Dimensionnement d'une installation photovoltaïque pour le pompage d'eau

REPUBLIQUE TOGOLAISE
MINISTERE DE L’ENSEIGNEMENT
SUPERIEUR ET DE LA RECHERCHE
Travail – Liberté - Patrie
Licence professionnelle – Conducteur des travaux - Génie Electrique
Semestre 5
2022 - 2023
THEME : Elaboration d’un tableur sous Excel
pour dimensionner un système photovoltaïque
Travail présenté à : Mr. KPOGLI
par : Kossi Djidjogbe KOUDIAGO
Table des matières
PROBLEMATIQUE................................................................................................................................................................ 2
I. PREALABLE .........................................................................................................................................................................3
I.1. RECUEIL DES DONNEES NECESSAIRES AU DIMENSIONNEMENT DU système PHOTOVOLTAÏQUE .......3
I.2. DIMENSIONNEMENT DES PANNEAUX SOLAIRES ..............................................................................................3
I.3. DIMENSIONNEMENT DES BATTERIES .................................................................................................................. 4
I.4. DIMENSIONNEMENT DES REGULATEURS .......................................................................................................... 4
I.5. L’INCLINAISON DES PANNEAUX ........................................................................................................................... 4
II. ELABORATION DU TABLEUR SOUS EXCEL POUR DIMENSIONNER UN SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE DE
POMPAGE D’EAU A LOME (Zossime-Amedenta) ............................................................................................................ 5
CONCLUSION ....................................................................................................................................................................... 5
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PROBLEMATIQUE
L’énergie solaire est la fraction extraite, par des cellules photosensibles, de l’énergie
électromagnétique qui provient du soleil sous forme de rayonnement. C’est une des énergies
renouvelables les plus utilisées. Elle consiste à convertir, grâce à l’effet photovoltaïque, le
rayonnement électromagnétique en électricité. Ce processus de conversion est à la fois
accessible, rentable et non polluant à l’environnement. On parle alors d’énergie propre.
Comment dimensionner un système photovoltaïque pour en tirer l’optimum d’énergie ?
Dans ce mini projet nous allons essayer d’élaborer un utilitaire sous Excel pour aider au
dimensionnement d’un système photovoltaïque.
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I. PREALABLE
I.1. RECUEIL DES DONNEES NECESSAIRES AU DIMENSIONNEMENT DU SYSTEME
PHOTOVOLTAÏQUE
Pour faire le dimensionnement d’un système photovoltaïque, il faut recueillir les
informations nécessaires suivantes :
❖ Le besoin énergétique journalier : c’est recenser les différents appareils utilisés dans
une journée, leurs puissances ainsi que leurs nombres d’heure d’utilisation,
❖ L’irradiation moyenne annuelle du lieu d’implantation du système photovoltaïque,
❖ Le nombre de jour d’autonomie du système,
❖ La tension du système, continue ou besoin d’onduleur,
❖ Le coefficient de décharge des batteries,
❖ La latitude du lieu d’implantation du système photovoltaïque.
I.2. DIMENSIONNEMENT DES PANNEAUX SOLAIRES
Pour dimensionner les panneaux solaires, il faut évaluer la somme des besoins énergétiques
journalier de la consommation de l’énergie.
Elle est donnée par la formule :
Ep=(∑𝒏𝟏 𝑷𝒊 ∗ 𝑻𝒊)/k
Avec Ep : l’énergie journalier à produire en Wh,
Pi : la puissance en Watt de l’appareil i et Ti son temps de fonctionnement correspondant en
heure,
k : le coefficient k prend en compte l’incertitude météorologique, l’inclinaison non corrigée
des modules, la non optimalité du point de fonctionnement des modules (vieillissement,
poussières,…), le rendement de charge et de décharge des batteries, le rendement du
régulateur et de l’onduleur, et des pertes dans les câbles et les connexions et est compris
entre 0.55 et 0.65.
Une fois l’énergie à produire par les panneaux déterminée, il faut calculer la puissance crête
à installer pour produire ladite énergie. Cette puissance est donnée par :
Pc=E/Ir
Où Pc : la puissance crête en Watt crête,
E : l’énergie journalier en Wh, Ir : l’irradiation moyenne annuelle du lieu d’implantation du
système photovoltaïque.
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Une fois cette puissance crête déterminée, on pourra trouver le nombre de panneaux
nécessaire en divisant cette puissance par la puissance crête unitaire d’un panneau.
Np=Pc/Pcu
Np : nombre de panneaux, Pcu : puissance crête unitaire d’un panneau.
Il est à noter qu’il faut agencer les panneaux en série, en parallèle ou encore mixte selon les
besoins en tension et courant que doit satisfaire le système photovoltaïque.
I.3. DIMENSIONNEMENT DES BATTERIES
La capacité totale des batteries peut être approchée par la formule suivante :
Cap = (Ec* N) / (D*U)
Où Ec est l’énergie consommée journalière et est égale à ∑𝒏𝟏 𝑷𝒊 ∗ 𝑻𝒊, D la profondeur de
décharge de la batterie (en effet pour assurer une meilleure durée de vie des batteries
utilisées il faut tenir compte de leur profondeur de décharge dans le dimensionnement).
I.4. DIMENSIONNEMENT DES REGULATEURS
On sépare souvent pour le calcul les deux fonctions du régulateur : la charge et la décharge.
Le dimensionnement de la régulation de charge (à l’entrée) est fonction de la puissance du
générateur. L’intensité admissible du courant d’entrée du régulateur doit être supérieure à la
valeur maximale produite par le générateur.
Le dimensionnement de la régulation de décharge (à la sortie) est fonction de la puissance
totale des récepteurs (ou utilisations). L’intensité admissible du courant de sortie du
régulateur doit être supérieure à la valeur maximale appelée par les récepteurs.
I.5. L’INCLINAISON DES PANNEAUX
Pour tirer le maximum de l’énergie disponible dans la journée, les panneaux doivent être
orientés le plus vers le soleil et pour ce faire ils doivent être inclinés. Dans l’atmosphère nord,
les panneaux doivent être inclinés vers le sud avec un angle d’inclinaison égal à la latitude
du lieu d’implantation. Dans l’atmosphère sud, l’inclinaison est vers le nord.
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II. ELABORATION DU TABLEUR SOUS EXCEL POUR DIMENSIONNER
UN SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE DE POMPAGE D’EAU A LOME
(Zossime-Amedenta)
Pour application, nous allons essayer de mettre en place un tableur sous Excel pour
dimensionner un système de pompage au fil du soleil à Lomé lieudit Zossime Amedenta.
Les informations nécessaires :
Puissance de la pompe : 320W DC 24V
Nombre d’heure d’utilisation : 4h
Latitude : 6°24
TABLEUR D'AIDE AU DIMENSIONNEMENT D'UN SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE:cas d'une
pompe solaire
Inclinaison Puissance
Energie à
des
crête à
produire
panneaux installer
Nbre de
(Wh)
(degré)
(Wc)
panneaux
1280
6.24
264
2
Données caractéristiques du système
photovoltaique
Pce de la pompe
320
Nbre d'heure d'utilisation journalier
2
k:coefficient de correction
0.5
Latitude
6.24
Irradiation moyenne annuelle
4.85
Pce unitaire des panneaux (24V)
150
ETUDE COMPARATIVE CEET/SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE
Energie annuelle consommée (kWh)
233.6 Prix d'achat des 2 panneaux de 150Wc
prix unitaire du kWh (FCFA)
110
Frais d'installation
Coût énergétique annuelle sur
réseau CEET
25696
Coût de l'installation solaire
Conclusion
282000
25000
307000
Il faut environs 10ans pour que le système devienne rentable. Ce qui est
possible vu que les panneaux ont une durée de vie avoisinant les 20ans
CONCLUSION
Ce mini-projet nous a permis de comprendre au mieux le dimensionnement d’un système
photovoltaïque en nous faisant voir les différentes formules et considérations à prendre en
compte.
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