.2.5 Organisation de la société ................................................................................. 10 1.2.6 Principales qualifications de SED Bénin Sarl .................................................... 11 1.2.7 Situation géographique et références de SED Bénin Sarl .................................. 12 1.2.7.1 Situation Géographique .................................................................................... 12 1.2.7.2 Références ........................................................................................................ 12 CHAPITRE 2 : PRESENTATION DES ACTIVITEES EFFECTUEES AU COURS DE NOTRE STAGE ............................................................................................................................................... 15 2. Introduction partielle .................................................................................................................. 15 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 i REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 2.1 Mise aux normes des installations électriques : armoire TGBT et éclairage extérieur de la Bluezone.............................................................................................................................. 15 2.1.1 Description ....................................................................................................... 15 2.1.2.1 Présentation du site.............................................................................................. 15 2.1.2.2 Situation géographique du site .............................................................................. 16 2.1.3 Principaux travaux effectués sur le chantier .......................................................... 17 2.1.3.1 Travaux Génie-Civil ......................................................................................... 17 2.1.3.2 Test d’isolement des câbles avec un mégohmmètre ........................................... 17 2.1.3.3 Pose et tirage des chemins des câbles .................................................................... 19 2.1.3.4 Installation de l’Armoire TGBT ....................................................................... 19 2.1.3.5 Armoire Eclairage ................................................................................................ 21 2.1.3.6 Maintenance sur des installations électriques ................................................... 22 2.1.3.7 Pose de piquet de terre ...................................................................................... 25 2.1.3.7.1 Câblette de cuivre .............................................................................................. 25 2.1.3.7.2 Piquet de terre .................................................................................................. 25 2.2 Installation de lampadaires solaires dans le quartier Adjarra-Docodji .................... 26 2.2.1 Description ....................................................................................................... 26 2.2.2 Assemblage et installation des lampadaires solaires .......................................... 26 2.3 Conclusion partielle ................................................................................................. 27 Chapitre 3 : Etude bibliographique et généralités sur le séchage ................................................ 30 3.1 Introduction partielle ............................................................................................... 30 3.1.1 Repérage d’un site sur la surface terrestre ............................................................... 30 3.1.2 Temps solaires ........................................................................................................ 30 3.1.3 Angles du dispositif solaire ...................................................................................... 30 3.1.4 Rayonnement solaire............................................................................................... 31 3.2.1 Séchoir direct avec capteur solaire............................................................................ 32 3.2.2 Séchoir solaire avec intégration du milieu poreux ..................................................... 32 3.2.3 Séchoir solaire avec absorbeur en forme de zigzag ................................................... 33 3.2.4 Séchoir solaire avec absorbeur à ailettes .................................................................. 33 3.2.5 Utilisation des cheminées solaires ........................................................................... 34 3.2.6 Paramètres de fonctionnement des séchoirs solaires à convection naturelle ............. 35 3.3.1 Définition du piment ............................................................................................... 35 3.3.1.1 Piment dans le monde .......................................................................................... 36 3.3.1.2 Piment au Bénin ................................................................................................... 37 3.3.1.3 Composition du piment ........................................................................................ 37 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 ii REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 3.3.2 Généralités sur le séchage ..................................................................................... 38 3.3.2.1 Définition du séchage ............................................................................................... 38 3.3.2.2 Les trois phases de séchage ................................................................................... 39 3.3.2.3 Mécanisme de séchage .......................................................................................... 40 3.3.2.4 Teneur en eau du produit à sécher (X) .............................................................. 42 3.3.2.5 Avantages et inconvénients du séchage ................................................................. 43 3.3.2.6 Différents modes de séchage ................................................................................. 43 3.3.2.7 Processus de transfert de chaleur et de matière ..................................................... 44 3.3.3.1 Séchoirs solaires ....................................................................................................... 46 3.3.3.2 Définition.............................................................................................................. 47 3.3.3.3 Séchoirs solaires directs ........................................................................................ 47 3.3.3.4 Séchoirs solaires indirects ...................................................................................... 49 3.3.3.5 Séchoirs solaires mixtes ......................................................................................... 50 3.3.3.6 Séchoirs solaires hybrides ...................................................................................... 50 3.3.4 Intégration du milieu poreux en gravier (Absorbeur poreux) .................................... 51 3.3.4.1 Objectif ................................................................................................................ 51 3.3.4.2 Importance du milieu poreux en gravier .............................................................. 51 CHAPITRE 4 : Plan de réalisation, de Montage, description des composants électriques-électroniques et expérimentation ............................................................................................................................ 53 3.4.1 Plan de réalisation et de montage ......................................................................... 53 3.4.1.1 Caisson ............................................................................................................. 53 3.4.1.2 Isolant thermique.............................................................................................. 54 3.4.1.3 Feuille en aluminium ........................................................................................ 54 3.4.1.4 Absorbeur ou plaque noire ................................................................................... 55 3.4.1.5 Couverture transparente ou la vitre ..................................................................... 55 3.4.1.6 Claie ................................................................................................................. 56 3.4.1.7 Lit thermique (milieu poreux en gravier).......................................................... 56 3.4.2 Description des composants électriques et électroniques....................................... 57 3.4.2.1 Carte Arduino Uno ........................................................................................... 57 3.4.2.2 Capteur de température et d’humidité DHT11 ................................................. 57 3.4.2.3 Capteur de température LM35DZ .................................................................... 57 3.4.2.4 Carte Bluetooth ................................................................................................ 58 3.4.2.5 Principe de fonctionnement du séchoir solaire direct ............................................ 60 3.4.3 Test réalisé ................................................................................................................. 61 3.4.3.1 Mode opératoire ............................................................................................... 63 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 iii REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 3.4.3.2 Expériences réalisées ........................................................................................ 63 3.4.3.3 Expérimentation ............................................................................................... 69 3.4.4 Conclusion partielle .............................................................................................. 70 CONCLUSION GENERALE .......................................................................................................... 71 Bibliographie ..................................................................................................................................... 72 Annexes .............................................................................................................................................. 73 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 iv REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX DEDICACE 1 A Dieu, le Tout Puissant, pour sa clémence, son assistance et sa protection. A ➢ Mes parents, monsieur AKPOLI Maurice et son épouse KPANOU Sylvie ; ➢ Mon frère AKPOLI Modeste et ma sœur AKPOLI Grâce Pour tous ceux qui de près ou de loin ont participés à la réalisation de ce rapport. AKPOLI Regis Dieudonné DEDICACE 2 A Dieu, le Tout Puissant, pour sa clémence, son assistance et sa protection. A mes deux familles OLAOGOU et DISSOU, vous qui vous êtes battus depuis notre tendre enfance jusqu’à ce jour. Trouvez ici les récompenses de vos peines. Que le tout puissant vous rende toutes ses grâces. A ➢ Mes parents, monsieur OLAOGOU Mamoudou et son épouse DISSOU Mariama ; ➢ Mes grandes sœurs et grands frères. Recevez ce travail, en guise de reconnaissance pour votre soutien indéfectible. OLAOGOU Saïd Adébo Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 v REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX REMERCIEMENTS C’est avec le plus grand honneur que nous réservons cette page en signe de gratitude et de reconnaissance à tous ceux qui ont contribués à notre formation. Avant tout nous tenons à remercier l’éternel Dieu Tout Puissant pour son amour et sa protection : A M. Alain ADOMOU, Docteur en Mécanique Générale, Maître de Conférence des Universités CAMES, Directeur de l’Institut National Supérieur de Technologie Industrielle ex IUT de Lokossa ; Mme Clotilde GUIDI, Enseignant-Chercheur en Froid, Climatisation et en Energie, Directrice Adjointe de l’INSTI de Lokossa ; Dr. Wilfrid ADIHOU, notre maitre de mémoire, Enseignent chercheur en Efficacité énergétique et en Energie renouvelable qui a encadré scientifiquement ce travail ; Dr. Armand DJOSSOU, chef département de Génie Energétique ; Ing. Carlos KPEHOUNTON, notre superviseur pour tout ce qu’il nous a apporté dans la concrétisation de ce projet et surtout pour son temps sacrifié et pour ses conseils ; Aux Ingénieurs et Techniciens qui nous ont apportés leur savoir spécialement les sieurs François KPOMAHO et Habib SOHOUENOU ; Aux membres de jury qui nous ont fait honneur en acceptant d’examiner et de juger notre travail ; Tous ceux que nous avons oubliés de citer dans ce document et qui ont d’une manière ou d’une autre participé à la réussite de cette œuvre. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 vi REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX CAHIER DES CHARGES Objectif du travail de fin de formation Le travail de fin d’étude a pour objectif de nous permettre de montrer nos capacités à faire une conception et à réaliser un dispositif avec absorbeur poreux capable de sécher le piment grâce au séchoir solaire direct à convection naturelle et à l’aide de l’énergie solaire. Contraintes et moyens mis à disposition Dans la réalisation de ce dispositif, les principales contraintes rencontrées sont : l’acquisition du matériel et le moyen financier. Thème du Travail EXPERIMENTATION de D’UN Fin d’Etude : « SECHOIR REALISATION SOLAIRE DIRECT CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX » Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 vii ET A REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX RESUME Le développement et l’expansion industrielle, ainsi que l’augmentation rapide de la population ont entraîné un accroissement important de la demande énergétique. Pour la satisfaire, à long terme, l’utilisation des sources d’énergie d’origine fossile conduira d’une part à une surexploitation de ces ressources et à une dégradation de l’environnement, d’autre part. L’utilisation de source d’énergie non nuisible à l’environnement, comme l’énergie solaire est nécessaire et indispensable. Cette source d’énergie est utilisée de différentes manières, par exemple : dans les systèmes thermiques pour sécher les produits agricoles. Dans le présent mémoire, nous proposons l’exploitation de l’énergie solaire par voie thermique pour sécher le piment en utilisant un séchoir solaire direct à convection naturelle avec absorbeur poreux. Grâce à ce dernier, nous avons la diffusion de la chaleur à +2°C de la température ambiante dans le séchoir après le coucher du soleil durant quelques heures. Mots et expressions clés : énergie solaire, systèmes thermiques, séchoir solaire, convection naturelle, milieu poreux. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 viii REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX ABSTRACT Industrial development and expansion, as well as a rapidly growing population, have resulted in a significant increase in energy demand. To satisfy it, in the long term, the use of fossil energy sources will lead on the one hand to an overexploitation of these resources and to environmental degradation, on the other hand. The use of energy sources which are not harmful to the environment, such as solar energy, is necessary and essential. This energy source is used in different ways, for example: in thermal systems to dry agricultural products. In this thesis, we propose the exploitation of solar energy thermally to dry the chilli using a direct solar dryer with natural convection with porous absorber. Thanks to the latter, we were able to contribute hear at +2°C of room temperature in the dryer after sunset for a few hours. Key words and phrases: solar energy, thermal systems, solar dryer, natural convection, porous medium. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 ix REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Liste des figures Figure 1.1 : Schéma d’indication de l'INSTI-Lokossa ...........................................................4 Figure 1.2 : Organigramme de l’administration de l’INSTI-Lokossa....................................5 Figure 1.3 : Organigramme de la SED Bénin ......................................................................11 Figure 1.4 : Situation géographique de SED ........................................................................12 Figure 2.1 : Schéma de câblage............................................................................................20 Figure 2.2 : Horloge CCT15365 ..........................................................................................21 Figure 2.3 : Schéma de câblage............................................................................................21 Figure 2.4 : Câblette de cuivre .............................................................................................25 Figure 2.5 : Piquet de terre ...................................................................................................26 Figure 2.6 : Panneau solaire .................................................................................................27 Figure 2.7 : Batterie intelligente...........................................................................................27 Figure 2.8 : Bloc LED ..........................................................................................................27 Figure 3.1 : Energie incidente sur un dispositif solaire ........................................................31 Figure 3.2 : Séchoir solaire direct avec intégration du milieu poreux .................................33 Figure 3.3 : Séchoir solaire indirect avec absorbeur en forme de zigzag.............................33 Figure 3.4 : Séchoir solaire avec absorbeur à ailettes ..........................................................34 Figure 3.5 : Schéma de la cheminée solaire .........................................................................34 Figure 3.6 : Les piments frais ...............................................................................................36 Figure 3.7 : Courbe de séchage ............................................................................................40 Figure 3.8 : Présentation schématique d’un produit humide................................................40 Figure 3.9 : Schéma traduisant les niveaux de température et d’humidité générant des flux de chaleur et de matière lors d’un séchage par convection d’air ..................................46 Figure 3.10 : Dispositif de séchage traditionnel à l’air libre ................................................47 Figure 3.11 : Séchoirs solaires directs ..................................................................................48 Figure 3.12 : Séchoirs solaires indirects ..............................................................................50 Figure 3.13 : Séchoir solaire mixte ......................................................................................50 Figure 3.14 : Séchoir solaire hybride ...................................................................................51 Figure 3.15 : Le caisson .......................................................................................................54 Figure 3.16 : Feuille en aluminium ......................................................................................55 Figure 3.17 : Absorbeur .......................................................................................................55 Figure 3.18 : Le schéma du circuit électrique réalisé sur Xrelais ........................................59 Figure 3.19 : Interface de récupération de l’application Serial Bluetooth Terminal ...........70 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 x REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Liste des photos Photo1.1 : Entrée principale de l’INSTI-Lokossa ..................................................................3 Photo 2.1 : Entrée principale et vue topographique de la Bluezone ....................................16 Photo 2.2 : Les fouilles.........................................................................................................17 Photo 2.3 : Tests effectués sur les câbles .............................................................................18 Photo 2.4 : Pose et tirage des chemins de câble ...................................................................19 Photo 2.5 : Armoire TGBT ..................................................................................................20 Photo 2.6 : Armoire éclairage ..............................................................................................22 Photo 2.7 : Réparation des prises .........................................................................................22 Photo 2.8 : Réparation sur les lampes ..................................................................................23 Photo 2.9 : Réparation des têtes de lampadaires et projecteurs ...........................................23 Photo 2.10 : Changement des lampes et douilles .................................................................23 Photo 2.11 : Réalisation du piquet de terre ..........................................................................26 Photo 3.1 : Polystyrène au fond et sur les côtés du séchoir solaire ......................................54 Photo 3.2 : La claie...............................................................................................................56 Photo 3.3 : Carte Arduino Uno ............................................................................................57 Photo 3.4 : Capteur DHT11 .................................................................................................57 Photo 3.5 : Capteur LM35DZ ..............................................................................................58 Photo 3.6 : La simulation du câblage sur une plaquette .......................................................58 Photo 3.7 : Vue de l’ensemble de la conception et la réalisation du séchoir solaire direct .61 Photo 3.8 : Le piment ...........................................................................................................61 Photo 3.9 : Le piment étalé sur la claie ................................................................................62 Photo 3.10 : La balance ........................................................................................................63 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 xi REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Liste des tableaux Tableau 1.1 : Les références de la SED BENIN SARL.......................................................12 Tableau 2.1 : Résultats des tests d’isolement .......................................................................18 Tableau 2.2 : Récapitulatif sur la maintenance effectuée.....................................................24 Tableau 3.1 : Composition du piment ..................................................................................38 Tableau 3.2 : Propriétés thermo-physique du gravier ..........................................................52 Tableau 3.3 : Récapitulatifs des dimensions ........................................................................53 Tableau 3.4 : Récapitulatifs des composants .......................................................................59 Tableau 3.5 : Données de l'expérience……………………………………………...……...61 Tableau 3.6 : Propriétés thermo physiques des matériaux métalliques ...............................73 Tableau 3.8 : Propriétés optique et thermique des différentes surfaces transparentes .........73 Tableau 3.9 : Propriétés thermiques des matériaux qui servent d’isolant ............................74 Tableau 3.10 : Matériels en charge des étudiants ................................................................75 Tableau 3.11 : Tableau de relevés ........................................................................................76 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 xii REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Liste des graphes Graphe 3. 1 : Courbes de variation de la température (entrée – sortie) ...............................65 Graphe 3. 2 : Courbes de variation d’humidité (extérieure – produit) .................................65 Graphe 3. 3 : Courbes de variation des températures (extérieure, vitre, ..............................66 Graphe 3.4 : Variation de la température (entrée et sortie) ..................................................67 Graphe 3. 5 : Courbes de variation d’humidité (extérieure – produit) .................................68 Graphe 3. 6 : Courbes de variation des températures (extérieure, vitre, ..............................68 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 xiii REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Nomenclature Grandeur Unité Signification as degré Azimut du soleil acpt degré Azimut du capteur D m Diamètre e mm Epaisseur L m ou mm Longueur H m ou mm Hauteur Lat degré Latitude Long degré Longitude T °C ou K Température TC heure Temps civil TL heure Temps légal (heure des montres) du lieu considéré TS heure Temps solaire TU heure Temps universel 𝛾 degré Inclinaison du capteur H w/m2K Coefficient d’échange de surface Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 xiv REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Les indices a ambiant ext extérieur int intérieur r rayonnement e eau f final h humide i initial s sèche éq teneur en eau à l’équilibre v température vitre Listes des sigles et abréviations INSTI Institut National Supérieur de Technologie Industrielle UNSTIM Université Nationale des Sciences Technique, Ingénierie Mathématique UL Université de Lokossa DT/STI Diplôme de Technicien en Science Technique Industriel ENI Ecole Normale des Instituteurs EPAC Ecole Polytechnique d’Abomey-Calavi UAC Université d’Abomey Calavi LS Licence de Semestre SED Société des Energies Durables DT Diplôme Technique CUO Commission Universitaire d’Orientation CECT Crédits d’Evaluation Capitalisations et Transférables Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 xv REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX UE Unité d’Enseignement Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 xvi REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX INTRODUCTION GENERALE L’assurance de disposer en permanence d’énergie a longtemps été pour l’humanité un élément sécurisant, jusqu’aux jours récents où celle-ci se trouva confrontée au grave problème de l’accroissement des besoins énergétiques mondiaux, face à l’épuisement des sources d’énergie non renouvelable. Face à l’urgente nécessité de recourir de plus en plus à un potentiel énergétique intarissable, silencieux, propre, renouvelable, les spécialistes s’accordent à retenir le soleil comme source d’énergie d’avenir et plus fidèle garant de la survie énergétique de l’humanité. Cette énergie peut être exploitée dans plusieurs domaines tels que, le séchage des produits agricoles et du bois, la distillation de l’eau, la climatisation des locaux, la production de l’eau chaude, la production de l’électricité, la réfrigération solaire, etc. Sécher un produit constitue un volet important dans la recherche de réduire sa perte pendant et après la récolte et permettre sa consommation à long terme. Chaque année et partout dans le monde, des quantités massives de produit agricole sont perdues en raison de la détérioration et des infections. Dans la recherche de réduire ces pertes, plusieurs solutions sont proposées telles que la congélation et la conservation par séchage. Utiliser l’énergie solaire pour sécher les produits est un atout non seulement énergétique et environnemental mais aussi économique ; ce qui fait qu’en optant pour un séchoir solaire, nous réduisons des pertes de produits agro-alimentaires par dégradation et nous devenons éco-responsable. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 1 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 2 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX CHAPITRE 1: PRESENTATION DE LA STRUCTURE DE FORMATION ET DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL 1. Introduction partielle Dans le souci de rehausser le niveau de ses apprenants, l’Institut National Supérieur de Technologie Industrielle (INSTI) ex IUT de Lokossa autorise ses apprenants à suivre un stage en entreprise en vue d’obtenir leur diplôme de fin de formation. Il s’agit donc de vous présenter dans cette partie la structure de formation et celle d’accueil respectivement l’INSTI de Lokossa et la Société des Energies Durables (SED) BENIN SARL. 1.1 Présentation de la structure de formation La photo 1.1 présente l’entrée de la structure de formation. Photo 1. 1 : Entrée principale de l’INSTI-Lokossa Source : OLAOGOU A. Saïd à 17h 32mn le 24 Mai 2020 1.1.1 Historique L’INSTI de Lokossa est une entité de l’Université Nationale des Sciences, Technologies, Ingénierie et Mathématiques (UNSTIM) d’Abomey. A ce titre, il dépend du rectorat sur les plans académiques et administratif. Créé le 05 novembre 2001 par le décret N°2001-365 du 18 Septembre 2001, l’Institut Universitaire de Technologie de Lokossa devenu Institut National Supérieur de Technologie Industrielle fut un établissement d’enseignement supérieur de l’Université d’Abomey-Calavi (UAC). Le samedi 30 juillet 2015 l’INSTI de Lokossa devient un centre universitaire de l’Université de Lokossa (UL). Cette dernière fut créée par l’arrêté ministériel du décret N°2015-213. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 3 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Actuellement l’INSTI (ex IUT) de Lokossa est un centre universitaire sous la tutelle de l’Université Nationale des Sciences, Technologies, Ingénierie et Mathématiques (UNSTIM) d’Abomey ayant à sa tête le Professeur DEGAN Gérard comme recteur. L’INSTI (ex IUT) est un établissement d’enseignement supérieur qui forme des techniciens supérieurs uniquement dans les domaines Techniques et qui s’occupe du perfectionnement technique et technologique de la formation continue des cadres dans les filières qu’il offre. Au regard de tous ces objectifs, l’INSTI de Lokossa, comme toute université de Technologie, a pour vocation de mener la recherche scientifique ; technologique ; de produire et publier des documents scientifiques tant de ses professeurs que des étudiants. L’INSTI est dirigé par Monsieur Alain ADOMOU, Docteur en modélisation des phénomènes physiques, Maître de Conférences/CAMES, à la suite d’une élection en 2016 avec comme adjointe Madame Clotilde GUIDI, Docteur en énergétique, Maître de Conférences/CAMES. 1.1.2 Situation géographique L’Institut National Supérieur de Technologie Industrielle (INSTI) est localisé en Afrique de l’Ouest au Bénin dans le département du Mono et précisément dans la ville de Lokossa suivant le plan de situation de la figure 1.1. Figure 1. 1 : Schéma d’indication de l'INSTI-Lokossa Source : INSTI-Lokossa 1.1.3 Organisation structurelle Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 4 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Depuis sa création, l’Institut National Supérieur de Technologie Industrielle de Lokossa a toujours eu une administration bien organisée et dirigée par une équipe respectant la hiérarchie en vigueur dans l’administration béninoise. Cette organisation est donc représentée par l’organigramme de la figure 1.2 suivant. Figure 1. 1 : Organigramme de l’administration de l’INSTI-Lokossa Source : INSTI-Lokossa Légende SP : Secrétariat Particulier SMM: Service du Matériel et de la Maintenance DGC : Département Génie Civil SGE : Secrétaire General de l’Entité SRE : Service des Relations Extérieur SCC : Service de la Comptabilité et du Contrôle SI : Service Informatique DGEI : Département de Génie Electrique et Informatique DGMP : Département Génie Mécanique SAF : Service de l’Administration et des Productique Finances DA : Direction Adjointe DGE : Département Génie Energétique SSE : Service Scolarité et Examen LER : Laboratoire d’Enseignement et de Recherche Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 5 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX DMS : Département Maintenance des SSIP : Service Stage et Insertion Systèmes Professionnel B : Bibliothèque DSE : Division Scolarité et Examen DMM : Division du Matériel et de la DRE : Division des Relations Extérieur Maintenance DSA : Division Secrétariat Administratif AC : Assistant Comptable 1.1.4 Admission et inscription L’admission en Licence Professionnelle se fait : - Par voie de sélection à titre de Boursiers pour les candidats nationaux titulaire d’un baccalauréat scientifique (série C, D, E, F), d’un baccalauréat technique (DT) ou de tout diplôme jugé équivalent par la Commission Universitaire d’Orientation (CUO) ; - Par voie de sélection à titre payant pour les candidats nationaux titulaires d’un baccalauréat scientifique (série C, D, E, F), d’un baccalauréat technique (DT) ou de tout diplôme jugé équivalent par la Commission Universitaire d’Orientation (CUO) ; - Par dérogation ou par contrat de formation sur étude de dossier pour les autres candidats nationaux ; - Par contrat de formation sur étude de dossier pour les étrangers. L’inscription à l’INSTI est annuelle et confère à la personne concernée la qualité d’apprenant. Les droits d’inscription sont déterminés par les autorités compétentes du rectorat de l’Université. 1.1.5 Organisation des formations A l’Institut Universitaire de Technologie de Lokossa, les offres de formation conduisent au grade de Licence qui couvre une durée de six (06) semestres d’enseignement, d’apprentissage et d’évaluation numérotés LS1, LS2, LS3, LS4, LS5, et LS6 pour une formation en Licence ; Elles sont sanctionnées par un diplôme de Licence Professionnelle. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 6 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Les offres de formation portent sur des programmes approfondis avec pour finalité l’insertion immédiate de l’apprenant dans le monde professionnel. Les formations dans les cycles de Licence Professionnelle s’achèvent par la rédaction d’un rapport de stages de fin de formation après un stage de douze (12) semaines (pour la licence). Les diplômes de Licence sont obtenus après validation de 180 crédits en six (06) semestres. Les Offres de formation sont organisées au niveau des départements ou des filières avec des mentions et spécialités suivantes : 1. Génie Civil ✓ Bâtiments et Travaux Publics ✓ Ouvrage en bois 2. Génie Electrique et Informatique ✓ Informatique et Télécommunications ✓ Electricité et Electrotechnique 3. Maintenance des Système ✓ Maintenance Industrielle ✓ Maintenance Automobile 4. Génie Energétique ✓ Energétique ✓ Energies Renouvelables 5. Génie Mécanique et Productique ✓ Productique Chaque département est dirigé par un chef de département. Il est assisté par des adjoints, un secrétariat administratif et des responsables de spécialité. La formation dans les Mentions de l’Institut est assurée à travers : Les enseignements dispensés sous forme de Cours Théorique, de Travaux Dirigés, de Travaux Pratiques qui sont appuyés par des stages, des sorties Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 7 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX pédagogiques et des Travaux Personnels de l’apprenant ; la rédaction des rapports de stage en Licence professionnel. Le diplôme de Licence professionnelle consacre la validation de cent quatrevingt (180) Crédits d’Evaluation Capitalisables et Transférables (CECT). 1.1.6 Organisations des études Les études de Licence s’effectuent après le Baccalauréat ou après tout autre diplôme reconnu équivalent. Les programmes de formation sont structurés sous forme d’Unité d’Enseignement (UE). La formation est donnée à travers des enseignements théoriques, des travaux dirigés, des travaux pratiques et des travaux personnels des apprenants. Tout ceci est renforcé par des conférences, stages et sorties pédagogiques. 1.2 Structure d’accueil 1.2.1 Présentation de la Société des Energies Durables du Benin (SEDBenin) SED Bénin SARL (Société des Energies Durables) est une société béninoise créé en 2016 par Monsieur Alain S. HOUHA, Ingénieur des travaux en Génie Electrique Spécialiste en Energie Renouvelable et efficacité énergétique. SED BENIN SARL est une société à responsabilité limitée qui exerce dans le domaine de l’ingénierie électrique, de la maintenance électrique, maintenance industrielle, conception et réalisation de système d’énergie solaire photovoltaïque et du génie civil. Elle offre également des services en électricité HTB/HTA/BT, fourniture d’équipements industriels, et de prestation de services intellectuels en HSSEQ (Hygiène, Sécurité, Sureté, Environnement et Qualité). SED BENIN SARL accumule d’énormes expériences depuis sa création qui en fait une société de référence et exerce avec des partenaires rompus en la matière qui ont des décennies d’expérience. Parmi ses projets on peut citer : Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 8 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX ✓ Développement d’un programme de formation au profit des acteurs de la plateforme fonctionnelle du secteur de l’énergie (PANA-Bénin). ✓ Evaluation de la vulnérabilité et de l’adaptation aux changements climatiques dans le secteur de l’énergie au Bénin. ✓ Réalisation des travaux de génie civil sur le site de production de 100 MW dʹAGGREKO à Maria Gléta. ✓ Réalisation du réseau de mise à la terre des équipements de production de 100 MW à Maria Gléta. ✓ Formation des électriciens des communes du BORGOU et de l’Alibori sur l’installation et la maintenance des panneaux solaires (Bénin). ✓ Câblage de système de commande et de puissance d’électropompes ; site ORYX BENIN. ✓ Installation, test et mise en service d’un mini-réseau solaire de 30KW dans la commune d’AVRANKOU, village de DJOMON. SED BENIN SARL est une entreprise résolument ancrée dans une vision managériale moderne et futuriste, le style managérial est basé sur la Gestion Axée sur les Résultats (GAR). 1.2.2 Objectif SED BENIN Sarl s’est assigné comme objectif principal la promotion de l’énergie sous toutes ses formes depuis les études (conception) jusqu’à la réalisation (élaboration mise en œuvre, suivi-contrôle et évaluation). Par ailleurs il intervient dans les secteurs du génie civil, de l’économie, des statistiques, et de la communication à travers son bureau d’études et son corps de consultants rompus et expérimentés dans les divers domaines précités. 1.2.3 Vision Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 9 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX La vision globale vise à en faire un groupe de développement durable de classe continentale et le point central de la sécurité et de l’indépendance énergétique du Bénin et de l’Afrique de l’ouest. La vision de l’équipe de management de SED BENIN Sarl s’articule autour de trois axes principaux que sont la qualité, l’efficacité et la force de proposition. 1.2.4 Missions La mission principale de SED BENIN Sarl consiste à contribuer de manière fiable sécurisée et efficace à la révolution énergétique et au développement économique du Bénin et de l’Afrique grâce à son savoir-faire et savoir être diligent, innovant et entreprenant dans les énergies durables, l’efficacité énergétique, l’ingénierie électrique, le génie civil et l’économie. 1.2.5 Organisation de la société L’organisation mise en place au sein de l’entreprise vise essentiellement à travers une délégation de pouvoir à optimiser le processus opérationnel des équipes de terrain en vue de satisfaire au mieux la clientèle. Elle se compose d’un top management (direction générale et trois directions techniques de six services d’appui, d’un corps de consultants, de chefs d’équipes, de techniciens…). SED BENIN Sarl dispose également d’une division Recherche et Développement (R&D) consacrée à la conquête de nouveaux secteurs d’activités et d’adaptation à l’évolution des besoins du marché. En cas de besoin, un appel est fait à des emplois temporaires. Sur la figure 1.3 est présenté l’organigramme de la société SED-BENIN SARL. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 10 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Figure 1.2 : Organigramme de la SED Bénin Source : SED BENIN SARL-Cotonou 1.2.6 Principales qualifications de SED Bénin Sarl SED BENIN SARL est qualifiée dans les domaines ci-après : ➢ Etude et réalisation des projets d’électrification rurale ; ➢ Pose des conduites et accessoires ; ➢ Management de projet ; ➢ Électricité Bâtiment et Industrielle ; ➢ Fourniture d’équipements électriques ; ➢ Acquisition et installation de groupe électrogènes ; ➢ Maintenance des groupes électrogènes ; ➢ Maintenance électrique ; ➢ Protection des installations électriques contre les surtensions et la foudre ➢ Système sécurité incendie ; ➢ Energie solaire (Conception et Réalisation) ; ➢ Génie Civil Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 11 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX ➢ HSSEQ (Hygiène, Sécurité, Santé, Environnement, Qualité). 1.2.7 Situation géographique et références de SED Bénin Sarl 1.2.7.1 Situation Géographique SED Benin Sarl est situé à Kindonou dans la ville de Cotonou, département du Littoral. Son siège se trouve en face de l’EPP MENONTIN Nord et à 500 m du CEG le Nokoué conformément au plan de la figure 1.4. Figure 1.3 : Situation géographique de SED Source : Google localisation le 27 juin 2020 à 08h 03mn 1.2.7.2 Références La SED Bénin SARL possède des références présentées dans le tableau 1.1 Tableau 1.1 : Les références de la SED BENIN SARL Source : SED BENIN SARL-Cotonou Dénomination de la société et SED Bénin Sarl forme juridique Nationalité du soumissionnaire et Béninoise du personnel Année de création 2016 Domicile / Siège social Kindonou Parcelle K Immeuble Nº 2150 1er Etage 04 BP 714 Cotonou Numéro de téléphone Tél : + 229 66 30 30 33 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 12 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX E-mail : E-mail : [email protected] Site web : Site web : www.sedbenin.com Numéro d’inscription CNSS ou N°16587944 équivalent Numéro d’entreprise (IFU) IFU 3201641444611 Registre de commerce RCCM RB/ABC/16 B 1069 Numéro de compte N° 260603411030 Diamond Bank Représentée par le soussigné HOUHA Alain S. Directeur Général 1.2.8 Conclusion partielle L’Institut National Supérieur de Technologie Industrielle de Lokossa est une excellente école de formation qui offre un bon encadrement et un bon suivi à tout apprenant. De plus, la Société des Energies Durables a été pour nous un bon cadre d’enseignement technique pour notre stage. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 13 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 14 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX CHAPITRE 2 : PRESENTATION DES ACTIVITEES EFFECTUEES AU COURS DE NOTRE STAGE 2. Introduction partielle Un stage est une période de formation, d’apprentissage ou de perfectionnement ou d’expérience professionnelle qui dure quelques jours ou plusieurs mois dans un lieu approprié. Il vise à faire découvrir à l’apprenant le monde du travail, de mettre en pratique ses connaissances. Durant notre stage à la SED Bénin, nous avions eu à participer à deux projets distincts : • La mise aux normes des installations électriques : armoire TGBT et éclairage extérieur de la Bluezone ; • L’installation de lampadaires solaires dans le quartier Adjarra-Docodji. 2.1 Mise aux normes des installations électriques : armoire TGBT et éclairage extérieur de la Bluezone 2.1.1 Description Ce projet consiste essentiellement à la reprise des installations électriques notamment : - Le câblage du Tableau Général de Basse Tension (TGBT) qui desserre l’ensemble des bâtiments et bureaux ; - La reprise du système d’éclairage extérieur du site et son alimentation y compris le remplacement des lampes ; au total vingt-deux (22) lampadaires et dix (10) globes dont six (06) sont en un état avancé de défectuosité et qui nécessitent un remplacement intégral ; - La mise à la terre ; - La certification des travaux par un organisme indépendant. 2.1.2 Présentation et situation géographique du site Bluezone 2.1.2.1 Présentation du site Véritable complexe ultra-moderne, centre de technologies et d’innovation, espace de vie contribuant à l’amélioration du quotidien des jeunes Béninois, Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 15 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX la Bluezone du groupe Bolloré contribue, à n’en point douter, à embellir Cotonou, capital économique du Bénin. Celle-ci a vu le jour en Mai 2015 dans le quartier populaire de Zongo, en plein cœur de Cotonou, sur un terrain de 6 500 m2, à proximité de la gare centrale. Autrefois à l’abandon, envahi par les herbes hautes et des détritus, cet espace est aujourd’hui totalement salubre, au grand bonheur des riverains. La Bluezone dans ses fonctions permet le développement d’activités économiques, culturelles et sportives et donnent aux habitants la possibilité d’accéder, gratuitement, à de nombreux services : Internet grâce au Wi-Fi, point d’eau potable produite sur place, conférences d’écoute et de prévention, plateforme multifonctionnelle, médiathèque, atelier de fabrication pour les artisans, cours d’alphabétisation et d’informatique… ; autant de dispositifs pour accélérer le développement socio-économique et éducatif du pays. La photo 2.1 présente l’entrée principale et la vue topographique de la Bluezone. Photo 2. 1 : Entrée principale et vue topographique de la Bluezone Source : OLAOGOU A. Saïd à 15h 10mn le 02 Mars 2020 2.1.2.2 Situation géographique du site La Bluezone Zongo est sise au quartier Zongo à Cotonou dans le département du littoral. Elle est située juste en face de l’institut les Cours SONOU de Cotonou et juste derrière la mosquée centrale de Zongo. La figure 2.1 présente la localisation à travers Google Maps. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 16 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 2.1.3 Principaux travaux effectués sur le chantier 2.1.3.1 Travaux Génie-Civil Des fouilles de profondeur 0,5 m ont été faites à l’aide de la pioche et de la pelle pour procéder au remplacement des équipements électriques souterrain du système existant. La photo 2.2 présente les activités de fouille. Photo 2. 2 : Les fouilles Source : AKPOLI D. Regis à 14h 02mn le 04 Mars 2020 2.1.3.2 Test d’isolement des câbles avec un mégohmmètre Les matériaux constituant les isolants peuvent au fil du temps perdre de leur qualité, car ils sont soumis à des phénomènes de surtensions ou des chocs répétés ou encore à des contraintes de dilatation due à des températures extrêmes. Toutes ces causes sont de nature à réduire la résistivité au courant électriques des isolants et permet des courants de fuite. La mesure d’isolement à l’aide d’un mégohmmètre permet de détecter d’éventuels défauts des isolants. La photo 2.3 présente la mesure d’isolement à l’aide d’un mégohmmètre. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 17 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Photo 2. 3 : Tests effectués sur les câbles Source : OLAOGOU A. Saïd à 17h 58mn le 13 Mars 2020 Pour effectuer une mesure d’isolement, on vérifie que l’installation ou l’appareil soit hors tension. La mesure se fait entre chaque conducteur actif et la terre en appliquant une tension continue pendant quelques secondes. La tension injectée doit être la tension maximale que le fil électrique supporte (soit 1000V dans notre cas). Le mégohmmètre fournit des résultats en kΩ, MΩ, ou GΩ. Plus la résistance est élevée plus l’isolant est considéré comme de bonne qualité, mais cette résistance ne doit pas être infinie. Le tableau 2.1 présente les résultats des tests d’isolement. Tableau 2.1 : Résultats des tests d’isolement Source : AKPOLI D. Regis Type de câble Fil souple 25mm2 Résultats en MΩ 999999 Fil souple 16mm2 999999 D’après les tests, les résultats Fil souple 70mm2 3886.6 donnés sont parfaits. Cela montre Câble Terre-L 455.83 que les câbles sont de bonnes souple Terre-N 444.91 qualités et de plus, la connexion 3*4mm2 L-N 46.62 de ces câbles entre eux n’aura Câble VGV L-N 342.5 aucun risque sur les installations. Terre-N 414.95 Terre-L 90.093 3*25mm2 Observation Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 18 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Câble L-N 430.91 souple Terre-N 434.92 3*1.5mm2 Terre-L 422.86 Câble L1-L2 465.80 U1000 L1-L3 442.62 L1-Terre 448.55 L2-Terre 460.88 L2-N 467.31 L2-L3 438.49 5*6mm2 2.1.3.3 Pose et tirage des chemins des câbles Ici il a été procédé au remplacement des tuyaux servant de canalisations pour les câbles et des câbles eux-mêmes. La photo 2.4 présente la pose et tirage des chemins de câble. Photo 2. 4 : Pose et tirage des chemins de câble Source : OLAOGOU A. Saïd à 12h 15mn le 17 Mars 2020 2.1.3.4 Installation de l’Armoire TGBT Une armoire TGBT est un point central de la distribution électrique sur un site. Il est le lien entre l’arrivée du courant électrique et la distribution de celuici au sein du bâtiment. L’armoire TGBT installé à Bluezone comprend : • Un disjoncteur compact de tête de 160A Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 19 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX • Un répartiteur de ligne de 160A • Trois disjoncteurs compacts de 125A • Deux disjoncteurs compacts de 100A • Deux disjoncteurs modulaires de 63A Le câblage à l’intérieur est fait suivant la figure 2.2. Figure 2.2 : Schéma de câblage Source : SED BENIN SARL-Cotonou La photo 2.5 présente l’armoire TGBT. Photo 2. 5 : Armoire TGBT Source : AKPOLI D. Regis à 10h 03mn le 15 Mai 2020 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 20 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 2.1.3.5 Armoire Eclairage L’armoire éclairage installée gère la distribution de l’électricité aux installations de l’éclairage extérieur. L’armoire éclairage installé comprend : • Un disjoncteur de tête de 40A • Un contacteur de ligne • Un interrupteur horloge Schneider CCT15365 • Un répartiteur de ligne • Un disjoncteur tétra polaire de 20A • Un disjoncteur bipolaire de 10A L’horloge de cet interrupteur est programmable mécaniquement et active ou désactive les lampadaires et candélabres lorsque l’heure réglée a été atteinte. La figure 2.3 présente l’horloge CCT15365. Figure 2.3 : Horloge CCT15365 Source : Internet Le câblage à l’intérieur est fait suivant la figure 2.4. Figure 2.4 : Schéma de câblage Source : SED BENIN SARL-Cotonou Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 21 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX La photo 2.6 présente l’armoire d’éclairage. Photo 2. 6 : Armoire éclairage Source : OLAOGOU A. Saïd à 10h 30mn le 15 Mai 2020 2.1.3.6 Maintenance sur des installations électriques Plusieurs maintenances ont été effectuées à savoir : • Maintenance sur des prises La photo 2.7 présente la réparation au niveau des prises. Photo 2. 7 : Réparation des prises Source : AKPOLI D. Regis à 16h 25mn 09 Mai 2020 • Réparation de lampes La photo 2.8 présente la réparation au niveau des lampes. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 22 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Photo 2. 8 : Réparation sur les lampes Source : OLAOGOU A. Saïd à 15h 19mn le 09 Mai 2020 • Maintenance sur les projecteurs et lampes des lampadaires La photo 2.9 présente la maintenance au niveau des projecteurs et lampes des lampadaires. Photo 2. 9 : Réparation des têtes de lampadaires et projecteurs Source : OLAOGOU A. Saïd à 15h 50mn le 07 Avril 2020 • Changement des lampes et douilles pour les candélabres La photo 2.10 présente la réparation au niveau des lampes et douilles. Photo 2. 10 : Changement des lampes et douilles Source : AKPOLI D. Regis à 18h 20mn le 08 Avril 2020 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 23 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Le tableau 2.2 récapitule les maintenances effectuées. Tableau 2.2 : Récapitulatif sur la maintenance effectuée Source : OLAOGOU A. Saïd Nom du Défauts Causes dispositif constatés possibles Prise Absence de Prise grillée tension Manque Câbles non phase connectés Lampe Absence Opérations effectuées Changement des prises de et connexion des câbles ou de Remise en état neutre de Lampe grillée tension Stateur Lampes non fonctionnel fonctionnelle Remplacement (stateur, non lampe, laminaire) Remise en état Laminaire non fonctionnel Lampadaire Absence et Projecteur tension de Lampe grillée Manque de Changement au complet des têtes de Non allumage phase ou de lampadaire et des lampes neutre projecteur Absence de Changement du transfo- disjoncteur bobine Douille non Utilisation des DPN et fonctionnelle dominos pour la Transfo-bobine connexion des câbles non fonctionnel Lampe et Absence de Manque douilles tension phase pour Non allumage neutre candélabres des lampes Douille de Remplacement (lampe, ou de douille) Remise en état non fonctionnelle Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 24 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Lampe grillée Utilisation de DPN et domino pour la connexion des câbles 2.1.3.7 Pose de piquet de terre La prise de terre est un dispositif qui permet de canaliser le courant de défaut vers la terre et de couper automatiquement l’installation électrique afin d’assurer la sécurité des personnes. Elle est souvent réalisée par un ou des piquets de mise à la terre. L’installation d’une prise de terre comprend : • La câblette de cuivre • Le piquet de terre 2.1.3.7.1 Câblette de cuivre C’est un fil de cuivre tressé, relié au piquet de terre. La section de la câblette est de 25 mm2. Figure 2.5 : Câblette de cuivre Source : Internet 2.1.3.7.2 Piquet de terre Le piquet de terre est en acier, ou en cuivre. Il est enfoncé au-dessous du niveau permanent d’humidité à 2 m de profondeur au minimum afin de limiter l’augmentation de la résistance de la prise de terre en cas de sécheresse du terrain. Il est relié à la câblette de terre au niveau de son extrémité avec une vis étau. La figure 2.6 nous montre la position du piquet de terre. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 25 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Figure 2.6 : Piquet de terre Source : Internet La photo 2.11 présente la réalisation du piquet de terre. Photo 2. 11 : Réalisation du piquet de terre Source : OLAOGOU A. Saïd à 13h 14mn le 14 Mai 2020 2.2 Installation de lampadaires solaires dans le quartier Adjarra-Docodji 2.2.1 Description Dans le cadre de l’électrification dans nos quartiers de ville, nous avions eu à installer des lampadaires solaires à Porto-Novo dans le quartier Adjarradocodji. Etant la phase pilote d’un projet d’installation de près de 2000 lampadaires solaires, nous avions eu à installer 23 lampadaires solaires dans une ruelle de Adjarra-docodji. Il est un quartier situé dans la ville de Porto-Novo. 2.2.2 Assemblage et installation des lampadaires solaires Ces lampadaires solaires installés, ont été le résultat de l’assemblage de : ▪ Panneaux solaires de puissance 260 Wc. La figure 2.7 nous montre le panneau solaire utilisé. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 26 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Figure 2.7 : Panneau solaire Source : Internet ▪ Batterie intelligente munie d’un système anti-blackout qui garantit un éclairage permanent quelles que soient les conditions météorologiques. La figure 2.8 présente la batterie intelligente. Figure 2.8 : Batterie intelligente Source : Internet ▪ Bloc LED La figure 2.9 présente la tête de lampadaire utilisée. Figure 2.9 : Bloc LED Source : Internet 2.3 Conclusion partielle Ce stage a été une bonne expérience, nous avions pu nous familiariser avec les différents instruments de travail. De même, nous avions pu faire le Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 27 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX rapprochement entre ce que nous avions appris au cours et ce qui se passe vraiment sur le terrain. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 28 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 29 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Chapitre 3 : Etude bibliographique et généralités sur le séchage 3.1 Introduction partielle Le gisement solaire est un ensemble de données décrivant l’évolution du rayonnement solaire disponible au cours d’une période donnée, les applications énergétiques et la sécurité publique. Le séchage est l'un des processus fondamentaux qui permette d'augmenter efficacement le temps de stockage des aliments. Il consiste à diminuer la teneur en eau des produits agroalimentaires jusqu’à des valeurs résiduelles inhibant le développement de tout micro-organisme et permettant ainsi leur stockage dans des conditions ambiantes. Les séchoirs solaires sont des dispositifs qui captent le rayonnement solaire pour sécher les aliments disposés à l’intérieur. 3.1.1 Repérage d’un site sur la surface terrestre Pour repérer un site donné sur la surface terrestre on définit deux grandeurs : ➢ La latitude Lat ➢ La longitude Long Pour le département de Mono on a : Lokossa, Long : 01°43’0E et Lat : 6°38’20N Source : Google localisation 3.1.2 Temps solaires ➢ Temps civil du fuseau horaire TC Pour le cas du Bénin TC = TU ➢ Temps légal TL Pour le Bénin, TL = TU + 1heure 3.1.3 Angles du dispositif solaire ➢ L’azimut du capteur (déviation azimutale) acpt Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 30 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Les dispositifs solaires sont orientés plein sud (acpt= 0) pour être exposés au maximum à la lumière solaire. ➢ L’inclinaison du plan : γ Elle correspond à l’angle que fait le plan du capteur avec l’horizontale. En général, il correspond à la latitude de l’emplacement plus ou moins 10° à 15° [1]. 3.1.4 Rayonnement solaire Le rayonnement solaire est l’ensemble du rayonnement émis par le soleil. Ce rayonnement transporte l’énergie solaire, indispensable à toute vie terrestre. Il est composé : ➢ De la composante directe ➢ De la composante diffuse ➢ Du rayonnement réfléchi ou albédo Le rayonnement global est égal à la superposition des trois composantes directe, diffuse et réfléchie : c’est l’éclairement énergétique d’une surface inclinée. La figure 3.1 nous montre l’énergie incidente sur un dispositif solaire. Figure 3.1 : Energie incidente sur un dispositif solaire Source : Google image Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 31 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 3.2 Etude bibliographique 3.2.1 Séchoir direct avec capteur solaire Les capteurs solaires sont des cas particuliers d'échangeurs de chaleur qui permettent de convertir l'énergie solaire en chaleur pour des applications à basses températures. Dans les séchoirs solaires, le capteur solaire est utile pour obtenir des valeurs de température élevées avec des débits d'air contrôlés. Pour avoir un meilleur séchage des produits avec des conditions optimales de la température et de débit massique d'air, il faut assurer une conception optimale du capteur solaire. L’amélioration des performances thermiques des capteurs solaires repose sur plusieurs techniques qui consistent à améliorer l’absorbeur avec de nouvelles formes de surface d’échange pour augmenter le flux de chaleur absorbé et le coefficient d’échange thermique avec l’air [2]. Généralement, il existe des séchoirs directs avec intégration du milieu poreux. Il existe aussi deux catégories d’absorbeur : en forme de zigzag et à ailettes. 3.2.2 Séchoir solaire avec intégration du milieu poreux C’est un séchoir solaire direct avec intégration d’un milieu poreux. Dans cette étude, l’air entre avec une faible température (température ambiante), qui ensuite augmente par contact avec l’absorbeur qui est plus chaud par l’influence des rayons solaires. En passant à travers le milieu poreux, l’air prend la chaleur stockée dans le matériau de stockage qui est le gravier dans notre cas d’étude [3]. La figure 3.2 présente le séchoir solaire direct avec intégration du milieu poreux. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 32 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Figure 3.2 : Séchoir solaire direct avec intégration du milieu poreux 3.2.3 Séchoir solaire avec absorbeur en forme de zigzag Ce type d’absorbeur fournit une surface d’échange plus importante par rapport à un absorbeur plat. Le séchoir comporte un capteur solaire avec absorbeur en forme de zigzag, une chambre de séchage isolée et une cheminée pour l'échappement d'air [2]. La figure 3.3 présente le séchoir solaire indirect avec absorbeur en forme de zigzag. Figure 3.3 : Séchoir solaire indirect avec absorbeur en forme de zigzag 3.2.4 Séchoir solaire avec absorbeur à ailettes Dans ce type de capteurs, la géométrie de l’absorbeur est conçue de façon à augmenter la surface d’échange thermique par rapport à celle d’une paroi lisse. Le principe consiste à placer des obstacles métalliques assimilés à des rugosités artificielles dites ailettes. Ces dernières améliorent l’échange thermique avec l’air, favorisent la génération de la turbulence et prolongent le temps de parcours du fluide (air) [2]. La figure 3.4 nous montre le séchoir solaire avec absorbeur à ailettes. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 33 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Figure 3.4 : Séchoir solaire avec absorbeur à ailettes 3.2.5 Utilisation des cheminées solaires La cheminée solaire est une idée simple et pratique, elle est utilisée pour améliorer l'extraction naturelle de l'air. Le rayonnement solaire entre dans la cheminée solaire à travers le vitrage pour être absorbé par une surface absorbante. L'air dans la cheminée s’échauffe et devient relativement plus léger. Il monte alors hors de la cheminée solaire entraînant une aspiration d'air dans la partie basse de la cheminée [2]. La figure 3.5 nous montre une vue de la cheminée. Figure 3.5 : Schéma de la cheminée solaire Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 34 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 3.2.6 Paramètres de fonctionnement des séchoirs solaires à convection naturelle Ils sont au nombre de trois, à savoir : Les paramètres externes : ➢ L’ensoleillent : éclairement énergétique dû au rayonnement global ; ➢ La température extérieure sèche ; ➢ La vitesse du vent. Les paramètres internes : ➢ Le type de vitrage ; ➢ La forme et la nature de l’absorbeur ; ➢ Des paramètres de position : l’inclinaison et l’orientation ; ➢ Des dimensions du dispositif ; ➢ De la section de la cheminée. Les paramètres opérationnels : ➢ La température de l’air à l’entrée du séchoir ; ➢ La température de l’air à la sortie du séchoir ; ➢ La température de l’absorbeur poreux ; ➢ La température de la vitre ; ➢ La température extérieure ; ➢ La température au niveau du produit. 3.3 Généralités sur le piment 3.3.1 Définition du piment Le terme piment (vert, jaune, orange, rouge, brun, pêche ou violet) est un nom vernaculaire désignant le fruit de cinq espèces de plantes du genre Capsicum de la famille des Solanacées et de plusieurs autres taxons. Le mot désigne plus communément le fruit de ces plantes, utilisé comme condiment ou légume. La notion de piment est généralement associée à la saveur de piquant. Ils sont de Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 35 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX plus en plus utilisés pour leurs aspects décoratifs et pour leurs propriétés médicinales [4]. Le piment est un précieux arôme dans différents mets du pays et d’ailleurs. On utilise le piment sous forme de produits transformés tels que de la poudre de piment, le jus de piment, ou la confiture de piment. Sa teneur en sels minéraux est peu élevée et correspond à peu près à celle de bien des légumes [5]. La figure 3.6 présente les différents piments frais. Figure 3.6 : Les piments frais Source : Google image 3.3.1.1 Piment dans le monde a) Production et superficie mondiale du piment Les statistiques de la FAO (Organisation des Nations Unies pour l’Alimentation et l’Agriculture) évaluent la production mondiale de piment à 21,3 millions de tonnes en 2001 pour une superficie récoltée de 1,6 million d’ha (rendement moyen 13,4 t/ha). La Chine est le plus gros producteur avec 10 millions de tonnes, suivie du Mexique (1,9 million de tonnes) et de la Turquie (1,5 million de tonnes). L’Inde apparaît pour 50000 de tonnes, on estime la production de l’Afrique tropicale à 1 million de tonnes, avec le Nigeria (715000 t sur 90000 ha) et le Ghana (270000 t sur 75000 ha) comme principaux producteurs [6]. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 36 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX b) Commerce mondial du piment Il existe un peu de commerce international de piment frais ou séché. Les exportations en provenance d’Afrique (principalement du piment séché) sont très restreintes, par exemple. L’Ethiopie exporte vers l’Europe et le MoyenOrient, le Nigeria vers le Royaume-Uni, le Sénégal vers la France. L’Ethiopie, le Malawi, la Zambie et le Zimbabwe exportent du piment (piquant) à oléorésine et du paprika (non piquant) à oléorésine comme additifs alimentaires et colorants. Du piment frais (principalement du piment antillais) est exporté de l’Ouganda et de l’Afrique de l’Ouest vers l’Europe (Paris, Londres, Bruxelles), principalement pendant les mois d’hiver [6]. 3.3.1.2 Piment au Bénin La production de piment séché est une filière prometteuse exploitée au Bénin malgré l’absence d’une infrastructure ou d’une industrie de transformation. Il est surprenant de constater que le Bénin importe des piments séchés à cause de sa production insuffisante pour assurer l’approvisionnement des marchés des grandes villes à certaines périodes de l’année, en particulier en saison sèche. Le Bénin doit importer des quantités importantes de produits maraîchers des pays de la sous-région : Burkina Faso, Ghana, Niger, Nigeria et Togo [6]. Le Bénin a ciblé trois (03) communes à forte production de piment à savoir : Ouaké, Adjohoun et Bopa. Sa production annuelle en 2017 est estimée à 87.777 tonnes (FAOSTAT 2019) [7]. 3.3.1.3 Composition du piment Au Bénin, la filière piment est l’une des plus intéressantes sur le plan socioéconomique [8]. Le piment est riche en vitamine C (140 mg pour 100 g). Sa teneur en sels minéraux est peu élevée et correspond à peu près à celle de bien des légumes. Sa composition pour 100 g de piment frais s’établit dans le tableau 3.1 [5] comme suit : Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 37 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Tableau 3.1 : Composition du piment Substances actives Quantités Protides 1,2 g Lipides 0,3 g Glucides 4,1 g Calcium 10 mg Magnésium 12 mg Vitamine C 140 mg Vitamine A 100 𝜇g 3.3.2 Généralités sur le séchage 3.3.2.1 Définition du séchage Sécher un produit consiste à extraire une grande partie de l'eau qu'il contient jusqu’à le porter à un état jugé suffisamment sec de façon à lui permettre sa bonne préservation. Le séchage permet donc, de réduire, voire supprimer les pertes de récoltes par dégradation, ainsi, d’atteindre une autonomie dans le temps pour les produits saisonniers comme les piments. Les objectifs visés à travers le séchage sont : 1) Faire des réserves afin de commercialiser le produit durant les pénuries et d’étaler la consommation du produit. 2) Transformer des produits non vendus. 3) Transporter et commercialiser plus facilement. Cependant, cette opération s’accompagne toujours de modifications de goût, d’aspect et de perte de qualité nutritionnelle du produit ou d’hygiène. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 38 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 3.3.2.2 Les trois phases de séchage Quelques soit le mode de séchage, le produit humide passe par trois phases de séchage. ▪ La période de mise en température [AB] Elle est souvent très courte et se caractérise par une vitesse de séchage croissante et correspond à la montée en température du produit jusqu’à une température d’équilibre. Lorsque le produit reçoit autant de chaleur de l'air qu'il doit en fournir à l'eau, il est alors en phase de sa vaporisation. Cette température d'équilibre n’est pas atteinte de suite puisque le produit avait au départ du séchage une température plus basse, et une inertie thermique relativement importante. La vitesse de séchage sera croissante puisque l'échange d'eau entre le produit et l'air sera d'autant plus efficace que le produit sera réchauffé. ▪ La période de vitesse de séchage constante [BC] Elle correspond à l’évaporation de l’eau libre en surface de produit, sans cesse renouvelée par de l'eau venant de l'intérieur du produit (en partie similaire au phénomène de transpiration). La température du produit reste constante. ▪ Phases de ralentissement du séchage [CD] Elle correspond à l’évaporation de l’eau liée. L'eau libre, qui migrait de l'intérieur vers l'extérieur du produit pour être alors transformée en vapeur d'eau, a complètement disparu en fin de phase II. Il ne reste plus dans le produit que de l'eau liée, plus accrochée au produit. L'eau ne s'évapore plus à la surface du produit mais à l'intérieur. Un front d'évaporation s'enfonce vers le cœur du produit. La vapeur d'eau est ensuite évacuée en surface par l'air. Plus le front s'éloigne de la surface extérieure du produit, plus le transfert d'eau est difficile. A ce stade la température du produit augmente et tend vers celle de l’air à l’entrée si la température et le débit restent les même qu’avant [2]. La figure 3.7 nous montre l’évolution de séchage. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 39 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Figure 3.7 : Courbe de séchage 3.3.2.3 Mécanisme de séchage Pour sécher un produit, il suffit de le ventiler par de l’air suffisamment chaud et sec. Un échange de chaleur et d’humidité se produit entre cet air et le produit humide. L'air chaud transmet une partie de sa chaleur au produit qui développe une pression partielle en eau à sa surface supérieure à la pression partielle de l'eau dans l'air utilisé pour le séchage. Cette différence de pression entraîne un transfert de matière de la surface du solide vers l’air de séchage. Il existe donc deux facteurs importants pour contrôler les processus de séchage : 1) Le transfert de chaleur pour fournir la chaleur latente de vaporisation nécessaire ; 2) Le mouvement de l'eau ou de la vapeur d'eau à travers le produit humide pour l’extraire des produits. Un produit humide peut se représenter schématiquement comme suit. Le solide a un film d'eau adhérant à sa surface externe par des forces superficielles [2]. La figure 3.8 présente la forme d’un produit humide. Figure 3.8 : Présentation schématique d’un produit humide Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 40 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Au contact de l'air chaud, l'eau de la surface externe du produit va être évacuée sous l'effet du gradient d'humidité entre l'air et le produit. L'eau osmotique va migrer à l’état liquide de l'intérieur du grain vers cette périphérie séchée par différence de pression osmotique. Au cours de cette migration, des poches d’air apparaissent pour remplacer les pertes en eau. Au cours du séchage, la diffusion de cellule à cellule sera de plus en plus freinée par les cellules qui auront tendance à retenir leur eau. Les derniers points d'humidité seront donc plus difficiles à retirer que les premiers. L’eau liquide sera entièrement évaporée à l’exception de l’eau fortement retenue. Le produit rentre en équilibre hygrométrique avec son environnement ; ce qui correspond à la fin du séchage. Bien sécher, c'est pouvoir maîtriser trois paramètres fondamentaux : ➢ L'énergie thermique apportée qui chauffe le produit et provoque la migration de l'eau vers la surface et sa transformation en vapeur d'eau ; ➢ La capacité de l'air environnant (appelé aussi air d'entraînement) à absorber la vapeur d'eau dégagée par le produit. Cette capacité dépend du pourcentage de vapeur d'eau déjà contenue dans l'air avant son arrivée dans le séchoir et de la température à laquelle il a été porté ; ➢ La vitesse de cet air au niveau du produit qui, surtout en début de séchage, doit être élevée (jusqu'à une certaine limite) de manière à accélérer l'entraînement de la vapeur d'eau. Il faut pouvoir sécher suffisamment rapidement (pour éviter le pourrissement du produit) mais pas trop vite (une croûte risque alors de se former en surface) à trop haute température (le produit se dénature, noircit). Soit une masse Mh de matériau humide contenant une masse Me d’eau et une masse Ms de la matière sèche [2]. La formule III-1 représente la masse d’un matériau humide. Mh = Me+Ms III-1 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 41 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 3.3.2.4 Teneur en eau du produit à sécher (X) La teneur en eau d’un produit exprime le rapport de la masse d’eau contenue dans le produit par rapport à la masse de la matière sèche ou humide. L’évolution de l’humidité absolue du produit au cours du séchage s’exprime donc par [9]. ✓ Base sèche : La formule III-2 représente l’humidité absolue en base sèche. X(t) = 𝑀ℎ(𝑡)−𝑀𝑠 𝑀𝑠 𝑀𝑒 = 𝑀𝑠 III-2 Avec : X(t) : teneur en eau à un instant t quelconque (kgeau/kgms) Mh(t) : masse du produit humide (kg) à un instant t Ms : masse de matière sèche (kg) La teneur en eau initiale du produit s’exprime par la formule III-3. X(t=0)= 𝑀𝑖−𝑀𝑠 𝑀𝑠 III-3 La teneur en eau d’équilibre qui représente l’humidité absolue du produit en fin de séchage s’exprime quant à elle par la formule III-4. Xéq= 𝑀𝑓−𝑀𝑠 𝑀𝑠 III-4 Avec : Mi : la masse initiale de produit avant séchage (kg) Mf : la masse finale de produit en fin de séchage (kg). ✓ Base humide La formule III-5 est l’humidité absolue en base humide. X(t)= 𝑀𝑡 𝑀ℎ III-5 Avec : Mt : masse du produit humide à l’instant t (kg) Mh : masse initiale de la matière humide (kg). Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 42 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 3.3.2.5 Avantages et inconvénients du séchage Le séchage a pour avantage : • D’alléger le produit ; • De permettre surtout sa conservation par diminution de l’activité de l’eau ; • La simplicité de la méthode avec généralement un bon rendement ; • Une durée de conservation des aliments déshydratés qui peut être de plusieurs mois ; • La désactivation des enzymes responsables de la dégradation des aliments ; • L’inhibition de la croissance des micro-organismes grâce à la réduction de l’activité d’eau ; • Sa capacité à être utilisée à des fins commerciales permettant de limiter les pertes de récoltes ; • La diminution des coûts financiers et environnementaux liés au transport des marchandises en raison de la réduction massique. En revanche, il a pour inconvénient : • Modification du produit dans sa forme, sa texture, son goût, parfois dans ses qualités ; • pertes d’arômes, de vitamines et de pigments ; • pertes de constituants volatils et la modification de la répartition de l'humidité dans le produit. En général, le séchage a globalement moins d’inconvénients que d'autres procédés de conservation (appertisation, congélation ou traitement aseptique). 3.3.2.6 Différents modes de séchage On rencontre une grande diversité dans les modes de séchage [10] : a) Séchage par conduction : le produit est mis en contact avec des surfaces chaudes. Exemples : le séchage de pommes de terre en flocons, pâte à papier. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 43 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX b) Séchage par convection : on envoie sur le produit à sécher un courant gazeux chaud qui fournit la chaleur nécessaire à l'évaporation du liquide et entraîne la vapeur formée. Exemples : le séchage de plantes aromatiques, de fruits, de grains, de boues d'épuration, de céramiques. c) Séchage par infra-rouges : un rayonnement infra-rouge est appliqué sur le produit. Exemples : le séchage industriel des vernis et des peintures, du bois, des papiers, des pellicules photographiques, des cuirs, des textiles, des pâtes alimentaires ; la dessiccation des légumes, des fruits, … d) Séchage par micro-ondes : Le séchage est l’une des plus anciennes méthodes de conservation des aliments qui peut être définie comme un transfert simultané de masse et de chaleur dans laquelle l’activité de l’eau d’une denrée alimentaire est abaissée par l’élimination d’eau. Exemples : séchage d’encre, séchage de peintures, séchage d’adhésifs, séchage sous vide de produits pharmaceutiques, … e) Séchage solaire : l'énergie solaire est utilisée pour sécher le produit, cela nécessite un ensoleillement suffisant. Exemples : séchage de piments, de plantes médicinales et aromatiques, cacao, café. f) Séchage par atomisation : un liquide ou une suspension est dispersée sous forme de fines gouttelettes dans un courant d'air chaud Exemples : fabrication du lait en poudre, d'engrais. 3.3.2.7 Processus de transfert de chaleur et de matière Le séchage est un procédé complexe où interviennent des phénomènes de transferts de chaleur et de matière. La génération de la vapeur d’eau peut avoir lieu au sein de la matière ou à sa surface d’échange. Le transfert de matière du volume du corps vers sa surface d’échange a ainsi lieu en phase liquide ou/ et en phase vapeur. Le changement de phase nécessite un apport calorifique Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 44 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX extérieur compensant principalement la chaleur nécessaire à la vaporisation [11]. Il y a quatre processus dans le séchage : 1. un transfert de chaleur du milieu extérieur vers la surface d’échange ; 2. un transfert de chaleur au sein du corps ; 3. un transfert de la matière liquide et/ou vapeur, du corps vers sa surface d’échange ; 4. puis le transport de l’eau sous forme vapeur vers le milieu extérieur. Pour faciliter la compréhension de ces processus, certains auteurs les classent en deux catégories : transfert externe entre le milieu extérieur et la surface d’échange et transfert interne entre la surface d’échange et le cœur du produit. Il existe trois modes essentiels de transferts de chaleur : a) La conduction : Elle est un phénomène de diffusion qui permet donc à la chaleur de se propager à l’intérieur d’un corps solide. La conduction de la chaleur n’est pas possible dans le vide puisqu’il n’y a pas de support moléculaire pour cela [13]. La formule III-6 est la quantité de chaleur propagée par conduction. dQ = m.CdT III-6 Avec dQ en Joule, m en kg, dT en Kelvin et où C désigne la chaleur massique du solide en J.kg-1.K-1 b) Le rayonnement : Il correspond à un flux d’ondes électromagnétiques émises par tout corps, quelle que soit sa température. Le rayonnement n’intervient que dans les milieux transparents (gaz, verre, vide) ou semiopaque (gaz + fumées de CO2, gaz + vapeur d’eau) [13]. La formule III-7 est le flux d’onde électromagnétique. 𝜆 Φ = ∫𝜈 𝜙𝜆𝑑𝜆 III-7 Avec Φ en Watt, le flux monochromatique Φ𝜆 (W.m-1) caractérisant la contribution de chaque longueur d’onde. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 45 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX c) La convection : Dans la convection, la chaleur se sert du fluide comme véhicule pour se déplacer. On n’a deux types de transferts convectifs : • La convection forcée dans laquelle l’écoulement du fluide est forcé par un dispositif mécanique quelconque (pompe ou gravité pour un liquide, ventilateur pour de l’air). • La convection naturelle : Lorsqu’il existe une différence de température entre deux points d’un fluide, le fluide chaud, qui aura une masse volumique plus faible que le fluide froid aura tendance à monter sous l’effet de la poussée d’Archimède. Il y aura ainsi circulation naturelle du fluide sous l’effet de la chaleur qui, par ailleurs, sera transportée avec lui [13]. La formule III-8 représente le flux de chaleur. Φ = ℎ𝑆 (𝑇𝑝 − 𝑇𝑜) III-8 Où Φ en Watt, S en m2, T en Kelvin et où h désigne le coefficient d’échange entre la paroi et le fluide (en W.m-2 .K-1). La figure 3.9 [12] présente les niveaux de température et d’humidité générant des flux de chaleur et de matière lors d’un séchage par convection d’air : Figure 3.9 : Schéma traduisant les niveaux de température et d’humidité générant des flux de chaleur et de matière lors d’un séchage par convection d’air 3.3.3.1 Séchoirs solaires Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 46 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Pendant la saison sèche, le séchage au soleil est généralement suffisant pour sécher le produit. La méthode la plus simple et la moins chère est de déposer la récolte sur des nattes au soleil. Cependant, la poussière et la saleté sont soufflées sur la récolte. Un séchoir solaire permet d’éviter ces problèmes. La figure 3.10 [14] nous montre le séchage traditionnel à l’air libre. , Figure 3.10 : Dispositif de séchage traditionnel à l’air libre 3.3.3.2 Définition Le séchage solaire est souvent différencié du séchage à l’air libre par l'utilisation d'équipements (cabinet de séchage, capteur solaire …) pour capter le rayonnement solaire afin d'exploiter l'énergie reçu pour le séchage. Les séchoirs solaires sont généralement classés en deux grandes catégories : les séchoirs passifs (convection naturelle) et les séchoirs actifs (convection forcée). Sous chaque catégorie, quatre familles de séchoirs solaires sont identifiées en fonction de la façon dont l’énergie du rayonnement solaire arrive au produit à sécher, à savoir, les séchoirs solaires directs, indirects, mixtes et hybride. 3.3.3.3 Séchoirs solaires directs Par définition, les rayons du soleil frappent directement dans ces séchoirs. Ils sont conçus de façon à laisser pénétrer le rayonnement solaire directement dans l’armoire de séchage où il est converti en chaleur par le produit à sécher lui-même et les diverses parois qu’il rencontre. Une circulation d'air se fait à travers l'appareil, par tirage naturel dû au réchauffement (effet cheminée) ou Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 47 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX par action du vent sur les ouvertures, mais rarement à l'aide d'un ventilateur, du fait de la rusticité des modèles. 1) Principe de fonctionnement Les rayons solaires frappent directement les produits. Le séchoir solaire direct se compose d'une seule pièce qui fait office à la fois de chambre de séchage et de collecteur solaire. Le fond de la chambre de séchage est peint en noir pour augmenter la capacité d'absorption de chaleur, une feuille de plastique ou polyéthylène transparent sert généralement de toit mais on peut également utiliser d'autres matériaux plus chers comme le verre ou les plastiques spéciaux (polyéthylènes agricoles). 2) Avantages et inconvénients du séchoir solaire direct a. Avantages • Les produits sont mieux protégés contre les poussières, des mouches et autres insectes, et la pluie par rapport au séchage traditionnel. • Pas besoin de main-d'œuvre qualifié. • Grandes possibilités de conception. b. Inconvénients • Dégradation de la qualité par exposition direct au soleil, destruction de la vitamine A et C, flétrissement, décoloration. • Fragilité des matières en polyéthylène qu'il faut changer régulièrement. • Température relativement élevée dans le séchoir qui contribue avec l'exposition au soleil à la destruction des nutriments. La figure 3.11 [2] représente la vue en face d’un séchoir solaire direct. Figure 3.11 : Séchoirs solaires directs Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 48 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 3.3.3.4 Séchoirs solaires indirects Les produits à sécher ne sont pas exposés directement au rayonnement solaire. Ils sont disposés sur des claies à l’intérieur d’une enceinte ou d’un local en rapport avec l’importance des quantités à sécher. L'air neuf est admis dans l'enceinte de séchage après passage dans des capteurs à air ou autre préchauffeur qui le réchauffent en fonction du débit utilisé. 1) Principe de fonctionnement Le séchoir solaire indirect se compose de deux parties : un collecteur qui convertit le rayonnement solaire en chaleur, une chambre de séchage qui contient le produit et une cheminée (figure II.9). L'air pénètre dans le collecteur ; il est chauffé, sa température augmente. L'air chaud monte par convection naturelle jusqu'à la chambre de séchage. La durée de séchage est très variable selon les conditions climatiques. 2) Avantages et inconvénients du séchoir solaire indirect a) Avantages • Le produit n'est pas exposé directement au soleil. Il conserve mieux sa couleur et sa valeur nutritionnelle (notamment les vitamines A et C). • Possibilité de construire ce type des séchoirs localement, avec un coût réduit. • Leur fonctionnement n'exige pas une énergie électrique ou des combustibles fossiles. b) Inconvénients • Rapidité du séchage très variable suivant les conditions climatiques et la conception du séchoir. • Fragilité des matières en polyéthylène qu'il faut changer régulièrement. • Séchoir plus cher que le séchoir solaire direct. La figure 3.12 [2] nous montre le séchoir solaire indirect. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 49 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Figure 3.12 : Séchoirs solaires indirects 3.3.3.5 Séchoirs solaires mixtes Dans ces séchoirs, la chaleur nécessaire au séchage est fournie par l'action combinée du rayonnement solaire frappant directement les produits et de l'air préchauffé dans des capteurs. Les transferts de chaleur et de vapeur d'eau y sont complexes et assez mal connus. La figure 3.13 [2] nous montre le séchoir solaire mixte. Figure 3.13 : Séchoir solaire mixte 3.3.3.6 Séchoirs solaires hybrides Il existe aussi des séchoirs hybrides qui utilisent, en plus de l'énergie solaire une autre source énergétique consommatrice de réserves fossiles ou de courant électrique pour suppléer au chauffage et/ou à la ventilation. Ces types de séchoirs sont souvent utilisés pour des produits qui ne tolèrent pas des températures en dessous d’un certain seuil ou une humidité de l’air trop importante. La figure 3.14 [14] nous présente le séchoir solaire hybride. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 50 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Figure 3.14 : Séchoir solaire hybride 3.3.4 Intégration du milieu poreux en gravier (Absorbeur poreux) 3.3.4.1 Objectif L’objectif est de permettre la diffusion de la chaleur à +2°C de la température ambiante dans le séchoir après le coucher du soleil durant quelques heures. Ce milieu poreux est placé en dessous de claie. L'air chauffé par l'absorbeur s'écoule d’abord vers le milieu poreux et réchauffe le gravier avant d’atteindre la claie de séchage et le produit à sécher. 3.3.4.2 Importance du milieu poreux en gravier Les systèmes de séchages basés sur l'énergie solaire en tant que ressource énergétique sont de nature intermittente. Pendant la nuit, le rayonnement solaire disparaît, entraînant une diminution de la température d'air de séchage et donc un prolongement du temps de séchage plus ou moins long selon la nature du produit à sécher. Une unité de stockage thermique pourrait être un composant clé pour stocker une partie de l'énergie thermique excédentaire et l’utiliser chaque fois que cela est nécessaire. Cela réduira les effets intermittents et améliorera l'efficacité des systèmes tels que les séchoirs solaires [2]. Le tableau 3.2 [3] présente les propriétés thermo-physiques du gravier. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 51 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Tableau 3.2 : Propriétés thermo-physique du gravier Conductivité thermique(λ) (W/m.K) Capacité spécifique Masse volumique (Cp) (J/kg.K) (ρ) (kg/m3) 2 1000 1700 3.3.5 Conclusion partielle Les séchoirs solaires sont destinés à sécher les produits à basse température et existent sous plusieurs technologies. Leurs performances dépendent essentiellement de la capacité de captation et de transmission de l’énergie solaire du capteur (élément fondamental de ces systèmes) au fluide caloporteur (air). Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 52 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX CHAPITRE 4 : Plan de réalisation, de Montage, description des composants électriques-électroniques et expérimentation 3.4.1 Plan de réalisation et de montage Dans ce chapitre, il est question de montrer le déroulement des tâches ayant conduit à la réalisation et au montage du séchoir solaire direct. Elle présente : ➢ Fabrication du caisson en bois avec l’entrée d’air ; ➢ Réalisation de l’absorbeur ou plaque noire ; ➢ Fabrication du support en bois ; ➢ Fixation et pose (isolant – feuille en aluminium – la claie – le lit thermique) ; ➢ Pose de la vitre avec la sortie d’air (cheminée), épaisseur 5mm. 3.4.1.1 Caisson Réaliser avec du bois blanc qui serve du support pour la feuille en aluminium, la plaque noire ou l’absorbeur, le lit thermique (milieu poreux) et la claie avec une profondeur de 0.3m. Il doit résister sans dommage aux agressions des conditions extérieures, aux contraintes intérieures et aux chocs éventuels lors du transport et du montage. Il doit donc être solide, tout en étant moins lourd. Il peut être fabriqué en bois, mais sa tenue dans le temps est discutable ; Plastique, fibre de verre ; Aluminium ou acier. Dimensions du caisson Le séchoir mesure extérieurement 1m de longueur, 0,5m de largeur et les hauteurs avant (sud) et arrière (nord) sont respectivement de 0,21m et 0,3m. Pour obtenir une pente de 15 degrés, la hauteur du bois nord sera de 0.3m et les bois est et ouest auront 0,55m de largeur extérieure. Les dimensions du caisson sont données dans le tableau 3.3. Tableau 3.3 : Récapitulatifs des dimensions Longueur Largeur 1m 0,5m Hauteur avant (côté sud) 0,3m Hauteur arrière (côté nord) 0,21m Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 Supports 0,5m 53 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Figure 3.16 : Le caisson Source : AKPOLI D. Regis à 16h 02mn le 15 Juin 2020 3.4.1.2 Isolant thermique En plus de la couverture transparente réduisant les pertes thermiques par effet de serre, une isolation très soignée constituée de matières mauvaises conductrices de chaleur à l’arrière et sur les côtés s’avère nécessaire. Le polystyrène est un isolant thermique utilisé afin de minimiser les pertes thermiques au niveau du séchoir solaire, il a pour épaisseur 15mm. La photo 3.1 présente le polystyrène. Polystyrène 15 mm Photo 3. 1 : Polystyrène au fond et sur les côtés du séchoir solaire Source : OLAOGOU A. Saïd à 14h 10mn le 17 Juin 2020 3.4.1.3 Feuille en aluminium Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 54 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Choisir pour sa capacité à réfléchir la lumière. Elle a pour épaisseur 0,02mm. Figure 3.17 : Feuille en aluminium Source : Internet 3.4.1.4 Absorbeur ou plaque noire Dans tout séchoir solaire, l’absorbeur joue le rôle principal. Il est l’un des éléments très importants du capteur, parfois appelé organe central ou cœur du séchoir. En effet, c’est lui qui capte le rayonnement solaire et le transforme en chaleur. Tout en étant un bon conducteur de chaleur, il doit avoir une bonne capacité d’absorption et être très peu émettrice. Le choix du matériau et le mode de construction ont une grande influence sur le fonctionnement du capteur. Il a pour longueur 0,95m, largeur 0,66m, et pour épaisseur 0,002m. La figure 3.18 nous montre la vue en face de l’absorbeur. Figure 3.18 : Absorbeur Source : AKPOLI D. Regis à 17h 10mn 3.4.1.5 Couverture transparente ou la vitre Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 55 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX La couverture joue un rôle important : elle permet de faire passer un maximum d'irradiation sur l'absorbeur. Elle peut être en verre ou en plastique transparent. Elle intervient au niveau des échanges tels que : ➢ Les échanges convectifs dont l’importance est fonction de l’épaisseur de la lame d’air entre l’espace couverture-absorbeur. ➢ Les échanges radiatifs par la création de l’effet de serre, c'est-à-dire bonne transparence au rayonnement solaire et faible transmission du rayonnement infrarouge réémis par l’absorbeur. La couverture doit présenter une bonne résistance aux chocs, aux brusques variations de températures ainsi qu’aux températures élevées. 3.4.1.6 Claie Les produits à sécher sont disposés sur des claies directement au soleil. Elles ont pour longueur 0,48m et largeur 0,25m chacune. La photo 3,2 nous montre la vue en face de la claie. Photo 3. 2 : La claie Source : OLAOGOU A. Saïd à 09h 50mn le 20 Juin 2020 3.4.1.7 Lit thermique (milieu poreux en gravier) Les graviers utilisés comme milieu poreux sont disposés dans le séchoir solaire précisément sur l’absorbeur afin de stocker l’énergie solaire emmagasinée dans la journée. Ils restitueront la chaleur lorsque la température extérieure chutera. Cela permet de poursuivre le séchage une partie de la nuit. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 56 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 3.4.2 Description des composants électriques et électroniques 3.4.2.1 Carte Arduino Uno Une carte Arduino est une petite carte électronique équipée d'un microcontrôleur. Le microcontrôleur permet, à partir d'événements détectés par des capteurs, de programmer et commander des actionneurs ; la carte Arduino est donc une interface programmable. La carte Arduino la plus utilisée est la carte Arduino Uno, son faible coût en fait un allié intéressant. La photo 3.3 présente la carte arduino. Photo 3. 3 : Carte Arduino Uno Source : OLAOGOU A. Saïd à 12h le 17 Juin 2020 3.4.2.2 Capteur de température et d’humidité DHT11 Le capteur DHT11 est capable de mesure des températures de 0° à 55°C avec une précision de +/-2°C et des taux d’humidité relative de 20 % à 80 % avec une précision de +/-5%. La photo 3.4 nous montre le capteur DHT11. Photo 3. 4 : Capteur DHT11 Source : OLAOGOU A. Saïd à 12h 15mn le 1 Juin 2020 3.4.2.3 Capteur de température LM35DZ Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 57 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Le capteur LM35DZ est capable de mesure des températures allant -55°C à +125°C avec une précision de +/-2°C ; câbler avec un condensateur (100mF) cent micro Farad. La photo 3.5 nous montre le capteur LM35DZ. Photo 3. 5 : Capteur LM35DZ Source : AKPOLI D. Regis à 14h 1 Juin 2020 3.4.2.4 Carte Bluetooth La carte Bluetooth a pour rôle d’assurer la communication entre la carte Arduino et un Smartphone afin de récupérer à distance les températures lues par les captures de températures à l’aide de l’application Serial Bluetooth Terminal. La photo 3.6 présente la simulation du câblage. Carte Bluetooth Condensateur Photo 3. 6 : La simulation du câblage sur une plaquette Source : OLAOGOU A. Saïd à 15h 10mn La figure 3.19 représente le schéma du circuit électrique réalisé sue Xrelais. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 58 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Figure 3.19 : Le schéma du circuit électrique réalisé sur Xrelais Source : AKPOLI D. Regis à 14h 50mn Le tableau 3.4 récapitule les composants utilisés. Tableau 3.4 : Récapitulatifs des composants N° Composants 1 Capteur DHT11 Nombres 06 Caractéristiques Tension : 3V-5V, Température : 0 à +55 Humidité : 20% à 80% 2 Capteur LM35DZ 04 Tension : 3V-5V, Température : -55°C à +125°C 3 Carte Arduino Uno 01 Tension : 5 à 9V Entrée analogique:A0 à A5 Entrée digitale : D1 à D13 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 59 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 4 Carte Bluetooth 01 Tension : 5V 5 Condensateur 04 Capacité : 100nF - 250V 6 Pile plate 03 Tension : 9V 7 Plaquette de câblage 01 électronique - 8 Boite de dérivation 01 - 9 Cordon 25 - 3.4.2.5 Principe de fonctionnement du séchoir solaire direct Dans ce type de séchage, le rayonnement solaire passe par la vitre transparente et est absorbé par les surfaces intérieures noircies et le produit disposé à l’intérieur sur la claie de séchage. Une partie de ce rayonnement solaire est réfléchi mais ne peut pas ressortir aisément par la vitre transparente. Au fur et à mesure que le rayonnement solaire pénètre dans le séchoir, la chaleur augmentera. La température intérieure s’élèvera jusqu’à un degré maximum qui dépendra en partie de la nature isolante des matériaux utilisés et des trous à l’entrée. La température de l’air augmentant celui-ci se dilate, et finit par sortir par la cheminée c’est-à-dire mouvement de l’air chaud vers le haut (sortie de l’air). Le mouvement de l’air chaud vers le haut crée un vide partiel qui induit l’air frais à pénétrer par les trous à gauche du séchoir. En se mouvant ainsi de la gauche vers la droite (le haut) l’air chaud absorbe, à son passage près des surfaces poreuses de produit, les vapeurs d’eau qui s’en échappent [15]. La photo 3.7 nous montre l’ensemble du dispositif réalisé. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 60 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Photo 3.7 : Vue de l’ensemble de la conception et la réalisation du séchoir Solaire direct Source : OLAOGOU A. Saïd à 15h le 18 Juin 2020 3.4.3 Test réalisé Afin de tester le séchoir solaire direct réalisé, nous avons procédé au séchage du piment. Le résultat était la détermination de la variation de la masse du produit pendant le temps de séchage. Nous avions réalisé le séchage du piment en deux expériences. La photo 3.8 nous montre le piment à sécher. Photo 3.8 : le piment Source : OLAOGOU A. Said à 10h 22 Juin 2020 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 61 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Pour obtenir un séchage uniforme en fin d’opération, une bonne préparation du produit avant le procédé est quasiment nécessaire. En effet, les étapes et les mesures suivantes ont été prises en considération : • Achat d’un piment frais ; • Lavage de tout le piment ; • Enlèvement des déchets. Après préparation, les piments ont été déposés sur une claie de dimension 0,48×0,25m suivant la photo 3.9. La claie Photo 3.9 : le piment étalé sur la claie Source : OLAOGOU A. Saïd à 09h 25mn 23 Juin 2020 ❖ Produit séché En fin de séchage et après un temps nécessaire pour toute l’opération (14h pour la première expérience et 13 pour la seconde), nous avons obtenu du piment séché avec une masse humide finale Mhf très inférieure à la masse humide initiale Mh0 et avec une même couleur presque semblable la couleur initiale. La photo 3.10 présente le produit séché. Photo 3.10 : Piment séché Source : OLAOGOU A. Saïd à 13h 24 Juin 2020 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 62 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 3.4.3.1 Mode opératoire Avant le séchage, nous avions pesé sa masse au début et à la fin de l’expérience à l’aide d’une balance numérique et pour suivre le séchage, nous relevons les températures et l’humidité à chaque une heure. Les positions des températures et humidités sont les suivants : • Température vitre ; • Température air entrant ; • Température air sortant ; • Température extérieure ; • Humidité extérieur ; • Température produit ; • Humidité produit ; • Température absorbeur poreux. La photo 3.10 présente la balance numérique. Photo 3.11 : La balance numérique Source : OLAOGOU A. Said à 09h 10mn 23 Juin 2020 3.4.3.2 Expériences réalisées • Première expérience Il s’agit du séchage du piment déposé dans le séchoir solaire direct réalisé. La masse initiale du produit est Mh0 = 450 g et la teneur en eau initiale est X0 = 5,6666 g d’eau/g de matière sèche. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 63 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX L’essai a eu lieu le 23 et 24 juin 2020, le séchage du produit a duré pour le premier jour 11h et pour le second jour 03h. Le tableau 3.5 présente les données de l’expérience. Tableau 3.5 : Données de l’expérience EXPERIENCE 1 Jours Date Début Fin/arrêt Durée 1er jour 23/06/2020 09h 20h 11h 2ème jour 24/0602020 08h 11h 03h Nous avions commencé à 09h du matin, l’opération a duré 11h sans que l’on arrive à l’équilibre Xéq. A la fin de journée après 20h nous étions obligés d’arrêter l’expérience. Le produit a été mis dans un endroit sensiblement sec la nuit du 23 Juin au 24 Juin 2020. Le jour suivant, on a continué l’expérience à partir de 09h de matin jusqu’à atteindre la nouvelle masse humide Mhf aux environs de 11h. La nouvelle masse humide finale est Mhf=30.7 g. • Détermination de la masse sèche D’après la formule III-1, on a : Ms= Mhf - Me avec Me=%H×Mhf Ms= Mhf×(1 - %H) Ms= 28,551 g • Détermination de l’humidité absolue en base sèche D’après la formule III-4, on a : Xéq= 𝑀𝑓−𝑀𝑠 𝑀𝑠 avec Mf = Mhf Xéq= 0.0753 geau/gms • Courbes de séchage Lors de l’opération de séchage, il se produit un transfert couplé de masse et de chaleur. Ce qui fait que l’air à sa sortie à une température sèche diminué. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 64 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX De son côté le produit voit diminuer son humidité relative et croître sa température sèche. Pour illustrer ces mouvements de transfert, il existe plusieurs courbes caractéristiques dites "courbes des séchage". Les graphes 3.1, 3.2 et 3.3 montrent l’évolution des paramètres du séchage. Graphe 3. 1 : Evolution des températures d’entrée et de sortie du séchoir solaire Source : AKPOLI D. Regis à 13h 10 Les courbes des températures d’entrée et de sortie croisent au début du séchage à 09h et atteignent respectivement leurs valeurs maximales à 15h et 13h. L’humidité influence sur la performance du séchoir solaire, plus elle est faible plus nous avons un bon rendement (courbe 3.2). Graphe 3. 2 : Evolution d’humidité extérieure et produit du séchoir solaire Source : OLAOGOU A. Said à 13h 40mn Les courbes d’humidité extérieure et produit décroisent rapidement à 09h au début du séchage et atteignent respectivement les valeurs minimales à 10h et à 11h du 24 juin 2020. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 65 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Graphe 3. 3 : Evolution des températures extérieure, vitre, absorbeur poreux et produit du séchoir solaire Source : OLAOGOU A. Saïd à 14h 35mn Au début de l’expérience à 09h, les courbes des températures à l’extérieure, de la vitre, de l’absorbeur poreux et du produit croisent rapidement et atteignent respectivement leurs valeurs maximales à 12h, 15h, 11h et 11h. • Deuxième expérience La masse initiale du produit, cette fois-ci, est Mh0=750g et la teneur en eau initiale est X0=4,5555 g d’eau/g de masse sèche. Le séchage du produit a duré pendant deux journées. (Tableau 3.6) EXPERIENCE 2 Date Début 1er jour 26/06/2020 09h 18h 10h 2ème jour 27/06/2020 10h 13h 03h Jours Fin/Arrêt Durée Nous avions commencé à 08h du matin, l’opération a duré 10h sans que l’on arrive à l’équilibre Xéq. A la fin de journée après 18h nous étions obligés d’arrêter l’expérience à cause des conditions météorologiques. Le produit a été mis dans un endroit sensiblement sec la nuit du 26 Juin au 27 Juin 2020. Le jour suivant, on a continué l’expérience à partir de 10h de matin jusqu’à atteindre la nouvelle masse humide Mhf aux environs de 13h. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 66 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX La nouvelle masse humide finale est Mhf=53.8 g. • Détermination de la masse sèche Ms= Mhf×(1 - %H) Ms= 44,1698 g • Détermination de l’humidité absolue en base sèche Xéq= 𝑀𝑓−𝑀𝑠 𝑀𝑠 avec Mf = Mhf Xéq=0,218 geau/gms • Courbes de séchage Lors de séchage, on constate une variation des températures et humidités. Les graphes 3.4 ; 3.5 et 3.6 présentent l’évolution des paramètres du séchage. Graphe 3.4 : Evolution des températures d’entrée et sortie du séchoir solaire Source : AKPOLI D. Regis à 16h Les courbes des températures d’entrée et de sortie croisent au début du séchage à 08h et atteignent leurs valeurs maximales à 15h. L’humidité influence sur la performance du séchoir solaire, plus elle est faible plus nous avons un bon rendement (courbe 3.5). Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 67 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Graphe 3. 5 : Evolution d’humidité extérieure et produit du séchoir solaire Source : OLAOGOU A. Saïd à 17h Les courbes d’humidité extérieure et produit décroisent rapidement à 08h au début du séchage et atteignent respectivement les valeurs minimales à 15h du 26 juin 2020 et à 12h du 27 juin 2020. Graphe 3. 6 : Evolution des températures extérieure, vitre, absorbeur poreux et produit du séchoir solaire Source : AKPOLI D. Regis à 17h 50mn Au début de l’expérience à 09h, les courbes des températures à l’extérieure, de la vitre, de l’absorbeur poreux et du produit croisent rapidement et Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 68 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX atteignent respectivement leurs valeurs maximales à 13h, 13h du 26 juin 2020 et à 12h, 12h du 27 juin 2020. 3.4.3.3 Recommandations pour l’entretien et protection d’un séchoir solaire direct Le principal problème lié à l’utilisation de tel système est la pluie. Pour les séchoirs solaires directs, la diminution de la température dans le séchoir entraine la formation de condensation et l’arrêt de la circulation de l’air. Quand le soleil réapparaît, l’évaporation ne reprend que lorsque l’eau accumulée s’évapore. Le temps de séchage s’allonge, ce qui expose le produit au risque de moisissures. Une solution efficace consiste à fabriquer des protections de chaume que l’on place sur le collecteur dès les premiers signes de pluie. Ce système offre également une bonne protection contre la diminution de température en isolant le collecteur. Recommandations ➢ Nettoyer périodiquement la vitre pour maintenir son facteur solaire ; ➢ Vérifier l’étanchéité entre la vitre et le coffre ; ➢ Nettoyer périodiquement la claie après la vidange des denrées ; ➢ Vérifier le circuit électrique et les composants. 3.4.3.3 Expérimentation L’expérimentation s’est déroulée dans des conditions extérieures dans lesquelles les données météorologiques sont généralement incontrôlables. Le test de performance était limité uniquement à la détermination des : ➢ Température et l’humidité extérieure du séchoir solaire ; ➢ Température et l’humidité du produit dans le séchoir solaire ; ➢ Température à l’entrée et à la sortie de l’air du séchoir solaire ; ➢ Température au niveau de la vitre et de l’absorbeur poreux. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 69 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX La figure 3.19 Interface de récupération de l’application Serial Bluetooth terminal. Figure 3.19 : Interface de récupération de l’application Serial Bluetooth Terminal Source : OLAOGOU A. Saïd à 12h 59mn 3.4.4 Conclusion partielle Dans ce chapitre on a présenté en bref le plan de réalisation, de montage, description des composants électriques et électroniques pour mieux connaitre son fonctionnement et pour faciliter son entretien. Le séchoir solaire direct est conçu de telle sorte qu’il soit entièrement démontable et ne nécessite pas de grands moyens, ni un équipement spécial pour son montage. Après l’essai monté sur le séchoir solaire réalisé, nous avons pu trouver un résultat qui est en bonne concordance avec tous ceux trouvés dans les travaux antérieurs concernant le séchage des produits agroalimentaires, ce qui montre le bon fonctionnement de notre séchoir solaire. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 70 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX CONCLUSION GENERALE En somme, ce stage a été l’opportunité pour nous d’acquérir des connaissances techniques en accord avec les connaissances théoriques reçues durant nos trois ans de formation. Concernant notre réalisation, nous avions commencées par une brève présentation des données nécessaires décrivant l’évolution du rayonnement solaire disponible au cours d’une période pour toutes études des systèmes solaires. Après avoir donné un aspect général sur les séchoirs solaires, nous avions fait la description des matériels, composants électriques-électroniques utilisés dans la réalisation et enfin l’expérimentation du séchoir solaire direct à convection naturelle. Au cours de l’expérimentation, nous avions obtenu au niveau du produit, de l’absorbeur poreux et de l’air ambiant une température respectivement de 30,20°C ; 33,10°C et 25,10°C à 20h après le coucher du soleil. Grâce à l’absorbeur poreux, nous avions pu diffuser de la chaleur à +2°C de la température ambiante dans le séchoir après le coucher du soleil. Cette différence de température n’est pas le maximale à cause de l’absorbeur poreux qui n’est pas parfait et aussi des conditions climatiques. Comment améliorer parfaitement l’absorbeur poreux pour conserver la chaleur et le diffuser dans le séchoir jusqu’au petit matin ? Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 71 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Bibliographie [1] Jannot Y. Mars 2011 « Thermique solaire » [2] Souheyla Khaldi 24 Septembre 2018 « Etude numérique du comportement thermique d’un séchoir solaire utilisant un lit thermique pour le stockage d’énergie » [3] Matmata (Tunisie), SMSTS 19-210mars 2018 « Etude du comportement d’un séchoir solaire direct influencé par l’intégration du milieu poreux non consolide » [4] Fr.m.wikipedia.org « Piment » [5] Acordhaiti.com « Action et Coopération en Développement piment » [6] uses.plantnet-project.org « Ressources végétales de l’Afrique tropical » [7] www.procarbenin « FAOSTAT, 2019 » [8] « Singbo et al. 2006 » [9] SEBBAGH Khadidja et CHERFAOUI Imane « Etude du séchage des produits agricoles dans un séchoir solaire-cas de poivron rouge » [10] BENSEDDIK ABDELLOUAHAB 06 juillet 2011« Modélisation et simulation du séchage de la figue par des séchoirs solaires indirects fonctionnant en convection forcée » [12] Thu Ha Nguyen 21 avril 2016« Etude expérimentation et modélisation du procédé de séchage des végétaux » [13] Philippe Marty 2012-2013« COURS DE TRANSFERTS THERMIQUES » [14] Tchamye Tcha et Esso BOROZE « Outil d’aide a la conception de séchoirs pour les produits agricoles tropicaux » [15] www.fao.org « Construction d’un séchoir solaire en briques d’argile » Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 72 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Annexes Les propriétés thermo physiques des matériaux pouvant constitués la plaque absorbante d’un séchoir solaire sont récapitulées dans le tableau. Le tableau 3.6 présente les propriétés thermo-physiques des matériaux métalliques. Tableau 3.6 : Propriétés thermo physiques des matériaux métalliques Matériaux Conductivité Masse Thermique volumique (W/m.k) (Kg/m3) Cuivre 384 8900 Aluminium 204 2700 Acier 14 7800 inoxydable Chaleur massique (J/Kg.K) 398 879 460 Absorptivité Emissivité 0.25 0.63 0.01 0.02 0.09 0.04 Le tableau illustre quelques surfaces transparentes ainsi que leurs propriétés optiques et thermiques. Le tableau 3.7 présente les propriétés optique et thermique des différentes surfaces transparentes. Tableau 3.7 : Propriétés optique et thermique des différentes surfaces transparentes Matériaux Verre à vitre Polycarbo nate Polyméthacryl ate Epaisseu r (mm) Transmissivité Masse (%) volumique (kg/m3) Chaleur Conductivité massique thermique (J/kg.K) (W/m.k) 3 85-92 2700 840 0.93 3.2 82-89 1200 1260 0.2 3.2 89-92 1200 1460 0.2 Les différents matériaux pouvant servir d’isolant ainsi que leurs propriétés thermiques sont récapitulées dans le tableau. Le tableau 3.8 présente les propriétés thermiques des matériaux qui servent d’isolant. Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 73 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Tableau 3.8 : Propriétés thermiques des matériaux qui servent d’isolant Matériaux Laine de verre Polystyrène expansé Caoutchouc Pvc Conductivité thermique (W/m.K) Masse volumique (kg/m3) Chaleur massique (J/kg.K) Diffusivité thermique 10-7m2/s 0.036 40 840 10.7 0.04 20 1500 13.3 0.153 0.166 1200 1380 2170 1000 0.4 1.2 Les logiciels de conception et programmation Arduino Logiciel pour tracer le schéma électrique Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 74 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Le tableau 3.9 présente les matériels en charge des étudiants. Tableau 3.9 : Matériels en charge des étudiants N° DESIGNATION QUANTITE P.UNIT MONTANT 1 Vitre 01 15000 15000 2 Feuille en 01 1500 1500 aluminium 3 Caisson 01 10000 12000 4 Peinture noir matte 01 2500 2500 5 Capteur de 04 2000 8000 02 3500 7000 température LM35DZ 6 Capteur température et d’humidité DHT11 7 Carte Arduino 01 10000 10000 8 Carte Bluetooth 01 5000 5000 9 Plaquette 01 1000 1000 électronique 10 Colle faviole 01 1500 1500 11 Pile plate 03 400 1200 12 Tôle en acier 01 10000 10000 04 100 400 galvanisée 13 Condensateurs Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 75 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX 14 Divers - Total - 10000 - 85.100FCFA Le tableau 3.10 présente le tableau des relevés. Tableau 3.10 : Tableau des relevés VALEURS DES TEMPERATURES (°C) ET D'HUMIDITES (%) PAR HEURE 23 Juin 2020 H 09 h 10h 11h 12h 13h 14h 15h 16h 17h 18h 19h 20h Tv 30, 7 42,6 46,8 49,7 41 42,7 50,8 40,2 40,5 35,6 28 25 Tae 28, 6 37,2 39,3 42 38,8 40,5 44,5 36,5 41,1 38,5 28,5 24,3 Tas 29, 1 48,4 49,7 52 48,5 47 50,2 42,6 44,4 40,3 30,7 25,6 Tex 27, 6 37 37,8 39,1 33,2 33,8 38,4 32 34 32 27 25,1 Hex 87 49 48 46 60 58 44 63 59 66 89 93 Tpr 34, 2 54,2 62,8 65 58,6 58,1 62 56 55 45,8 33,5 30,2 Hpr 78, 9 30,2 20 10 25 22 12 19 22 25 51 60 Tap 30, 1 62,1 64 68 61,9 59,9 65,2 57,1 56,7 53,3 39,5 33,1 24 juin 2020 H 08 09 10 11 Tv 31,2 37 42,3 43,5 Tae 28,8 33,8 38 39 Tas 31,9 40,8 45,1 45,5 Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 76 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Tex 33,5 33,5 39,3 37,2 Hex 65 59 45 49 Tpr 35,6 51,5 61 62,4 Hpr 50 19 11 7 Tap 29,7 49,6 59,9 63,9 Le programme téléchargé dans la carte Arduino //dht #include <DHT.h> DHT dht1(2, DHT11); DHT dht2(4, DHT11); DHT dht3(6, DHT11); //bluetooth HC #include <SoftwareSerial.h> SoftwareSerial HC(10,11); void setup() { // put your setup code here, to run once: HC.begin(9200); dht1.begin(); dht2.begin(); dht3.begin(); Serial.begin(9200); } void loop() { // put your main code here, to run repeatedly: dht1.read(); // Pour mesurer la température et l'humidité à l'extérieur Serial.print("Temperature1interieur = "); Serial.print(dht1.readTemperature()); Serial.println("°C \t"); HC.print("Temperature_Exterieure = "); HC.println(dht1.readTemperature()); HC.println("°C \t"); Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 77 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX Serial.print("Humidity1interieur = "); Serial.print(dht1.readHumidity()); Serial.println(" %"); HC.print("Humidité_Exterieur = "); HC.println(dht1.readHumidity()); HC.println(" %"); delay(2000); dht2.read();// Pour mesurer la température et l'humidité au niveau du produit Serial.print("Temperature2exterieur = "); Serial.print(dht2.readTemperature()); Serial.println("°C "); HC.print("Temperature_Produit = "); HC.println(dht2.readTemperature()); HC.print("°C "); Serial.print("Humidity2exterieur = "); Serial.print(dht2.readHumidity()); Serial.println(" %"); HC.print("Humidité_Produit = "); HC.println(dht2.readHumidity()); HC.print(" %"); delay(2000); //Capteur LM35 pour mesurer la température au niveau de l'absorbeur poreux float temperature3= analogRead(A0)*(5.0/1023.0)*100; Serial.print("Temperature3 ="); Serial.println(temperature3); HC.print("Temperature_Absorbeur_Poreux ="); HC.println(temperature3); HC.print("°C "); delay(2000); //Capteur LM35 pour mesurer la température dans le caisson float temperature4= analogRead(A1)*(5.0/1023.0)*100; Serial.print("Temperature4 ="); Serial.println(temperature4); HC.print("Temperature_Vitre ="); Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 78 REALISATION ET EXPERIMENTATION D’UN SECHOIR SOLAIRE DIRECT A CONVECTION NATURELLE AVEC ABSORBEUR POREUX HC.println(temperature4); HC.print("°C "); delay(2000); //Capteur LM35 pour mesurer la température d'air entrant float temperature5= analogRead(A2)*(5.0/1023.0)*100; Serial.print("Temperature5 ="); Serial.println(temperature5); HC.print("Temperature_Air_Entrant ="); HC.println(temperature5); HC.print("°C "); delay(2000); //Capteur LM35 pour mesurer la température d'air sortant float temperature6= analogRead(A3)*(5.0/1023.0)*100; Serial.print("Temperature6 ="); Serial.println(temperature6); HC.print("Temperature_Air_Sortant ="); HC.println(temperature6); HC.print("°C "); delay(2000); } Soutenu et corrigé par AKPOLI Regis et OLAOGOU Saïd Adébo INSTI-Lokossa/ ERMSE 1ère promotion 2019-2020 79
