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UNIVERSITE EL HADJ LAKHDAR - BATNA
Faculté des Sciences de l’Ingénieur
Département d’Electrotechnique
Mémoire de Magister
Pour obtenir
LE TITRE DE MAGISTER EN ELECTROTECHNIQUE
Option : Maîtrise d'Energie
Présenté Par
Mohamed Lakhdar LOUAZENE
Soutenu le : 12/06/2008
Devant le jury composé de :
Nom & Prénom Grade Qualité Université
M. Mabrouk CHABANE Professeur Président Université de Batna
M. Boubaker AZOUI Professeur Rapporteur Université de Batna
M. Amar MOUSSI Professeur Examinateur Université de Biskra
M. Achour BATKA Maître de conférences Examinateur Université de Biskra
M. Mohamed ARROUF Maître de conférences Examinateur Université de Batna
M. Sebti BOUKHTACHE Maître de conférences Examinateur Université de Batna
2008
Etude technico-économique d'un système
de pompage photovoltaïque sur le site de
Ouargla
Su
j
et du mémoir
e

I
Remerciements
Avant tout, je remercie ALLAH, le tout puissant, de m’avoir donné le courage et la volonté
pour accomplir ce travail de recherche.
Le travail présenté dans ce mémoire a été dirigé par Monsieur Boubaker AZOUI, au sein du
laboratoire L.E.B. à l’université de Batna. Monsieur AZOUI est professeur à l’université de
Batna. Je tiens à lui exprimer toute ma gratitude et ma reconnaissance d’avoir proposer et
diriger ce travail. Ses qualités humaines, son esprit critique et particulièrement ses conseils
et ses orientations ont apporté beaucoup à l’aboutissement de ce travail.
Je remercie vivement Monsieur. Dris Korichi, maître de conférences à l’université de
Ouargla, de m’avoir aidé par ses conseils précieux. Je le remercie également de son
accompagnement tout au long de la rédaction de ce mémoire.
Je remercie très sincèrement Monsieur Mabrouk CHABANE, professeur à l’université de
Batna, de m’avoir fait l’honneur de présider mon jury de mémoire.
J'adresse tous mes remerciements aux membres du jury, M. Amar MOUSSI, professeur à
l’université de Biskra, M. Achour BATKA, maître de conférences à l’université de Biskra, M.
Mohamed ARROUF, maître de conférences à l’université de Batna et M. Sebti
BOUKHTACHE, maître de conférences à l’université de Batna, d’avoir accepté de participer
à ce jury comme examinateurs.
Je remercie toutes les personnes que je n’ai pas pu citées ici et qui ont participé, de près ou
de loin, à la réalisation de ce travail.
Enfin, je ne pourrais terminer sans remercier mes parents, ma femme, mes enfants et tous les
membres de ma famille de m’avoir soutenu et encouragé pour terminer le présent travail.

Table des matières
II
Table des matières
Introduction générale ............................................................................................................... 1
Chapitre 1 : Rayonnement solaire ............................................................................... 3
1.1 Introduction .................................................................................................................. 3
1.2 Spécification du site de Ouargla ................................................................................... 3
1.3 Principes de calcul de l’énergie solaire ........................................................................ 4
1.3.1 Déclinaison ................................................................................................................... 4
1.3.2 Le temps solaire vrai ..................................................................................................... 4
1.3.3 La durée et le taux d’insolation .................................................................................... 5
1.3.4 L’angle horaire  ........................................................................................................ 5
1.3.5 Position du soleil .......................................................................................................... 5
1.4 Rayonnement hors atmosphère ..................................................................................... 6
1.4.1 L’éclairement ................................................................................................................ 6
1.4.2 L’irradiation horaire ..................................................................................................... 7
1.4.3 L’irradiation journalière ............................................................................................... 7
1.4.4 L’irradiation journalière moyenne mensuelle hors atmosphère ................................... 7
1.5 Le rayonnement solaire en présence de l’atmosphère .................................................. 8
1.5.1 L’indice de clarté .......................................................................................................... 9
1.5.2 Estimation de l’irradiation diffuse sur une surface horizontale .................................... 9
1.5.3 Calcul de l’irradiation globale journalière mensuelle sur une surface horizontale ...... 9
1.5.4 Calcul de l’irradiation globale journalière mensuelle sur une surface inclinée ......... 11
1.5.5 La position des panneaux solaires .............................................................................. 13
1.6 Conclusion .................................................................................................................. 14
Chapitre 2 : Etude du Système photovoltaïque ........................................................ 15
2.1 Introduction ................................................................................................................ 15
2.2 Le générateur photovoltaïque GPV ............................................................................ 15
2.2.1 Principe de fonctionnement ........................................................................................ 15
2.2.2 Les différents types de cellules solaires (cellules photovoltaïque) ............................. 17
2.3 Constitution d’un générateur photovoltaïque ............................................................. 17
2.3.1 Les cellules solaires .................................................................................................... 17
2.3.2 Les modules (ou panneaux) ........................................................................................ 18
2.3.3 Le générateur photovoltaïque ..................................................................................... 18
2.4 Modèle de cellule ........................................................................................................ 18
2.5 Modélisation du Module (panneau) photovoltaïque ................................................... 19
2.5.1 Influence de la température sur le rendement des cellules ......................................... 22
2.5.2 Influence du rayonnement sur les cellules .................................................................. 24
2.6 Connexion directe source-charge ............................................................................... 26
2.7 Définition de l’étage d’adaptation entre une source et une charge ............................. 27
2.8 Principe de la recherche du point de puissance maximale (MPPT) ........................... 28
2.8.1 Introduction ................................................................................................................ 28
2.8.2 La méthode dite « Perturbation et Observation » ou P&O ......................................... 30
2.8.3 Principe du contrôle MPPT ........................................................................................ 32
2.9 Conclusion .................................................................................................................. 33
Chapitre 3 : Le pompage photovoltaïque ................................................................. 34
3.1 Introduction ................................................................................................................ 34
3.2 Méthodes de pompages .............................................................................................. 34
3.2.1 Pompage « au fil du soleil » ....................................................................................... 34

Table des matières
III
3.2.2 Pompage avec batteries .............................................................................................. 35
3.3 Notions hydrauliques .................................................................................................. 35
3.4 Les composants d’un système de pompage PV .......................................................... 36
3.4.1 Le générateur photovoltaïque ..................................................................................... 37
3.4.2 Le groupe électropompe ............................................................................................. 38
3.4.3 L’électronique de commande et de contrôle ............................................................... 41
3.4.4 La partie stockage ....................................................................................................... 41
3.5 Dimensionnement complet de l’installation ............................................................... 42
3.5.1 Estimations des besoins en eau ................................................................................... 42
3.5.2 Calcul de l’énergie hydraulique quotidienne requise ................................................. 42
3.5.3 Détermination de l’énergie solaire disponible ............................................................ 43
3.6 Taille du générateur photovoltaïque ........................................................................... 44
3.6.1 Méthode analytique .................................................................................................... 44
3.6.2 Méthode graphique ..................................................................................................... 45
3.7 Dimensionnement de la pompe ................................................................................. 46
3.8 Démarche de dimensionnement des stations de pompage solaire .............................. 47
3.9 Conclusion .................................................................................................................. 47
Chapitre 4 : Application d’un système de pompage PV sur le site de Ouargla .... 48
4.1 Introduction ................................................................................................................ 48
4.2 Situation géographique ............................................................................................... 48
4.3 Milieu physique .......................................................................................................... 49
4.3.1 Climatologie ............................................................................................................... 49
4.3.1.1 Pluviométrie ............................................................................................................... 49
4.3.1.2 Températures .............................................................................................................. 49
4.3.1.3 Evapotranspiration ..................................................................................................... 50
4.3.1.4 Vents .......................................................................................................................... 50
4.3.2 Ressources en eaux souterraines ................................................................................. 51
4.3.2.1 La nappe phréatique ................................................................................................... 51
4.3.2.2 Le Complexe Terminal ............................................................................................... 51
4.3.2.3 Continental Intercalaire : ............................................................................................ 52
4.4 Recensement des forages (1950-2003) ....................................................................... 52
4.5 Activités agricoles ...................................................................................................... 52
4.6 Système de pompage solaire ....................................................................................... 53
4.6.1 Estimation des besoins en eau .................................................................................... 53
4.6.2 Rayonnement solaire .................................................................................................. 53
4.6.3 Hauteur manométrique total ....................................................................................... 54
4.7 Dimensionnement de la station de pompage .............................................................. 54
4.7.1 Choix de la pompe ...................................................................................................... 54
4.7.2 La capacité du réservoir .............................................................................................. 56
4.7.3 Le convertisseur DC/AC (onduleur) ........................................................................... 57
4.7.4 Taille du générateur PV .............................................................................................. 57
4.7.4.1 Nombres de modules .................................................................................................. 58
4.7.4.2 Nombre de modules en série ...................................................................................... 58
4.7.4.3 Nombre de modules en parallèle ................................................................................ 58
4.8 Conclusion .................................................................................................................. 61
Chapitre 5 : Etude Economique Comparative Photovoltaïque / Electrogène ....... 62
5.1 Introduction ................................................................................................................ 62
5.2 Etude économique comparative Photovoltaïque-Electrogène .................................... 62
5.2.1 Systèmes de pompage photovoltaïque ........................................................................ 63
5.2.1.2 Méthode du calcul ...................................................................................................... 64
5.2.1.1 Analyse économique des systèmes de pompage photovoltaïque................................ 63

Table des matières
IV
5.2.1.3 Calcul de l’investissement initial total ....................................................................... 64
5.2.1.4 Calcul des coûts sur la durée de vie ........................................................................... 64
5.2.1.5 Calcul de l’amortissement total .................................................................................. 65
5.2.1.6 Calcul de l’entretien et de la maintenance annuel total .............................................. 68
5.2.2 Systèmes de pompage par groupe électrogène ........................................................... 71
5.2.2.1 Calcul de l’investissement initial total ....................................................................... 72
5.2.2.2 Calcul de L’amortissement total ................................................................................. 72
5.2.2.3 Calcul de L’entretien et de la maintenance annuel total ............................................. 74
5.2.2.4 Calcul de l’exploitation annuel total........................................................................... 75
5.3 Résultats comparatifs .................................................................................................. 77
5.4 Conclusion .................................................................................................................. 80
Conclusion générale ................................................................................................................ 83
Références bibliographiques .................................................................................................. 85
Annexes .................................................................................................................................... 88