isge-rapport de stage DTS EI 2021 KOANDA Ibrahim (1)

Burkina Faso
Institut Supérieur de Génie Electrique
Ouagadougou
ISGE/DTS/EI/2021
Fi l i è r e : El e c tr i c i t é Ind us t r i e l l e
RAPPORT DE STAGE DE FIN DE CYCLE

z
DIMENSIONNEMENT
CENTRALE
ET
SOLAIRE
REALISATION
D’UNE
PHOTOVOLTAÏQUE
MINIAVEC
STOCKAGE POUR L’ALIMENTATION DES BATIMENTS DE

L’UNIVERSITE OUAGA I Professeur Joseph KI ZERBO : CAS
DU PAVILLON K


POUR L'OBTENTION DU DIPLÔME
DE TECHNICIEN SUPERIEUR
Effectué à PPS Sas du 20 Mai au 19 Juillet 2021
Soutenu le 10 septembre 2021 par :
KOANDA Ibrahim
Devant le jury composé de :
COMBARY Ulrich
NIKIEMA Ousmane
WARME Gérald
BEMBARA Faouziatou
Président
Encadrant
Encadrant
Rapporteur
Année académique 2020-2021
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour
l’alimentation des bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
DEDICACE
Nous dédions ce travail à nos parents, pour leurs grande efforts et sacrifices, leurs
encouragements continus, leurs soutiens et conseils tout au long de nos études.
II
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
REMERCIEMENTS
Au terme de ce travail nous tenons tout d’abord à remercier Dieu le tout puissant qui nous a
donné la force et la patience d’accomplir. Aussi nous tenons à exprimer notre profonde gratitude
à l’égard de toutes les personnes qui nous ont soutenues pendant nos difficultés.
Il nous tient à cœur de leur exprimer ici notre profonde gratitude et d’adresser nos sincères
remerciements à :
Monsieur Emmanuel KABORE, Directeur Général de PPS Sas pour m’avoir accepté
inconditionnellement dans son entreprise pour ce stage pratique ;
Monsieur COMPAORE Innocent, le Directeur General de l’ISGE-BF pour l’encadrement
tout au long de la formation ;
Monsieur KERE Bienvenu, le Directeur technique de PPS Sas pour son encadrement et
explications tous au long de mon stage ;
Mon maître de stage monsieur WARME Gérald Ingénieur en électrotechnique à PPS Sas ;
Monsieur THIOMBIANO Jérémie, le Directeur des études de l’ISGE-BF pour les différents
suivi et conseils ;
Monsieur NIKIEMA Ousmane pour ses conseils, son aide son assistance en tant que
professeur de suivi.
Au corps enseignant d’ISGE-BF, à l’ensemble du personnel pour leurs soutiens multiformes ;
Enfin, nous remercions tout le personnel de PPS Sas, tous ceux qui ont contribué de près ou de
loin à ma formation et surtout pour l’élaboration de cette œuvre de recherche.
III
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
SOMMAIRE
DEDICACE ........................................................................................................................................................... II
REMERCIEMENTS ........................................................................................................................................... III
SOMMAIRE ......................................................................................................................................................... IV
LISTES DES SIGLES ET ABREVIATIONS .................................................................................................... VI
LISTES DES FIGURES ..................................................................................................................................... VII
LISTES DES TABLEAUX ................................................................................................................................ VIII
PREAMBULE ...................................................................................................................................................... IX
INTRODUCTION GENERALE.......................................................................................................................... 1
CHAPITRE1 : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET DU PROJET ............................ 2
INTRODUCTION ................................................................................................................................................. 3
I.
PRESENTATION DE PPS SAS ............................................................................................................... 3
II.
PRESENTATION DU PROJET................................................................................................................ 5
CONCLUSION .................................................................................................................................................... 7
CHAPITRE 2 : GENERALITES SUR LES SYSTEMES SOLAIRE PV AVEC STOCKAGE ..................... 8
INTRODUCTION ................................................................................................................................................. 9
I.
LE MODULE PHOTOVOLTAÏQUE ....................................................................................................... 9
II.
LES ONDULEURS SOLAIRES............................................................................................................... 10
III.
LES BATTERIES SOLAIRES ............................................................................................................ 12
IV.
AVANTAGES ET INCONVENIENTS D’UNE INSTALLATION PV............................................ 15
CONCLUSION.................................................................................................................................................... 15
CHAPITRE3 : DIMENSIONNEMENT DE LA MINI-CENTRALE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE
DU PAVILLON K ............................................................................................................................................... 16
INTRODUCTION ............................................................................................................................................... 17
I.
EVALUATION DES BESOINS ENERGETIQUES PAVILLON K ..................................................... 17
II.
DIMENSIONNEMENT DES COMPOSANTS DE LA MINI-CENTRALE PV ................................. 21
CONCLUSION.................................................................................................................................................... 30
CHAPITRE4 : REALISATION DE LA MINI-CENTRALE SOLAIRE PV ET BILAN DE STAGE ........ 31
IV
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
INTRODUCTION ............................................................................................................................................... 32
I. REALISATION DE LA MINI CENTRALE PV .......................................................................................... 32
II. BILAN DE STAGE ........................................................................................................................................ 38
CONCLUSION.................................................................................................................................................... 38
CONCLUSION GENERALE ............................................................................................................................ 39
ANNEXES ............................................................................................................................................................ XI
BIBLIOGRAPHIE ...........................................................................................................................................XXIV
WEBOGRAPHIE..............................................................................................................................................XXV
V
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
LISTES DES SIGLES ET ABREVIATIONS
A : Ampère
AC : Alternative curent
CdS : sulfure de cadmium
CdTe : tellurure de cadmium
CHR : Centre Hospitalier Régional
DAO : Dossier d’Appel d’Offre
DC : Direct curent
GaAs: Arséniure de gallium
Ge: germanium
Kwh : Kilowattheure
MPPT: Maximum power point tracker
MWh : Mégawatt heure
NOCT : Nominal Operating Cell Température
P : Puissance active
Pmax : Puissance maximale
PPS : Projet production solaire
PV : Photovoltaïque
Si : Silicium
Sonabel: Société nationale d'électricité du Burkina Faso
V: Volt
Wc: Watt crête
Wh: Watt-heure
VI
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
LISTES DES FIGURES
Figure 1:Organigramme de PPS Sas .......................................................................................... 5
Figure 2: Localisation du site ..................................................................................................... 6
Figure 3: Exemple de batteries plomb ouvert .......................................................................... 13
Figure 4: Batterie solaire AGM ................................................................................................ 13
Figure 5: Batterie solaire Gel ................................................................................................... 14
Figure 6: Batterie solaire lithium de LG .................................................................................. 14
Figure 7: schéma synoptype du système PV ............................................................................ 29
Figure 8 : Câblage des batteries solaires .................................................................................. 34
Figure 9: Dispositions des équipements dans le local technique ............................................. 35
Figure 10: Schéma de raccordement des équipements électrique ............................................ 35
VII
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
LISTES DES TABLEAUX
Tableau 1: Tableau des données géographiques du pavillon K ................................................. 6
Tableau 2 : Récapitulatif des besoins énergétiques .................................................................. 19
Tableau 3: tension recommandée pour les systèmes PV en fonction de la puissance.............. 22
Tableau 4: Caractéristiques techniques des modules ............................................................... 22
Tableau 5: Récapitulatif des modules photovoltaïques choisis ................................................ 24
Tableau 6: Caractéristiques d’une branche du champ solaire .................................................. 24
Tableau 7: Section de câble calculée ........................................................................................ 25
Tableau 8:Récapitulatif des équipements dimensionnés .......................................................... 28
Tableau 9: Bilan estimatif du projet ......................................................................................... 30
VIII
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
PREAMBULE
L’institut Supérieur de Génie Electrique du Burkina Faso (ISGE-BF) a été fondé à l’initiative
de dix-huit (18) entreprises du secteur de l’énergie et des télécommunications (SONABEL,
ONATEL SA, SOFITEX, PPI, BRAKINA, etc.), réunies autour de la Chambre de Commerce
et d’Industrie du Burkina Faso (CCI-BF) et celle de Rouen en France. L’objectif de cet institut
depuis sa création en 2003 est la formation de qualité en génie électrique, afin de répondre aux
besoins des entreprises, en mettant à leur disposition des cadres hautement qualifiés dans le
domaine du génie électrique. Elle est située à la ZAD 2(Zone d’Activités Divers) à
Ouagadougou sur la circulation du SIAO (boulevard Tapsoba n°2073), près de CFAO Motors,
en face du CMA du secteur 30 et du laboratoire national de santé publique. L’ISGE-BF est un
établissement d’enseignement supérieur à caractère professionnel et scientifique qui figure
parmi les écoles supérieures les plus dynamiques du Burkina Faso. Il jouit d’une personnalité
morale et d’une autonomie pédagogique et constitue un carrefour interdisciplinaire sans pareil.
Les cycles de formations et les diplômes proposés par l’ISGEBF sont au nombre de trois (03)
à savoir :
 La formation au Diplôme de Technicien Supérieur (DTS), de niveau BAC+2. Elle
s’adresse aux étudiants titulaires d’un baccalauréat de série technique et scientifique :
C, D, E, F1, F2, F3, H. Trois (03) options existent pour cette formation, il s’agit de :

L’Electricité Industrielle (EI) ;

Réseaux Informatiques et les Télécommunications (RIT) ;

La Maintenance Industrielle (MI).
 La formation au Diplôme d’Ingénieur de Travaux (DIT), de niveau BAC+3.
En ce qui concerne la formation des ingénieurs de travaux, les personnes pouvant accéder à
cette formation sont ceux titulaires d’un diplôme de niveau BAC+2 : BTS, DUT, DTS ou
équivalent, dans le domaine du génie électrique. Pour cette formation, les options sont
également au nombre de trois.

La formation en Ingénierie des Systèmes Electriques (conçue pour les étudiants en
Electricité Industrielle).

La formation en Ingénierie des travaux Réseaux et Systèmes de Télécommunications
(conçue pour les étudiants en Réseaux Informatiques Télécommunications).
IX
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K

La formation en Ingénierie des travaux Maintenance des Systèmes Industriels
(disponible depuis la rentrée 2017-2018 et conçue pour les étudiants en maintenance
industrielle).
 La formation au Diplôme d’Ingénieur de Conception (DIC), de niveau
BAC+5.
L’ISGE-BF a ouvert depuis la rentrée académique 2016-2017 le cycle d’ingénieurs de
conception. Cette initiative motivée par la réussite enregistrée par l’ISGEBF dans la formation
de techniciens supérieurs et d’ingénieurs de travaux d’une part et par la demande des opérateurs
économiques en matière d’encadrement supérieurs et de qualité dans des secteurs aussi
importants que l’Electricité Industrielle, les Réseaux Informatiques et Télécommunications, la
Maintenance Industrielle d’autre part. La formation des ingénieurs de conception est l’une des
plus grandes innovations de l’ISGEBF. Cette formation consiste à mettre à la disposition des
entreprises des ingénieurs de conception très compétents et apte au travail. Il faut rappeler que
l’ISGE-BF est la première école au Burkina-Faso à disposer de cette formation, et de ces options
particulièrement. Il existe deux options pour cette formation :

Génie des systèmes électriques et énergie renouvelable (pour la filière Electricité
Industrielle).

Génie des systèmes numériques (pour la filière Réseaux informatiques et
télécommunications).
En ce qui concerne le déroulement de la formation au sein de l’institut, elle se fait suivant deux
phases. Une phase théorique axée sur le transfert de contenus (cours et enseignements donnés
en classe) et une phase pratique qui consiste à effectuer un stage en entreprise et de fournir un
rapport de stage afin de pouvoir mettre en application les connaissances théoriques reçues.
X
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
INTRODUCTION GENERALE
La crise énergétique mondiale survenue en 1973 par l’augmentation brutale du prix du pétrole
a conduit une première fois l’homme à s’intéresser davantage à des sources d’énergie
renouvelables au premier rang desquelles l’énergie solaire. Les principales caractéristiques de
l’énergie solaire ayant suscité l’intérêt qu’on lui a porté à l’époque étaient sa gratuité, sa
disponibilité sur une grande partie du globe terrestre et l’absence de risque d’épuisement connu
par les sources d’énergie fossile. On s’est vite aperçu que l’énergie solaire, contrairement à une
idée répandue, n’est pas tout à fait gratuite : son utilisation nécessite un investissement de départ
souvent plus lourd que pour les sources d’énergie conventionnelles et nombre d’installations
solaires sont aujourd’hui à l’arrêt faute d’avoir prévu un budget pour la maintenance des
équipements. Toutefois, sans être totalement gratuite, l’énergie solaire présente des coûts de
fonctionnement réduits et offre dans certains cas une alternative économiquement rentable par
rapport aux sources d’énergie conventionnelles. Actuellement, l'attitude vis à vis de l'énergie
fossile (pétrole, gaz etc.) a changé. Ce changement est en grande partie dû à :

La recherche de l’indépendance énergétique vis-à-vis des nations productrices de
pétrole (les crises pétrolières successives ont mis en évidence la dépendance de
nombreux pays vis-à-vis des nations productrices de pétrole)
 La dégradation de l’environnement (réchauffement climatique du au rejet des gaz à effet
de serre surtout le CO2 dans l’atmosphère)
 La politique d’accès à l’électricité pour le plus grand nombre de la population planétaire
(seulement le 1/4 l’humanité a accès aux services énergétiques)
Grâce à divers procédés, l’énergie solaire peut être transformée en une autre forme d'énergie
utile pour l'activité humaine, notamment en chaleur ou en électricité : C’est dans ce sens qu’est
net notre travail qui a pour thème :<<Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale
solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des bâtiments de l’université
Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K>>. Le présent rapport sera
structuré en quatre (04) chapitres. Le premier concernera la présentation de PPS Sas et notre
projet, le second portera sur les généralités sur les système solaire PV avec stockage, le
troisième sur le dimensionnement de la mini centrale PV et la dernière partie consistera à la
réalisation de notre mini centrale PV.
1
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
CHAPITRE1 : PRESENTATION DE
LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET DU
PROJET
2
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Introduction
L’accès à l’électricité est une composante essentielle pour soutenir le développement entre
autres l’intégration des populations, l’amélioration de leurs conditions de vie et le bon
fonctionnement des institutions publics. PPS Sas, tributaire du marché pour l’acquisition et
l’installation d’équipements solaires au profit des bâtiments publics dans la région du centre, à
la charge de construire une mini-centrale solaire photovoltaïque pour sécuriser l’alimentation
électrique du pavillon K de l’Université Ouaga I Professeur Joseph KI ZERBO.
Dans ce chapitre, nous allons présenter l’entreprise PPS Sas à savoir les activités qu’elle mène
et sa situation géographique. Puis nous présenterons notre projet à savoir son but, son objectif
et la situation géographique du lieu dans lequel notre projet sera réalisé.
Présentation de PPS Sas
I.
1. Historique de PPS Sas
Ayant vu le jour en 2010, l’entreprise projet de production solaire est le fruit de la coopération
de quatre jeunes. Cette jeune entreprise d’envergure internationale évolue dans l’énergie solaire
et dans l’électricité industrielle. PPS fournit également des équipements solaires et miniers de
haute qualité. PPS offre une panoplie de matériel et d’accompagnement dans la conception des
solutions énergétiques durables. Elle est aussi distributeur officiel de la marque LEROYSOMER au Burkina Faso. Aussi elle a des partenaires stratégiques, parmi lesquels on a : la
SMA (system-mess-Anlagentecknik), 2GARENI industrie, HOPPECKE, Ultracell. Elle est
dirigée par une équipe d’ingénieurs et de techniciens qualifiés avec plusieurs années
d’expériences
professionnelles
dans
les
domaines
suivants
:
génie
énergétique,
électrotechnique, automatisme, conseil en technologie, électricité, gestion des systèmes
industriels et de l’environnement, énergie photovoltaïque.
2. Secteur d’activités
Les secteurs d’activité de PPS Sas sont :

Le secteur solaire : conception et installation des systèmes photovoltaïques
autonomes, installation de secours, au fil du soleil, installation PV avec stockage,
installation PV avec groupe électrogène, kit solaire d’éclairage, pompes solaires, etc.
3
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K

Le secteur industriel : fourniture d’équipements industriels et miniers tels que
les alternateurs, les électropompes, les variateurs de vitesse les moteurs électriques
asynchrones à très haut rendement.

L’expertise énergétique : réalisation d’étude en optimisation énergétique,
d’étude et conception des systèmes industriels durables
3. Situation géographique de PPS Sas
PPS Sars est située au secteur 7, au quartier GOUNGHIN dans la ville de Ouagadougou. Elle
est située à l’ancienne gare de TSR à GOUNGHIN sur la route nationale N°1. Elle se trouve
plus précisément à 300 mètres au côté Est du super marché Marina MARKET.
Aujourd’hui, PPS Sas est dirigée par une équipe d’ingénieurs et de Techniciens qualifiés avec
plusieurs années d’expériences professionnelles dans les domaines du photovoltaïque, du génie
électrique, de l’électrotechnique, de l’automatisme, du conseil en technologies, de la gestion
des systèmes industriels et de l’environnement.
L’organigramme de PPS Sas se présente comme suit :
4
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
4. Organigramme de PPS Sas
Figure 1:Organigramme de PPS Sas
II.
Présentation du projet
1. Description du projet
Ce projet est la mise en œuvre d’une mini-centrale solaire pour la sécurisation de l’alimentation
électrique du pavillon K de l’université Ouaga 1 professeur Joseph KI-ZERBO. Ce projet est
financé par le Ministère de l’énergie pour la tranche de l’année 2020. Il va consister à installer
un système solaire photovoltaïque d’une puissance crête de 20 kilowatts, avec un système de
stockage d’une capacité globale de 2000 Ampères-heures.
5
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
2. Situation géographique du site
L’université de Ouagadougou (UO) ou encore université Joseph Ki-Zerbo est une université
publique d’Afrique de l’ouest situé dans le cartier Zogna sur l’avenu Charle de Gaulle à gauche
de la route national N°4 en allant vers Fada N’Gourma non loin du lycée LTAC avec une
distance à peu près 1,4km du Premier Ministère.
Le tableau ci-dessous résume les données géographiques du site du pavillon K :
Tableau 1: Tableau des données géographiques du pavillon K
Sites
Université Joseph KI-ZERBO (Pavillon K)
Région
Centre
Province
Kadiogo
Cordonnées géographique
12°22’54.0’’N
1°30’01.7’’ O
Figure 2: Localisation du site
3. Objectif du projet
L’objectif du projet est d’assurer la continuité de service pour l’ensemble du pavillon K de
l’université Ouaga1 professeur Joseph KI-ZERBO et s’assurer du bon déroulement des activités
scolaires. Le mode de fonctionnement du système à installer est tel que les modules solaires
6
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
alimenteront en priorité les charges du bâtiment et simultanément chargeront les batteries en
présence du soleil. En l’absence du soleil le réseau SONABEL alimentera les charges et les
batteries. Les batteries prendront le relais pour l’alimentation des charges en absence du soleil
et du réseau SONABEL.
4. Approche méthodologique
 Recherche documentaire et prise en main des logiciels
Cette étape nous permettra de nous familiariser avec la documentation nécessaire pour la
réalisation de ce projet, la prise en main des logiciels de dessin et de dimensionnement
notamment Microsoft Viso et xrelais.
 Le dimensionnement de la mini-centrale
Le dimensionnement de la mini-centrale nous permettra de déterminer les équipements
nécessaires avec les caractéristiques techniques, notamment le nombre de modules, onduleurs
réseau et chargeurs, les batteries, la section des câbles, les éléments de protection du système
et d’estimer le coût de la réalisation.
 Réalisation de la mini-centrale
L’installation de la mini-centrale PV nous permettra de comprendre les étapes de pose et
raccordement d’une mini-centrale solaire PV
Conclusion
Dans ce chapitre nous avons présenté PPS Sas ainsi que notre projet à savoir les activités que
mène l’entreprise et sa situation géographique puis le but, et l’objectif du projet. Nous avons
également précisé les démarches à suivre pour la réalisation de notre projet, par la suite nous
parlerons de quelques généralités les systèmes solaire PV avec stockage.
7
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
CHAPITRE 2 : GENERALITES
SUR LES SYSTEMES SOLAIRE PV
AVEC STOCKAGE
8
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Introduction
L’énergie renouvelable est un ensemble des sources d'énergie qui sont inépuisables à
l'échelle humaine, largement disponible, essentiellement gratuites et compatibles avec un
certain respect environnemental. Dans ce chapitre nous commencerons par la définition
d’un module photovoltaïque ainsi que son principe de fonctionnement. Puis nous
présenterons les différentes technologies des cellules, onduleurs et batteries solaire PV et
enfin nous parlerons d’avantages et d’inconvénients de l’énergie solaire PV.
I.
Le module photovoltaïque
Un panneau photovoltaïque est une technologie d’énergies renouvelables qui permet de
produire de l’électricité à partir des rayons lumineux. Cette conversion est assurée par un
matériau à effet photoélectrique, par absorption des photons dans un matériau semiconducteur,
qui transforme l’énergie lumineuse reçue sur sa surface en énergie électrique.
1. Principe de fonctionnement d’un module PV
Le principal composant d’un panneau solaire photovoltaïque est un module qui permet
de transformer l’énergie du soleil en électricité. Ce procédé est rendu possible par les
cellules photovoltaïques qui composent le module. Chaque cellule est produite à l’aide
d’un matériau semi-conducteur appelé le silicium. Ce matériau a un comportement assez
spécifique lorsqu’il est exposé au rayonnement solaire. En effet, la lumière du soleil se compose
de photons qui vont venir frapper la surface du panneau solaire photovoltaïque. Ils vont
ensuite transmettre l’énergie qu’ils comportent aux électrons du matériau semi-conducteur,
c’est-à-dire le silicium. Les électrons vont alors se mettre en mouvement et ce déplacement
produit un courant électrique continu. Le système permet ensuite d’additionner les
quantités d’électricité produite par les différentes cellules qui composent le panneau solaire
photovoltaïque.
2. les différentes technologies des cellules solaires
Les cellules photovoltaïques sont constituées de semi-conducteurs à base de silicium (Si), de
germanium (Ge), de sélénium (Se), de sulfure de cadmium (CdS), de tellurure de cadmium
(CdTe) ou d’arséniure de gallium (GaAs). Actuellement le silicium est le matériau le plus utilisé
pour fabriquer les cellules, ce matériau est très abondant dans la nature et on le trouve sous la
forme de pierre de silice (sable, grés), le choix se pose également sur la durabilité et le prix des
9
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
cellules. Le choix peut par ailleurs varier en fonction de l’ensoleillement du projet, de sa
situation géographique ou tout simplement de son orientation. Voir annexe2 : Technologies
des modules solaires PV.
On peut distinguer trois(03) grandes familles des cellules photovoltaïques :
a. Les cellules au silicium cristallin
 Le silicium monocristallin
Les cellules qui en sont composées sont les plus performantes sur le marché : elles présentent
un bon rendement à fort et moyen éclairement. Toutefois, leur prix reste élevé. Le silicium
monocristallin est un matériau pur à 99,999 % et se présente sous la forme d’un cristal unique
de grandes dimensions. Il affiche les meilleurs rendements sur le marché des produits
actuellement disponibles.
 Le silicium multi cristallin (polycristallin)
Leur conception étant plus facile, leur coût de fabrication est moins important, cependant leur
rendement est plus faible.
b. Les cellules à base de couches mince
Nettement moins puissantes au soleil que les deux précédentes, mais ne nécessitent que de
très faibles épaisseurs de silicium et un coût peu élevé. Elles sont donc utilisées couramment
dans de petits produits de consommation telle que des calculatrices solaires ou encore des
montres.
c. Les cellules à base de photovoltaïque organique
Cette technologie progresse également, elle est caractérisée par leur faible cout avec un faible
rendement d’ordre de 3 à 5 %, aussi elle a un point faible qui est leur durée de vie limitée.
II.
Les onduleurs solaires
Les onduleurs solaires sont les onduleurs convertissant le courant continu issu des panneaux
photovoltaïques en courant alternatif. ll existe 3 types d'onduleurs solaires :
 Les onduleurs autonomes ou offgrid.
 Les onduleurs reliés au réseau (en) ou ongrid.
 Les onduleurs hybrides.
1. Les onduleurs réseau
Comme pour tout onduleur dans une installation photovoltaïque, un onduleur réseau a pour
principe de transformer une tension continue en tension alternative, mais dans ce cas avec une
10
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
fréquence équivalente à celle du réseau. Son rendement n’est pas constant et peut s’avérer
meilleur lorsque l’onduleur fonctionne aux environs des trois quarts de sa puissance maximale
d’entrée. Les différents types d’onduleurs réseau sont les suivants :
a. Les onduleurs modules
Ce sont les plus petits modèles d’onduleurs qui ont une puissance comprise entre 100 W et 200
W. On les fixe derrière le panneau solaire et ils produisent du courant alternatif monophasé
(230 V). Leur avantage est qu’ils sont peu sensibles aux ombrages et présentent un câblage
simplifié.
b. Les onduleurs chaines
Ils se branchent sur chaque chaine de panneaux solaires en série. C’est en quelque sorte des
onduleurs modules plus puissants. Leur avantage est qu’ils permettent d’économiser le câblage
et les protections DC.
c. Les onduleurs centraux
Ce sont les modèles d’onduleurs de taille moyenne qui ont une puissance située dans la plage
de 1000W à 5000W et en général, sont destinés à des installations pour bâtiments. Ils ont
l’avantage de séparer de façon simple la partie DC de la partie AC et présentent aussi une
maintenance simplifiée. Leur inconvénient est qu’ils sont complexes à câbler et sont très
sensibles aux ombrages. Dans cette catégorie, on distingue aussi les onduleurs types centrales
solaires qui sont triphasés. La puissance de ces onduleurs peut dépasser plusieurs centaines de
kilowatts et en général ils sont conçus pour les installations en pleines natures.
2. Les onduleurs chargeurs
Les onduleurs chargeurs comme leurs noms l’indiquent, sont des onduleurs permettant de
charger les batteries d’un système. Ils sont considérés comme le cerveau du système autonome
pour les raisons suivantes :



Ils vont assurer l’interface entre les batteries qui utilisent le courant continu et le reste
de l’installation utilise le courant alternatif.
Ils vont réguler la charge et la décharge des batteries afin d’optimiser leurs durées de
vie.
Ils peuvent offrir de nombreuses options ou fonctions complémentaires parfois
essentielles au bon fonctionnement du système.
11
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
3. Les onduleurs hydrides
Les onduleurs hydrides ou encore (smart-grid) sont une nouvelle génération d’onduleurs
utilisant l’énergie renouvelable pour l’autoconsommation. En effet, l’électricité provenant des
panneaux solaires est générée pendant la journée, avec un pic de production aux alentours de
midi. Cette électricité est donc fluctuante. Pour pallier à ce phénomène, il est nécessaire de
stocker l’énergie et de travailler de manière intelligente le stockage et l’autoconsommation. Les
onduleurs hybrides fonctionnent donc en On Grid, Off Grid, et aussi en Hybride (les deux en
même temps). Ils assurent également le Backup (alimentation sécurisée en cas de coupure
réseau).
III. Les batteries solaires
Les batteries solaires stockent l'énergie produite par les panneaux photovoltaïques afin
d’assurer l'alimentation électrique en toute circonstance. Les batteries solaires, parfois dites à
décharges semi-stationnaires, stationnaires ou à décharge lente, sont spécialement conçues pour
supporter de nombreux cycles successifs de charge et de décharge sur une longue période. Elles
ont une haute efficacité (quantité d'énergie absorbée et retournée). La longévité d'une batterie
est inversement proportionnelle à la profondeur de décharge quotidienne. Il existe quatre
principaux types de
batteries
solaires utilisées
pour
stocker
l'électricité
produite
par les installations photovoltaïques : les batteries au plomb (plomb ouvert, AGM et Gel) et
la batterie lithium.
1. Les batteries solaires au plomb
Il existe plusieurs types de batteries au plomb : la batterie “ plomb ouvert “, la batterie AGM
et la batterie gel, chacun de ces modèles présentant des caractéristiques différentes.
a. La batterie » plomb ouvert «
Jusqu’à tout récemment, la batterie plomb ouvert était la seule technologie de batterie solaire
pratique pour stocker l’électricité solaire. Ce type de batterie fonctionne notamment avec une
solution d’acide sulfurique liquide. Il s’agit du même type de batterie que vous avez dans votre
voiture, mais les versions de stockage solaire sont beaucoup plus volumineuses.
12
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Figure 3: Exemple de batteries plomb ouvert
b. La batterie solaire AGM
Elle se présente sous la forme d’une batterie au plomb scellée. Son principal avantage est le fait
qu’elle ne nécessite pas d’entretien. Elle présente en plus l’intérêt d’être étanche et de ne pas
dégager d’hydrogène ni de chaleur durant les cycles de charge ou de décharge. Plus adaptée
aux utilisations quotidiennes, elle peut faire l’objet d’une utilisation régulière, sans que ses
performances en soient affectées.
Comme toutes les batteries au plomb, la batterie solaire AGM est particulièrement sensible à
l’élévation de la température. Elle est également plus chère que sa version au plomb ouvert et
présente une faible durée de vie en cyclage en plus de présenter une profondeur de décharge de
80 % en général.
Figure 4: Batterie solaire AGM
13
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
c. La batterie solaire Gel
Les batteries gel, à l’instar des batteries AGM, sont étanches et ne nécessitent pas
d’entretien sous forme d’ajout d’eau distillée. Elles supportent également mieux les décharges
profondes. À 50 % de décharge, elles peuvent durer plus de 1000 cycles. En termes de durée de
vie, cela représente entre 6 et 10 ans pour une application solaire.
Figure 5: Batterie solaire Gel
2. La batterie solaire lithium
Les batteries au lithium sont plus légères et plus compactes que les batteries au plomb. Elles
peuvent également être déchargées plus profondément que les batteries au plomb. Elles sont
particulièrement sollicitées pour leur durée de vie étendue : elles peuvent monter jusqu’à 6 000
cycles à un taux de décharge de 80%.
Côté bilan écologique, la batterie lithium fait aussi figure de bon élève comparativement aux
batteries au plomb : son niveau de recyclage est proche de 70 %.
Figure 6: Batterie solaire lithium de LG
14
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
IV. Avantages
et
inconvénients
d’une
installation PV
En tant que source d’énergie, un système photovoltaïque offre des avantages mais aussi des
inconvénients.
1. Les avantages
 Les systèmes photovoltaïques sont fiables : aucune pièce employée n'est en mouvement.
Les matériaux utilisés (silicium, verre, aluminium), résistent aux conditions
météorologiques extrêmes.
 Un montage simple et adaptable à des besoins énergétiques divers. Les systèmes
peuvent être dimensionnés pour des applications de puissances allant jusqu'au
𝑀é𝑔𝑎𝑊𝑎𝑡𝑡 (MW).
 Combinable avec d'autres sources d'énergie pour augmenter le rendement du système.
 La technologie photovoltaïque présente des qualités sur le plan écologique car le produit
et non polluant, silencieux, et n’entraîne aucune perturbation du milieu.
 Le coût de fonctionnement est très faible vu les entretiens réduits et il ne nécessite ni
combustible, ni transport, ni personnel hautement spécialisé.
 Sur les sites isolés, l'énergie photovoltaïque offre une solution pratique pour obtenir de
l'énergie électrique à moindre coût.
2. Les inconvénients
 La fabrication du module photovoltaïque relève de la haute technologie et requiert des
investissements d'un coût élevé.
 Le rendement réel de conversion d’un module est faible, de l’ordre de 10-15%.
 L’énergie issue du générateur photovoltaïque est continue, donc il doit être transformé
par l’intermédiaire d’un onduleur.
 Le stockage de l'énergie électrique par des batteries est nécessaire, par conséquent le
coût du système photovoltaïque augmente.
Conclusion
Nous avons présenté dans ce chapitre les différentes notions qui entrent dans l´énergie solaire
et la constitution d’un générateur photovoltaïque et nous avons exploré le principe de la
conversion photovoltaïque et les technologies utilisées ainsi que les différents types des cellules
15
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
photovoltaïques. Ensuite nous avons terminés par les avantages et les inconvénients de l’énergie
solaire. Nous allons passer au dimensionnement de notre système.
CHAPITRE3 :
DIMENSIONNEMENT
DE LA MINI-CENTRALE SOLAIRE
PHOTOVOLTAÏQUE DU PAVILLON K
16
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Introduction
La méthode de dimensionnement consiste à déterminer d’abord la puissance crête d’un panneau
photovoltaïque qui fournit l’énergie électrique nécessaire pendant la journée. Elle consiste à
déterminer la période de besoin en électricité, et la consommation requise. Cette étape comporte
peu de calculs, mais demande relativement beaucoup de réflexion car une erreur à ce stade peut
rendre l’installation photovoltaïque obsolète. Dans notre cas, la puissance du champ est donnée
par le DAO, notre travail consistera à dimensionner les composant de la mini-centrale solaire
PV à savoir le nombre de module, de batterie, la section des câbles et les éléments de protection.
I.
Evaluation des besoins énergétiques pavillon K
Ici, le besoin énergétique journalier peut se définir comme étant l’énergie électrique journalière
consommée par un site ou une localité et qui doit être couverte par une source pour le bon
fonctionnement d’une charge. Pour l’évaluer dans notre cas, un bilan de puissances des
équipements électriques disponibles au pavillon K a été fait en se référant aux données
collectées sur le site du pavillon K. Avant de faire le bilan de puissance, il est nécessaire de
présenter le schéma unifilaire du pavillon K. Une Viste sur le coffret électrique du pavillon K,
nous a permis de faire le schéma unifilaire ci-dessous :
17
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
18
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Dans notre tableau de bilan de puissance à l’annexe4,
 La grande salle correspond au pavillon K1
 La salle 1 correspond au pavillon K2 et
 La salle 3 correspond au pavillon K3
Pour le calcul des besoins énergétiques journaliers (𝐵𝑗𝑟) de chaque appareil, la formule utilisée
est la suivante :
𝐁𝐣 = ∑ 𝐏𝐚 ∗ 𝐭𝐢
Soit “𝑡i “le temps de fonctionnement de l’appareil dans la journée, et 𝑃a sa puissance appelée
ou absorbée.
Le bilan de puissance des différents services ou unités du pavillon K a été fait, avant de faire la
somme de ces puissances pour tout le pavillon K.
Soit l’Annexe4 : Bilan de puissance complet du pavillon K.
Au vu de cela, on a une puissance appelée totale de 22,515kW pour un besoin journalier total
de 175,240 kWh/j. En appliquant un coefficient d’extension de 10 %, on a une puissance
appelée totale de 24,766 kW et un besoin journalier de 192,764 kWh/j.
La puissance crête du champ photovoltaïque nécessaire pour satisfaire cette demande
énergétique journalière est calculée à l’aide de la formule suivante :
𝐵𝑒𝑠𝑜𝑖𝑛 𝑗𝑜𝑢𝑟𝑛𝑎𝑙𝑖è𝑟𝑒
𝑃𝑐 =
Ensoleignement ∗ k
Après calcul, la puissance du champ nécessaire pour satisfaire la demande énergétique de
tout le pavillon K est de 55,075 kWc. Les résultats des calculs sont récapitulés dans le tableau
ci-dessous.
Tableau 2 : Récapitulatif des besoins énergétiques
crête
Puissance totale de la
Besoin journalier total de la
Puissance
charge (kW)
charge (kWh/j)
nécessaire (kWc)
24,766 kW
192,764
55,075
du
champ
Etant donné que nous somme limité par le DAO, nous constatons que nous pouvons alimenter
que la grande salle du pavillon K uniquement qui a un besoin journalier de 68,190KWh/j ce qui
nous donne une puissance crête du champ de 19,482KWc qui est inférieur à puissance donné
par le DAO (20KWc).
Voir annexe5 : bilan de puissance du pavillon K : Grande salle
Soit le schéma unifilaire est ci-dessous.
19
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
20
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
II.
Dimensionnement des composants de la mini-centrale PV
En ce qui concerne le dimensionnement, la démarche générale offre trois possibilités de
dimensionnement qui sont : en fonction du budget disponible, l’espace délimité pour le projet
ou de la demande énergétique à satisfaire. S’il fallait aller sur la base des besoins énergétiques
du pavillon K, il aurait fallu dimensionner une centrale de 55,075 kWc. Mais ici le DAO nous
limite une puissance de 20 kWc à installer et aussi les batteries (2V/ 2000Ah) du système de
stockage. Soit le schéma synoptique suivant :
SONABEL
ONDULEURS
RESEAUX
ONDULEURS
CHARGEURS
COFFRET DE
REGROUPEMENT
IVERSEUR
CHARGES
21
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
1. Dimensionnement du champ PV
Le système qui nous a été demandé conformément au DAO est de réaliser une mini-centrale
solaire photovoltaïque de 20KWc avec stockage de 2000Ah
 Choix de la tension de fonctionnement du système
La tension du système dépend de :

Type d’application ;

La puissance du système

La disponibilité du matériel (récepteur et module)
Le tableau ci-dessous nous résume les différents choix de la tension en fonction de la
puissance.
Tableau 3: tension recommandée pour les systèmes PV en fonction de la puissance
Puissance du champ PV
Tension recommandée
0 à 500Wc
12V DC
500 à 2000Wc
24VDC
2000Wc à 10 000Wc
48VDC
>10 000Wc
>48VDC
Etant donné que la puissance à installer est supérieur à 10 000Wc, notre tension d’utilisation
sera de 48V DC.
 Estimation du nombre total de modules PV à installer
𝑃𝑐ℎ: 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑𝑢 𝑐ℎ𝑎𝑚𝑝 𝑃𝑉 𝑒𝑛 𝑊𝑐
𝑃𝑐ℎ
𝑃𝑐ℎ = 𝑃𝑚 ∗ 𝑁𝑡𝑚⇰ 𝑁𝑡𝑚 =
𝑎𝑣𝑒𝑐 { 𝑝𝑚: 𝑝𝑢𝑖𝑠𝑠𝑎𝑛𝑐𝑒 𝑑′𝑢𝑛 𝑠𝑒𝑢𝑙 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒
𝑃𝑚
𝑁𝑡𝑚: 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒𝑠 𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒
Soit des modules de 250Wc,
𝐴𝑁: 𝑁𝑡𝑚 =
20000
250
= 𝟖𝟎 𝐌𝐨𝐝𝐮𝐥𝐞𝐬 , soit les caractéristiques techniques des modules regroupés
dans le tableau suivant :
Tableau 4: Caractéristiques techniques des modules
Dénomination
Caractéristiques
Puissance nominale (pmpp)
250 Wc
Tension nominale à puissance max(Vmpp)
30,45V
Courant à la puissance nominale (Impp)
8,21 A
Courant de court-circuit
9.44A
Tension en circuit ouvert (voc)
36,5 4V
Tension maximale du circuit
1000 V
22
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Dimensions
1640x990x40mm
Tolérance de puissance
+ou-3%
 Surface du champ
𝑆𝑐ℎ = (𝐿 ∗ 𝑙) ∗ 𝑁𝑡𝑚;
𝐴𝑁: 𝑆𝑐ℎ = (1.640 ∗ 0.990) ∗ 80 = 𝟏𝟐𝟗. 𝟖𝟖𝟖𝒎2
2. Dimensionnement des batteries de stockage
Le DAO nous impose des batteries de 2000Ah/2V ; nous allons associer 24 batteries de
2000Ah/2V en série, car la tension de notre système est de 48V.
3. Choix des onduleurs réseau
Le choix de notre onduleur réseau se fera sur la base de ceux qui supportent mieux les
conditions climatiques chaudes et leur disponibilité. Ainsi, on va opter pour la marque SMA
qui est mondialement reconnu pour la qualité de ses produits avec des rendements élevés,
des coûts relativement faibles et offre une garantie allant jusqu’à 25 ans. Nous utiliserons
onduleur réseau et chargeurs, coffrets de cette marque.
La puissance du champ étant de 20KWc, nous choisissons deux onduleurs réseau 10KWtriphasé-SMA-Sanny Tripower. Voir Annexe6 : Caractéristique technique des onduleurs
réseau. Dans la plage de tension des onduleurs réseaux, nous avons une tension compris entre
320V et 800V. Cela nous permettra d’estimer le nombre de modules en série et de branche
parallèle.
 Nombre de module en série
Nous avons choisi de connecter 20 modules en série pour former une branche et avoir la
tension du champ égale à 730V.
 Nombre de branche parallèle
Le nombre de branche parallèle Np est tel que :
𝑁𝑝 =
𝐴𝑁: 𝑁𝑝 =
20000
20∗250
𝑁𝑝: 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑏𝑟𝑎𝑛𝑐ℎ𝑒 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙𝑙è𝑙𝑒
𝑃𝑐ℎ
𝑎𝑣𝑒𝑐 {
𝑁𝑚𝑠 ∗ 𝑃𝑚
𝑁𝑚𝑠: 𝑛𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒 𝑑𝑒 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒 𝑒𝑛 𝑠𝑒𝑟𝑖𝑒
= 𝟒 𝐛𝐫𝐚𝐧𝐜𝐡𝐞𝐬
23
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Tableau 5: Récapitulatif des modules photovoltaïques choisis
Type
Polycristallin
Puissance
Nombre total de Nombre
de Nombre
unitaire (Wc)
modules
modules en série
branche
250
80
20
4
de
Amerisolar
Tableau 6: Caractéristiques d’une branche du champ solaire
Tension
en Tension
à Courant de
Courant
circuit ouvert
puissance
court-
puissance
Uoc max
maximale
circuit Isc
maximale Impp
9,44A
8,21
à
Puissance
maximale Pmpp
Umpp
730
609
5,00 kWc
4. Choix des onduleurs chargeurs
Les onduleurs chargeurs choisis sont les sunny island de la marque SMA, leurs
caractéristiques techniques sont à l’annexe 7
La puissance totale des onduleurs chargeurs est déterminée à l’aide de la formule suivantes :
𝑃𝑜𝑛𝑑𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔 = 0,8 × 𝑃𝑜𝑛𝑑 𝑃𝑉
AN : 𝑃𝑜𝑛𝑑𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔 = 0,8 × 20000 𝑊 = 16000 𝑊
Nombre d’onduleurs chargeurs est égale à la puissance totale des onduleurs divisée par la
puissance d’un seul onduleur.
𝑁𝑜𝑚𝑏𝑟𝑒=16000 = 2.66
6000
Nous allons prendre 3 onduleurs chargeurs Sunny island 8.0H. La puissance totale pouvant
être satisfaite par les onduleurs chargeurs Sunny island 8.0H sera de :
6000 × 3 =18 000W.
5. Dimensionnement des sections des câbles électriques du système
Les câbles ne doivent pas provoquer des chutes de tension pénalisantes pour le système. Les
chutes de tension sont calculées le long de chaque circuit en prenant le courant maximum
traversant chaque câble.
𝑆=𝐿∗
𝜌∗𝐼
𝑎𝑣𝑒𝑐
∆𝑈
24
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
S est la section du câble DC, 𝜌 est la résistivité du conducteur, L est la longueur du conducteur
et I est le courant du string. V est la tension du string et ΔU est la chute de tension relative d’un
string prise entre 1% et 2%.
Pour le câble en cuivre sa résistivité est de 1,6*10-8 Ωm.
 Section du câble entre le champ solaire et l’onduleur réseau : L=95m
𝐼 = 2 ∗ 𝐼𝑐𝑐𝑚 ;
𝑎𝑣𝑒𝑐 𝐼𝑐𝑐𝑚 𝑙𝑒 𝑐𝑜𝑢𝑟𝑎𝑛𝑡 𝑑𝑒 𝑐𝑜𝑢𝑟𝑡𝑐𝑖𝑟𝑐𝑢𝑖𝑡 𝑑′𝑢𝑛 𝑠𝑒𝑢𝑙𝑒 𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒
𝐴𝑁: 𝑆 = 95 ∗
1,6.10−8∗2∗9.44
= 4.712𝑚𝑚2 soit 𝟔 𝒎𝒎2
0.01∗20∗30.45
 Section du câble entre onduleur chargeur et batterie
𝐼=
𝑃𝑜𝑛𝑑
𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡
; AN: I=6000/48=125A
𝐴𝑁: 𝑆 = 1.95 ∗
1,6.10−8∗125
= 8.125𝑚𝑚2 soit 𝟏𝟎𝒎𝒎2
0.01∗48
Soit le tableau récapitulatif des Sections des câbles dimensionnées.
Tableau 7: Section de câble calculée
Câbles
Désignation
Entre
Entre coffret DC et Entre onduleur
modules PV onduleur
et coffret DC
chargeur (sortie
réseau
Entre
le
centrix (sortie AC)
AC) et coffret centrix et le coffret de
(Entrée DC)
répartition
.
Sections (en cuivre) 6
6
10
10
calculées (mm2)
6. Choix des appareils de protection
 Protection DC
 Disjoncteurs DC
Avant l’entrée de l’onduleur réseau nous avons un regroupement de deux branches ce qui nous
donne un courant maximal de 33A. Le calibre immédiatement supérieur est de 40 A, donc les
disjoncteurs de 40A ici sont adéquats

Fusible de protection
Entre onduleur chargeur et batteries nous avons : 𝐼 =
𝑃𝑜𝑛𝑑
𝑉𝑏𝑎𝑡𝑡
; AN : I=6000/48=125A
25
KOANDA Ibrahim
coffret
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Soit des fusibles de 125A de type gG.
 Protection AC
 Disjoncteurs AC
Ils assurent la protection des biens contre les surcharges et des personnes en éliminant les
risques de contact indirect. Les calibres des disjoncteurs correspondent au calibre normalisé
directement supérieur au courant maximal fourni par l’onduleur réseau en sortie AC.
L’onduleur réseau à utiliser ici délivre un courant maximal de 36,2 A. Le calibre
immédiatement supérieur est de 40 A, donc les disjoncteurs de 40A ici sont adéquats.
7. Choix de l’inverseur
Le choix d’un contacteur est lié aux :


Variables d’entrées (Tension du réseau, nature du courant, fréquence.)
Variables de sorties (Nature du récepteur, puissance, déphasage, tension
d’alimentation…)
Dans notre cas, nous avons à la sortie des onduleur réseau nous un courant de 44A,
cosφ=0.8(inductif)-50Hz d’où les contacteurs choisis sont de type LC1-D40 catégorie AC3,
Voir annexe9 : choix des contacteurs.
L’inverseur sera automatique composé de deux contacteurs de puissance, deux contacteurs
auxiliaires et de deux voyants de indiquant le fonctionnement de chaque source. Soit le
schéma de câblage ci-dessous.
26
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
27
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Soit le tableau récapitulatif des équipements dimensionnés
Tableau 8:Récapitulatif des équipements dimensionnés
Mini-centrale photovoltaïque du pavillon K
Puissance unitaire des modules (Wc)
250
Nombre
80
Puissance installée (Wc)
20000
Onduleur réseau Sunny
Nombre total
2
Tripower 10000W-
Puissance unitaire (W)
10000
Onduleurs chargeurs
Nombres total
3
Sunny island 8.0H
Puissances unitaire (W)
6000
Batteries
Nombre total
24
2000Ah/2V
Tension unitaire (V)
2
Capacité unitaire (Ah)
2000
Coffrets (SMA) AC+DC
Nombre
1
Disjoncteurs (40A)
Nombre
4
Centrix(Coffret de
Nombre
1
Fusible de protection 125A
Nombre
3
Inverseur
Nombre
1
Puit de terre
Nombre
1
Champs PV
6000W
regroupement)
.
28
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
8. Présentation de l’installation
Apres dimensionnement, notre système sera présenté comme suit :
Branhe1
Branche2 Branche3
Branche4
SSOONNAABBEELL
OONNDDUULLEEUUTTRR
CCHHAARRGGEEUURR11
COFFRET DC
ONDULEURS RESEAUX
CCOOFFFFRREERRCCEENNTTIXX
OONNDDUULLEEUURR
CCHHAARRGGEEUURR22
BATTE FUSE
BATTERIE
24*(2000AH2V)
OONNDDUULLEEUURR
CCHHAARRGGEEUURR33
COFFRET AC
SSOONNAABBEELL
INVERSEUR DE
SOURCE
CHARGES
Figure 7: schéma synoptype du système PV
29
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
L’installation sera commandée par un élément central appelé centrix. En effet, la production
photovoltaïque sera captée en premier par l’onduleur réseau, ensuite cette production ira
prioritairement charger les batteries du système grâce aux onduleurs chargeurs. Puisque
l’onduleur réseau doit toujours être couplé à un réseau pour pouvoir produire, nous allons le
coupler en aval du réseau Sonabel qui va à la charge. Aussi, tant que les batteries sont chargées,
la production de l’onduleur réseau est allouée à la charge du bâtiment à travers son injection
dans le réseau Sonabel du pavillon K.
En se référant sur les documents de PPS Sas, nous avons eu une idée sur le prix des différentes
composant de la muni-centrale solaire PV. Soit le bilan estimatif du projet dans le tableau cidessous
Tableau 9: Bilan estimatif du projet
Désignation
Quantité
Prix unitaire
Prix totale
Module PV de 250 Wc
80
80000
6400000
Batteries de 2000Ah/2V
24
800 000
19 200 000
Onduleur réseau
2
1 4000 000
2 800 000
Onduleur chargeur
3
2 145 000
6 435 000
Inverseur
1
250 000
250 000
Protection AC-DC
1
800 000
800 000
Câbles électrique
-
350000
350 000
Coffret de regroupement
1
500000
500000
Ensembles supports
-
1000000
1000000
Mise à la terre
1
800000
800000
Accessoires
1
600000
600000
Total Hors Taxe (MHT)
39 135 000
Conclusion
Dans ce chapitre nous avons effectué le dimensionnement de notre centrale PV selon le DAO
à savoir le dimensionnement du champ du parc de stockage, la section des câbles électriques
ainsi que la liste du matériel nécessaire à la réalisation de notre mini centrale PV. Apres avoir
effectuer cela, nous passerons à l’installation de notre mini centrale PV.
30
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
CHAPITRE4 : REALISATION DE
LA MINI-CENTRALE SOLAIRE
PV ET BILAN DE STAGE
31
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Introduction
La réalisation d’une centrale solaire PV est la phase pratique du dimensionnement, elle
nécessite donc une disponibilité et un accès des éléments dimensionnés pour pouvoir exécuter
le travail dans un bref délai. Dans notre cas nous allons commencer par la pose des supports
des équipements électrique de l’installation, ensuite leur raccordement électrique et en fin la
vérification et mise en marche du système
I. Réalisation de la mini centrale PV
1. Pose de la structure support de l'installation
Le support est conçu pour soutenir un panneau photovoltaïque, ainsi qu’un chargeur régulateur
et une batterie. Outre la mobilité de l’équipement, la possibilité d’incliner le panneau augmente
les performances de récupération de l’énergie solaire en choisissant à chaque fois l’orientation
idéale. Cette phase est entièrement métallique composé de cornière, tube carré, tube rond. Ce
qui confère à l’ensemble une rigidité indispensable pour préserver le panneau solaire, assez
fragile et coûteux.
 Pose des supports de fixation et pose des modules PV
Ces tables seront orientées en plein Sud avec un angle d’inclinaison d’environ 15°.
32
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Pose de rails horizontaux
Rail horizontal
Rail horizontal
Rail horizontal
Rail horizontale
Rail horizontal
1m
1m
2m
Rail horizontal
0.67m
0.67m
2m
Rail horizontal
1m
1m
Rail horizontal
Table 1
Rai l horizontale
Rail hori zontale
Rail horizonta le
2m
2m
Table 2
Rail h orizontale
1m
1
m
Rail h orizontale
7m
0.67m
0.
6
Rail h orizontale
1
m
1
m
Rail h orizontale
33
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
 La pose et raccordement des batteries
Le système de stockage est composé de 24 batteries de 2000Ah mise en série. Les
batteries seront posées sur un rack de batterie et câblées avec du câble 1×35mm² en
cuivre souple.
eirettaB
eirettaB
eirettaB
eirettaB
eirettaB
eirettaB
Batterie
Batterie
Batterie
Batterie
Batterie
Batterie
eirettaB
eirettaB
eirettaB
eirettaB
eirettaB
eirettaB
Batterie
Batterie
Batterie
Batterie
Batterie
Vers coffret batfuse
kcaR
kcaR
v2/Ah2000VZPO
ed egalbâC
Câblage de batteriesseirettab
OPZV2000Ah/2v
Batterie
v2/Ah2000VZPO
ed egalbâC
Câblage
de batteriesseirettab
OPZV2000Ah/2v
v2/Ah2000VZPO
ed egalbâC
Câblage de batteriesseirettab
OPZV2000Ah/2v
Vers coffret batfuse
Rack
v2/Ah2000VZPO
ed egalbâC
Câblage de batteriesseirettab
OPZV2000Ah/2v
Rack
Rack
Rack
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+
-
+ -
+
-
+
-
+ -
+ -
+
-
+ -
+
-
+
-
+ -
+
Batterie
Batterie
Batterie
Rack
Batterie
Batterie
Batterie
Batterie
Rack
Batterie
Batterie
Rack
Batterie
Batterie
Batterie
Figure 8 : Câblage des batteries solaires
 Pose et câblages des onduleur aux coffrets.
Les différentes onduleurs et coffrets ont étés disposés dans le local technique avec les
dimensions bien déterminées suis de leur raccordement électrique. Soit les figures suivantes :
34
KOANDA Ibrahim
Rack
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
20Cm
ONDULEUR
CHARGEUR 3
35Cm
ONDULEUR
CHARGEUR 2
35Cm
ONDULEUR
CHARGEUR 1
35Cm
Coffret de
regroupeme
nt
INVERSE
UR DE
SOURCE
40Cm
115Cm
115Cm
ONDULE
UR
RESEAU
40 Cm
BATT-FUSE
35Cm
BATTERIES
35Cm
PROTECTI
ON
DC-AC
Fenêtre
Porte
Figure 9: Dispositions des équipements dans le local technique
Figure 10: Schéma de raccordement des équipements électrique
35
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
3. Raccordement électrique de l'installation au TGBT
36
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
4. Mise à la terre.
Un puits de terre a été réalisé pour la mise à la terre de tous les équipements électriques de la
mini-centrale que nous n’avons pas pu dimensionner mais dans la réalisation nous avons eu
l’occasion de le faire, les étapes sont les suivantes :

Creusage d’un trou d’un mètre de diamètre et une profondeur de 2.5m ;

Piquet de terre cloué dans le trou, raccordé avec un câble en cuivre de section
10mm2 ;

Remplissage du trou avec : Bouse de vache-charbon-copeau de bois-bouse de
vache puis du sable ;

Emplacement d’une barrette de terre raccorder avec le câble en cuivre.
5. Vérification et mise en marche
En ce qui concerne la vérification, nous avons eu à le faire dans le coté :

Serrage ;

Concordance des phases ;

Mise à la terre des masses métalliques de la mini-centrale solaire PV
Nous avons un système constitué d’un onduleur réseau, d’onduleurs chargeurs ou autonomes
et une arrivée SONABEL.
Le système est configuré pour fonctionner de la manière suivante :
Dans la journée, la priorité est donnée à l’onduleur réseau qui convertis l’énergie DC fournie
par les modules solaires en énergie AC. Cette énergie transformée servira pour la charge des
accumulateurs en priorité à travers les onduleurs chargeurs et en suite l’alimentation des charges
du bâtiment du pavillon K.
Notons bien que toutes les sources se trouvent dans le coffret de regroupement (Centrix).
Un inverseur de source automatique est utilisé, nous permettant le choix entre la SONABEL en
priorité et le SOLAIRE (Sortie des onduleurs chargeurs) ensuite. Dans notre cas le SOLAIRE
est l’énergie fournie par les onduleurs réseau est prioritaires et la SONABEL intervient en
absence du soleil et à un niveau bas (40%) de décharge des batteries.
En plus de cela un système de monotoring est mis en place pour la supervision du système de
production et de consommation journalière, mensuel, voir annuel. Voir annexe12 pour les
caractéristiques du système de monotoring.
37
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
II. Bilan de stage
1. Apports
Notre stage à l’entreprise PPS Sas est un atout pour notre formation,car il nous a permis :
 D’acquerir une connaissance approfondie dans le domaine des énergies renouvelables,en
particulier l’énergie solaire photovoltaique ;
 De participer a des installations domestique des kits back up a saaba,a la zone 1,au 1200
logements,a Ouaga 2000,a Karpala,a basenko, a Zongo, à la présidence, etc…
 De participer a des installation de mini-centrale PV dans des sites tel que :l’IBAM et le
Batiment pedagogique de l’unuversité de ouagadougou
 De participer a l’installations des lampandaires solaires a l’hotel OASIS de kokologo
 De participer à une reception provisoire des centrales solaire PV de l’universitè Norbert
ZONGO et du CHR de Koudougou pui celle du CHR de Dedougou .
 De participer au depanage de la centrale PV et changement de roulement d’un moteur
asynchrone à Giga
 D’avoir une vision globale d’une entreprise,sa structure ainsi que ses activités
 De developper de nouvelle compétences telles que la rigeur,l’esprit d’équipe ,la creativité
et la gestion du projet.
2. Critiques
Il est important de relever :


Le mauvais état de certains véhicules de service
L’indisponibilité de certains outils de dépannage rendant la tâche difficile
Conclusion
Ce chapitre nous a permis de comprendre les différentes étapes de réalisation d’une minicentrale PV notamment la fixation des supports pour les modules et batteries suivi de leur
pose et raccordement. Nous avons également effectué la disposition des équipements
électriques dans le local technique suivi de leur raccordement. Ce qui nous a permis de
vérifier le fonctionnement la mini-centrale PV.
38
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
CONCLUSION GENERALE
Notre stage au sein de l’entreprise PPS Sarl s’est très bien déroule au regard du personnel très
accueillant et toujours à l’écoute des stagiaires. Ce stage nous a permis de connaître
d’avantage les réalités du milieu professionnel et d’approfondir nos connaissances théoriques
et pratiques
Au cours de ce stage, nous avons été amenés à faire une étude sur le dimensionnement et
réalisation d’une mini centrale solaire PV pour l’alimentation des bâtiments de l’université
Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO, le bilan est plutôt positif en ce sens que cette étude a
été plus qu’important pour nous, que ce soit sur le plan intellectuel que le plan personnel. Il
ressort de notre étude que cette nouvelle mini-centrale PV a plus d’avantages sur le plan
économique que sur le plan technique. Aussi, à travers ce système nous pourrons
révolutionner d’une manière ou d’une autre le domaine de la technique.
Également, nous avons aussi pu participer à des opérations d’installation, de dépannage, de
réception technique, et réception provisoire nous mettant ainsi en situation professionnelle.
Nos compétences théoriques acquises durant deux (02) ans à l’ISGE-BF nous ont permis de
faire face à des situations exaltantes pour tout futur diplômé.
.
39
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
ANNEXES
ANNEXE1 : Principe de fonctionnement d’un module PV
XI
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
ANNEXE 2 : Technologies des modules solaires PV
Cellule
Cellule
Cellule au silicium
Cellule
Monocristallin
Polycristallin
amorphe
organique
solaire
ANNEXE 3 : Quelques images des différents types d’onduleurs
Onduleur réseau
Onduleur chargeur
Onduleur hybride
XII
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
ANNEXE 4 : Bilan de puissance de pavillon K complet
Bilan de puissance du pavillon K
Pavillon K1
Désignation
Quantité
Lampe 1,20m
120
20
Puissance Energie (Wh)
totale(W)
16
2400
38400
Lampe globe
10
18
16
180
2880
Brasseurs
58
75
5
4350
21750
Prise
10
96
5
960
4800
1
45
8
45
360
Appareil
sonorisation
de
Temps(heure)
Puissance
unitaire(W)
Puissance totale k1
7935
Besoin journalière K1
68190
Pavillon k2
Lampe 1,20m
67
20
16
1340
21440
Brasseurs
26
75
5
1950
9750
Prise
5
40
5
200
1000
1
45
8
45
360
Appareil
sonorisation
de
Puissance totale k2
3535
Besoin journalière k2
32550
Pavillon k3
Lampe 1,20m
79
20
16
1580
25280
Brasseurs
28
75
5
2100
10500
Prise
7
96
5
672
3360
1
45
8
45
360
Appareil
sonorisation
de
Puissance totale k3
4397
XIII
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Besoin journalière k3
39500
Bureaux
Lampe 1,20m
8
20
16
160
2560
Brasseurs
8
75
5
600
3000
Climatiseur 2CV
4
1472
5
5888
29440
Puissance totale 4
6648
Besoin journalière 4
35000
Puissance totale
22515
Besoin journalière totale
175240
ANNEXE5 : Bilan de puissance du pavillon K : Grande salle
Désignation
Lampe 1,20m
Lampe globe
Brasseurs
Prise
Appareil
de
sonorisation
Quantité
120
10
58
10
1
Puissance
unitaire(W)
Pavillon K1
Temps(heure)
20
18
75
96
45
16
16
5
5
8
P(W)
Energie (Wh)
2400
180
4350
960
45
38400
2880
21750
4800
360
Puissance totale k1
Besoin journalière K1
7935
68190
XIV
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
ANNEXE6 : Caractéristiques des onduleurs réseau
SUNNY TRIPOWER
SUNNY TRIPOWER 10000TL / 12000TL / 15000TL / 17000TL
Sunny Tripower
10000TL
Sunny Tripower
12000TL
Puissance DC max. (pour cos ϕ = 1)
10200 W
12250 W
Tension d’entrée max.
1000 V
1000 V
320 V – 800 V / 600 V
380 V – 800 V / 600 V
Tension d’entrée min. / de démarrage
150 V / 188 V
150 V / 188 V
Courant d’entrée max. entrée A / entrée B
22 A / 11 A
22 A / 11 A
Courant d’entrée max. par string entrée A² / entrée B²
33 A / 12,5 A
33 A / 12,5 A
Nombre d’entrées MPP indépendantes / strings par entrée MPP
2 / A : 4; B : 1
2 / A : 4; B : 1
Puissance assignée (à 230 V, 50 Hz)
10000 W
12000 W
Puissance apparente AC max.
10000 VA
12000 VA
3 / N / PE; 220 / 380 V
3 / N / PE; 230 / 400 V
3 / N / PE; 240 / 415 V
3 / N / PE; 220 / 380 V
3 / N / PE; 230 / 400 V
3 / N / PE; 240 / 415 V
Plage de tension nominale AC
160 V – 280 V
160 V – 280 V
Fréquence du réseau AC / plage
50 Hz, 60 Hz / −6 Hz … +5 Hz
50 Hz, 60 Hz / −6 Hz … +5 Hz
50 Hz / 230 V
50 Hz / 230 V
16 A
19,2 A
1
1
Caractéristiques techniques
Entrée (DC)
Plage de tension MPP / tension d’entrée assignée
Sortie (AC)
Tension nominale AC
Fréquence / tension de réseau assignée
Courant de sortie max.
Facteur de puissance à la puissance assignée
XV
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Facteur de déphasage réglable
0,8 inductif ... 0,8 capacitif
0,8 inductif ... 0,8 capacitif
3/3
3/3
98,1 % / 97,7 %
98,1 % / 97,7 %
Phases d’injection / de raccordement
Rendement
Rendement max. / rendement européen
ANNEXE 7 : Caractéristiques techniques des onduleurs chargeurs
Sunny
6.0H
Modèle
Island
Sunny Island 8.0H
Service sur le réseau électrique public ou générateur
230 V / 172,5 V à 230 V / 172,5 V à 264,5
264,5 V
V
50 Hz / 40 Hz à 70
50 Hz / 40 Hz à 70 Hz
Hz
Tension de réseau assignée / Plage de tension AC
Fréquence de réseau assignée / plage de fréquence
autorisée
Courant alternatif max pour l’optimisation de
20 A
l’autoconsommation (gestion du réseau)
Puissance AC max pour une optimisation de
4,6 kVA
l’autoconsommation (gestion du réseau)
Courant d’entrée AC maximal
Puissance d’entrée AC maximale
Mode îlotage ou mode alimentation
remplacement
Tension de réseau assignée / Plage de tension AC
Fréquence assignée / Plage de fréquence (réglable)
Puissance assignée
50 A
11 500 W
26 A
6 kVA
50 A
11 500 W
de
230 V / 202 V à
230 V / 202 V à 253 V
253 V
50 Hz / 45 Hz – 65
50 Hz / 45 Hz – 65 Hz
Hz
4 600 W
6 000 W
Puissance AC à 25 °C pendant 30 min / 5 min / 3 s
6 000 W / 6 800 W 8 000 W / 9 100 W / 11
/ 11 000 W
000 W
Puissance AC à 45 °C
Courant assigné / Courant de sortie maximal (crête)
Entrée DC batterie
Tension d’entrée assignée / Plage de tension DC
3 700 W
20 A / 120 A
5 430 W
26 A / 120 A
48 V / 41 V à 63 V 48 V / 41 V à 63 V
Courant de charge de la batterie max. / Courant de 110 A / 90 A / 103
140 A / 115 A /130 A
charge assigné DC / Courant de décharge assigné DC A
Li-Ion*,
FLA,
Li-Ion*, FLA, VRLA /
VRLA
/
100 Ah à 10 000 Ah
100 Ah à 10 000
Type de batterie / Capacité de la batterie
(plomb)
Ah
(plomb)
50 Ah à 10 000 Ah (Li50 Ah à 10 000 Ah
Ion)
(Li-Ion)
Régulation de charge
Processus IUoU
Processus IUoU
XVI
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Rendement / Autoconsommation
Rendement max.
Caractéristiques générales
Dimensions (L / H / P)
Poids
Plage de températures de fonctionnement
Désignation
96 %
96 %
467
x 612
467 x 612 x 242 mm
x 242 mm
63 kg
63 kg
-25 °C ... +60 °C -25 °C ... +60 °C
SI6.0H-11
SI8.0H-11
ANNEXE8 : fiche technique des batteries
Hoppecke SUN POWER 2000 Ah VRL 2
Batteries 2 V GEL haut de gamme avec plus de 4000 cycles à 40% de
décharge
Capacité en C 100 de 2000Ah
Ls batteries 2V GEL Hoppecke sont livrées avec le cablage et sont
assemblées et ECOLODIS vous offre le rack de montage afin de garantir
un fonctionnement optimal et une installation facile.
ANNEXE9 : tableau de choix des contacteurs
XVII
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
ANNEXE10 : Vue du champ PV et du locale technique
XVIII
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
ANNEXE11 : Vue du bâtiment du pavillon K.
XIX
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
ANNEXE12 : Fiche technique du système de monotoring
POINT D'ACCES 4G LTE +ROUTER TL-MR6400 300Mb/s TP-LINK
Le routeur sans fil TL-MR6400, conforme au standard 802.11 b/g/n, permet à plusieurs utilisateurs du réseau de partager
la connexion réseau dans les zones où il y a des signaux 3G/4G.
Le dispositif ne nécessite aucune configuration supplémentaire, il est prêt à employer immédiatement après avoir installé
la carte SIM et avoir fourni de l’alimentation.
Fréquence:
2.4 GHz
Type d'antenne:
2 x Wifi intégré,
2 x 4G LTE
Standards:
802.11n/g/b IEEE 802.3/3u
Vitesse de la transmission :
11n : 300 Mbps
11g : 54 Mbps
11b : 11 Mbps
LTE : 150 Mbps
Type de modulation:
DBPSK, DQPSK, CCK OFDM, 16-QAM, 64-QAM
Ports LAN:
• 1 x 10/100 Mbps - LAN/WAN
• 3 x 10/100 Mbps - LAN
Sensibilité du récepteur:
• 11g 54M: -74dBm
• 11n HT20: -71dBm
• 11n HT40: -67dBm
LTE:
QSS:
WDS:
Alimentation:
9 V DC / 1 A (chargeur fourni)
Température de travail :
0 °C ... 40 °C
Humidité relative de l’air admissible :
max. 95 % (sans condensation)
Caractéristiques principales :
• Prise SIM
• Touche WPS/RESET
Poids :
0.354 kg
Dimensions :
202 x 141 x 34 mm
XX
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
Table des matières
DEDICACE ........................................................................................................................................................... II
REMERCIEMENTS ........................................................................................................................................... III
SOMMAIRE ......................................................................................................................................................... IV
LISTES DES SIGLES ET ABREVIATIONS .................................................................................................... VI
LISTES DES FIGURES ..................................................................................................................................... VII
LISTES DES TABLEAUX ................................................................................................................................... VIII
PREAMBULE .................................................................................................................................................... IX
INTRODUCTION GENERALE ......................................................................................................................... 1
CHAPITRE1 : PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL ET DU PROJET ........................... 2
INTRODUCTION ................................................................................................................................................. 3
I. PRESENTATION DE PPS SAS ................................................................................................................... ERREUR ! SIGNET NON DEFINI.
1. Historique de PPS Sas ................................................................................................................................ 3
2. Secteur d’activités ...................................................................................................................................... 3
3. Situation géographique de PPS Sas............................................................................................................ 4
4. Organigramme de PPS Sas......................................................................................................................... 5
II. PRESENTATION DU PROJET ..................................................................................................................................................................... 5
1. Description du projet................................................................................................................................. 5
2. Situation géographique du site ................................................................................................................. 6
3. Objectif du projet ....................................................................................................................................... 6
4. Approche méthodologique ........................................................................................................................ 7
CONCLUSION ............................................................................................................................................................................................... 7
CHAPITRE 2 : GENERALITES SUR LES SYSTEMES SOLAIRE PV AVEC STOCKAGE .................... 8
INTRODUCTION ................................................................................................................................................. 9
LE MODULE PHOTOVOLTAÏQUE ....................................................................................................... 9
I.
1.
PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UN MODULE PV............................................................................................... 9
2. LES DIFFERENTES TECHNOLOGIES DES CELLULES SOLAIRES .................................................................................................................... 9
a. Les cellules au silicium cristallin ............................................................................................................... 10
b. Les cellules à base de couches mince ....................................................................................................... 10
II.
LES ONDULEURS SOLAIRES .................................................................................................................... 10
1.
LES ONDULEURS RESEAU .............................................................................................................................................................. 10
a.
Les onduleurs modules ....................................................................................................................... 11
XXI
b.
Les onduleurs chaines......................................................................................................................... 11
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
c.
Les onduleurs centraux....................................................................................................................... 11
2.
LES ONDULEURS CHARGEURS ....................................................................................................................................................... 11
3.
LES ONDULEURS HYDRIDES........................................................................................................................................................... 12
III.
LES BATTERIES SOLAIRES ....................................................................................................................... 12
1.
LES BATTERIES SOLAIRES AU PLOMB ............................................................................................................................................ 12
a.
La batterie » plomb ouvert «.............................................................................................................. 12
b.
La batterie solaire AGM ..................................................................................................................... 13
c.
La batterie solaire Gel ........................................................................................................................ 14
2.
IV.
LA BATTERIE SOLAIRE LITHIUM ..................................................................................................................................................... 14
AVANTAGES ET INCONVENIENTS D’UNE INSTALLATION PV ...................................................................... 15
1.
LES AVANTAGES ............................................................................................................................................................................ 15
2.
LES INCONVENIENTS ..................................................................................................................................................................... 15
CONCLUSION.................................................................................................................................................... 15
CHAPITRE3 : DIMENSIONNEMENT DE LA MINI-CENTRALE SOLAIRE PHOTOVOLTAÏQUE DU PAVILLON K ....... 16
INTRODUCTION ............................................................................................................................................... 17
I.
EVALUATION DES BESOINS ENERGETIQUES PAVILLON K .................................................... 17
II.
DIMENSIONNEMENT DES COMPOSANTS DE LA MINI-CENTRALE PV ................................. 21
1.
DIMENSIONNEMENT DU CHAMP PV ................................................................................................................ 22
2.
DIMENSIONNEMENT DES BATTERIES DE STOCKAGE .................................................................................................................... 23
3.
CHOIX DES ONDULEURS RESEAU .................................................................................................................................................. 23
4.
CHOIX DES ONDULEURS CHARGEURS ........................................................................................................................................... 24
5.
DIMENSIONNEMENT DES SECTIONS DES CABLES ELECTRIQUES DU SYSTEME ............................................................................. 24
6.
CHOIX DES APPAREILS DE PROTECTION ........................................................................................................................................ 25
7.
CHOIX DE L’INVERSEUR ................................................................................................................................................................ 26
8.
PRESENTATION DE L’INSTALLATION ............................................................................................................................................. 29
CONCLUSION.................................................................................................................................................... 30
CHAPITRE4 : REALISATION DE LA MINI-CENTRALE SOLAIRE PV ET BILAN DE STAGE ........ 31
INTRODUCTION ............................................................................................................................................... 32
I. REALISATION DE LA MINI CENTRALE PV .......................................................................................... 32
1. POSE DE LA STRUCTURE SUPPORT DE L'INSTALLATION ....................................................................................................................... 32
3.
RACCORDEMENT ELECTRIQUE DE L'INSTALLATION AU TGBT ................................................................................. 36
4.
MISE A LA TERRE........................................................................................................................................................................... 37
5.
Vérification et mise en marche .......................................................................................................... 37
II. BILAN DE STAGE ........................................................................................................................................ 38
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
1.
APPORTS ....................................................................................................................................................................................... 38
2.
CRITIQUES..................................................................................................................................................................................... 38
CONCLUSION.................................................................................................................................................... 38
CONCLUSION GENERALE ............................................................................................................................ 39
ANNEXES ............................................................................................................................................................ XI
ANNEXE1 : PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT D’UN MODULE PV ..................................................................................... XI
ANNEXE 2 : TECHNOLOGIES DES MODULES SOLAIRES PV ............................................................................................. XII
ANNEXE 3 : QUELQUES IMAGES DES DIFFERENTS TYPES D’ONDULEURS ............................................................................................. XII
ANNEXE 4 : BILAN DE PUISSANCE DE PAVILLON K COMPLET .............................................................................................................. XIII
ANNEXE5 : BILAN DE PUISSANCE DU PAVILLON K : GRANDE SALLE ................................................................................................... XIV
ANNEXE6 : CARACTERISTIQUES DES ONDULEURS RESEAU .................................................................................................................. XV
ANNEXE 7 : CARACTERISTIQUES TECHNIQUES DES ONDULEURS CHARGEURS .................................................................................... XVI
ANNEXE8 : FICHE TECHNIQUE DES BATTERIES ................................................................................................................................... XVII
ANNEXE9 : TABLEAU DE CHOIX DES CONTACTEURS .......................................................................................................................... XVII
ANNEXE10 : VUE DU CHAMP PV ET DU LOCALE TECHNIQUE ......................................................................................................... XVIII
ANNEXE11 : VUE DU BATIMENT DU PAVILLON K....................................................................................................... XIX
ANNEXE12 : FICHE TECHNIQUE DU SYSTEME DE MONOTORING......................................................................................................... XX
BIBLIOGRAPHIE ........................................................................................................................................... XXIV
WEBOGRAPHIE.............................................................................................................................................. XXV
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
BIBLIOGRAPHIE
[1] Cours de Production Solaire :2020-2021 / 2AEI (électricité Industrielle) / Mme CONGO
Solange
[2] Cours de technologie électrique :2019-2020/1ATCFI/M. NIKIEMA
[3] Cours de technologie électrique 1 :2020-2021/2AEI/M. DIAWARRA
XXIV
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
WEBOGRAPHIE
 https://www.futura-sciences.com/planete/definitions/energie-renouvelable-energiesolaire-6679/ consulté le 18/08/2021 à 13h00
 https://www.libow.fr/blog-avis/blog/quels-sont-les-differents-types-de-batteriessolaires consulté le 19/08/2021 à 19h52
 https://www.hellowatt.fr/blog/fonctionnement-panneau-solaire-photovoltaique
consulté le 22/08/2021
 https://www.wattuneed.com/fr/onduleurs-et-convertisseurs/1389-sma-sunny-island60h-et-80h-0712971128545 consulté le 25/08/2021 à 10h-15
 onduleur-photovoltaique-sma-sunny-tripower-10000tl-10-12000tl-10-15000tl-1017000tl-10-fiche-technique.pdf consulté le 29/08/2021 à 17h-08
 https://www.google.com/search?client=opera&q=ETAPE+DE+REALISATION+D%
27UNE+CENTRALE+PV&sourceid=opera&ie=UTF-8&oe=UTF-8 consulté le
30/08/2021 à 8h25
XXV
KOANDA Ibrahim
Dimensionnement et réalisation d’une mini centrale solaire photovoltaïque avec stockage pour l’alimentation des
bâtiments de l’université Ouaga 1 Professeur Joseph KI-ZERBO : cas du pavillon K
XXVI
KOANDA Ibrahim