Modélisation et dimensionnement d'un générateur photovoltaique
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Date
2011
Authors
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Publisher
Université Mouloud Mammeri
Abstract
L’utilisation massive des énergies fossiles, même si elle a envahi tout le champ de l’activité des hommes d’aujourd’hui, reste un épiphénomène à l’échelle de l’histoire humaine ; elle apparaît à travers deux petits pics, l’un au cours du XIXe siècle avec le charbon et la découverte des machines à vapeur, l’autre au XXe siècle avec le pétrole, le gaz et le nucléaire. Sur la base des consommations actuelles et des taux de croissance, l’Agence International de l’Energie (AIE) a prédit la date prévisible de l’extinction des ressources stock : 2040 pour le gaz et le pétrole, 2080 pour le nucléaire classique et 2200 pour le charbon. Or, pour servir les besoins des nations pauvres qui représentent plus des deux tiers de la population, le monde a besoin de se forger une nouvelle stratégie énergétique, qui pour respecter l’environnement global, devra d’abord reposer sur la sobriété et l’efficacité énergétique et inéluctablement utiliser les sources renouvelables. L’irradiation solaire annuelle sur l’ensemble de la planète au niveau de la mer (754 millions de TWh) représente plus de 5 000 fois l’énergie que nous consommions en 2003 (environ 12 Giga Tonne équivalent pétrole (Gtep) ou 39 000 TWh). Sur le long terme (environ 50 ans) le potentiel extractible des différentes sources d’énergie renouvelable pourrait en pratique couvrir la consommation mondiale actuelle : - La photosynthèse au premier avec 6 Gtep (70 000 TWh) ; - Le vent avec 1,7 Gtep (20 000 TWh); - L’hydraulique avec 14 à 20 000 TWh, dont le potentiel théorique mondial est d’environ 40 000 TWh ; - Le solaire installé sur les toits des bâtiments industriels, commerciaux, tertiaires et domestiques 0,25 Gtep (2 900 TWh dont 2 300 de thermique et 600 de photovoltaïque) ; . La géothermie des couches profondes 0,2 Gtep (2 300 TWh) ; Jusqu’à la fin des années 80, les forces de changement venaient de réactions négatives aux deux chocs pétroliers. Depuis une quinzaine d’années, le changement est poussé par la nécessité positive de stabilisation du climat de la planète et depuis peu, il est tiré par les opportunités alléchantes d’investissements dans des systèmes de production d’énergie plus performants, plus propres et plus efficaces. À suivre ce raisonnement, avec des taux de croissance « naturels » de 15 % par an, il aurait fallu encore attendre 2015 pour que la production mondiale annuelle atteigne 1 000 MW/an. Autrement dit, la conversion photovoltaïque de l’énergie solaire serait restée un gadget, ou au mieux l’énergie pour les sites isolés quand on n’a vraiment pas le choix !... Or le monde a bougé ; des actions politiques d’envergure nous sont venues du Japon, puis de l’Allemagne, et plus récemment de l’Union européenne. En 2003, En 2004, le cumul des productions depuis 1978 s’établissait à 4 090 MWc dont 1 700 (42 %) produits au Japon, 940 (23 %) aux États-Unis, 1 070 (26 %) en Europe et 380 (9 %) essentiellement depuis l’Inde et l’Australie. Ce cumul représente en puissance crête installée, l’équivalent de quatre tranches nucléaires, mais en production réelle, seulement 4 900 GWh car le productible du solaire n’est que de 1 200 h par an au lieu de 6 600 h pour le nucléaire. Le prix de vente moyen des grands modules au silicium cristallin s’établissait entre 2,5 et 2,8 €/Wc dépendant des quantités. Il baisse de 20 % chaque fois que double la production cumulée. Le silicium cristallin est encore la technologie dominante avec plus de 80 % de part de marché. En ce qui concerne le nord africain, le développement des énergies renouvelables se concentre dans les pays importateurs de pétrole, le Maroc et la Tunisie, et dans ceux où les réserves d’hydrocarbures ne sont pas suffisantes, tels que l’Égypte. Les pays exportateurs de pétrole du nord de l’Afrique comme l’Algérie ou la Lybie, ont déjà créé des institutions et des agences qui se consacrent à explorer le potentiel de ce secteur. Concrètement, en Algérie, le Centre du développement d’énergie renouvelables (CDER) et la New Energy Algeria (NEAL) fonctionnent déjà. Le présent mémoire a pour objet de contribuer à la modélisation et dimensionnement d’un système photovoltaïque. Le travail réalisé dans ce mémoire, est structuré en trois chapitres et une conclusion finale. Le premier chapitre met en évidence les généralités sur les systèmes photovoltaïques (connectées au réseau et autonomes) puis ont été cité les différentes méthodes de recherche de point de fonctionnement optimale. Le deuxième chapitre s'attache à la recherche de modèles et la simulation du module photovoltaïque. Ces modèles de simulation sont développés sous l'environnement MATLAB/Simulink. Le troisième chapitre s’attache à l’étude de dimensionnement d’un générateur photovoltaïque. Nous terminons notre travail par une conclusion générale.
Description
42 f. : ill. ; 30 cm. (+ CD-Rom)
Keywords
Modélisation du module PV, Matleb Simulink, Générateur Phorovoltaique.
Citation
Machines