Etude pratique et dimensionnement d'un réseau d'éclairage public utilisant de l'électricité produite aux moyens des hydroliennes cas du quartier Mikondo ( ex Ndjili brasserie)

3.5.2. Choix de L'onduleur

Quant au choix de L'onduleur, il est convenable, que ce dernier soit hybride ayant la possibilité de connecté 2 sources. Il peut être connecté ou non au réseau. Cet onduleur doit avoir une puissance supérieure à 16 068W.

Ainsi, l'onduleur HUAWEI triphasé est l'un des choix favorables.

Voici les caractéristiques de l'onduleur HUAWEI triphasé^80(*) :

Puissance de sortie nominale (W)	17 000
Puissance maxi d'entrée (Wp)	19 100
Tension maxi d'entrée DC (V)	1 000
Plage de tension MPPT (V)	200 - 950
Tension au démarrage (V)	250
Tension MPPT pour pleine charge (V)	400 - 800
Tension nominale DC (V)	620
Courant maxi d'entrée (A)	18
Courant de court-circuit (A)	25
Puissance Apparente (VA)	18 700
Nombre de trackerts MPPT	3
Tension de sortie (V)	220/400
Fréquence (Hz)	50/60
Courant de sortie maxi	28.4
Facteur de puissance de sortie (A)	0.8
Rendement maxi	98.5%
Poids (kg)	48
Indice de protection	IP65
Marque	HUAWEI

Tableau 3.6 : les caractéristiques de l'onduleur HUAWEI triphasé de 19,1 kW

Figure (3.10) : l'onduleur HUAWEI triphasé de 19,1 kW (source : Brochure de l'onduleur triphasé HUAWEI hybride)

3.5.3. Choix et détermination des batteries

Pour dimensionner les batteries, il nous faut d'abord déterminer la quantité d'énergie à produire chaque jour.

Sachant que les lampes seront allumées pendant 12h du temps (de 18h00 à 6h00), nous pouvons déterminer cette énergie. En se référant de la formule (2.16)

Elle est : 16 068 12h = 192 816 Wh 193 000 Wh

Ainsi la capacité requise est :

Cap = (193 000 3) / (0.8 48) = 15 078,1 Ah / 600 Ah = 25 batterie de 600Ah

Nous allons ainsi disposés de 24 batteries GEL de 2V - 600 Ah.

Figure (3.11) : Une banque des batteries GEL de 2V-600Ah

Autres composantes

§ Les Jeux de barres

§ Les câbles de terre.

§ Le convertisseur AC/DC de puissance =3.5kW ayant une tension de sortie de 125Vdc

3.5. Dimensionnement du poste de distribution et les câblages

3.5.1. Dimensionnement des postes de distributions

a) Détermination du nombre des départs et des postes

Pour avoir une charge acceptable sur une longueur de 600m, nous aurons en moyenne 14 points lumineux sur un départ. Pour trouver le nombre14des points lumineux nous avons divisés la longueur du câble(600m) sur l'espacement(42m) entre deux points lumineux.

Ainsi pour trouver le nombre des départs nous allons diviser le nombre des points lumineux (309) par 14. Ainsi nous aurons 23 départs.

Concernant notre réseau, avec 23 départs, nous avons dimensionné 6 postes de distributions de 4 000 VA de puissance apparente.Pour trouver les 6 postes de distributions, suivant le rapprochement des départs, nous avons préféré relier en moyenne 4 départs par poste.

Ø Les composantes de chaque poste de distribution :

ü Le disjoncteur 4P ;

ü Le contacteur tripolaire ;

ü Le transformateur d'isolement ;

ü Les jeux de barres.

ü Le parafoudre

b) Choix du transformateur d'isolement

Le transformateur d'isolement sert généralement à fournir une isolation galvanique entre les lignes des courants alternatifs. Particulièrement il fournit un abaissement ou une élévation de tension de lignes.

Ci-dessous les caractéristiques du transformateur d'isolement d'AbL 400V/400V^81(*) :

Tension au primaire	400 V AC
Tension au secondaire	400 V AC
Puissance	4 000 VA
Nombre de sorties	3
Fréquence minimale	50 Hz
Fréquence Maximale	60 Hz
Température de fonctionnement	+50°C
Poids	43kg

Tableau 3.7 : les caractéristiques du transformateur d'isolement

Figure (3.12) : Un transformateur ABL de 400V/400V (source : www.abltransfo.com/ )

Pour distribuer l'énergie électrique depuis les postes de distributions jusqu'aux points lumineux, nous avons dimensionnés 23 départs connectés aux 6 postes.

Poste 1	4 départs
Poste 2	4 départs
Poste 3	5 départs
Poste 4	4 départs
Poste 5	3 départs
Poste 6	3 départs

Tableau 3.8 : les nombres des départs par postes

c) Détermination du parafoudre

Le type de parafoudre à mettre en place, est celui de type 2 ou type 3 pour protéger l'installation.Ainsi nous proposons le parafoudre de marque ABB B751992

Voici ces caractéristiques^82(*) :

Marque	ABB
Polarité	Triphasé 3P+N
Type de connexion	A vis
Type	Type 2 ou type 3
Norme	Certifié CE
Montage	Sur Rail DIN
Intensité maximum	20kA ou 40Ka
Tension	400V

Tableau 3.9 : les caractéristiques du parafoudre ABB

Figure (3.13) : le parafoudre de type2-3 (source : www.lelectricien.net/ )

d) Choix du contacteur tripolaire

Ainsi, nous proposons pour notre réseau le contacteur 041 57_legrand.Ce choix se justifie par les caractéristiques décrites dans le tableau (3.10).

Voici les caractéristiques du contacteur 041 57_legrand^83(*):

Spécification électrique	Contacteur d'installation
Montage	Modulaire
Courant nominal	60A
Description des pôles	4P
Tension circuit de commande	400V AC
Commande manuelle	Oui
Nombre de contact	2
Caractéristiques	Silencieux

Tableau 3.10 : les caractéristiques du contacteur 041 57_legrand(60A)

e) Choix du disjoncteur 4P

Pour notre réseau, nous proposons le disjoncteur 4p IC60N_scheinder. Ce choix se justifie par les caractéristiques décrites dans le tableau (3.11).

Voici les caractéristiques du disjoncteur 4p IC60N_scheinder^84(*) :

Courant nominal	60A
Courbe de déclenchement	C
Nombre de pôles	4
Type de connexion	A vis
Tension de fonctionnement	400
Fréquence	60
Caractéristique	Modulaire
Garantie	2 ans

Tableau 3.11 : les caractéristiques du disjoncteur 4p IC60N_scheinder(60A)

3.5.2. Détermination de l'Armoire électrique

Le réseau d'éclairage public préconisé sera en triphasé, permettant ainsi à réduire le nombre d'équipements nécessaire. Sur ce, au lieu d'avoir 309 armoires pour un le réseau en monophasé, nous en aurons 110 en triphasé. Car en triphasé les équipements sont réduits suivant l'ordre d'environ de 0.34, que s'ils étaient en monophasé.

Les composants de nos armoires sont les suivants :

· Une horloge astronomique ;

· Un contacteur tripolaire ;

· Un disjoncteur 4P ;

· Un disjoncteur P+N.

a) Choix de l'horloge astronomique

Pour une utilisation plus aisée, nous proposons l'utilisation de l'horloge astronomique Theben - SYN 161 d - 16110011. Parce qu'elle est programmable deux fois par jour et elle est moins couteuse.

Voici les caractéristiques de cette horloge astronomique^85(*) :

Type	Interrupteur, programmateur, minuterie
Affichage	Analogique
Programmation	Journalière
Fréquence assignée	50
Tension assigné	230
Nombre de contact	1
Type de contact	Inverseur
Alimentation	Batterie
Indice de protection	20
Nombre de modules	3
Montage	Modulaire
Garantie	2 ans
Perte de puissance	1,3W
Consommation en stand-by	0,5W

Tableau 3.12 : les caractéristiques de l'horloge astronomique

Figure (3.14) : L'horloge astronomique theben SYN 161 d (source : www.manomano.fr/ )

b) Choix du contacteur tripolaire

Ainsi, nous proposons pour notre réseau le contacteur 041 57_legrand.Ce choix se justifie par les caractéristiques décrites dans le tableau (3.13).

Voici les caractéristiques du contacteur 041 57_legrand^86(*):

Spécification électrique	Contacteur d'installation
Montage	Modulaire
Courant nominal	25A
Description des pôles	4P
Tension circuit de commande	400V AC
Commande manuelle	Oui
Nombre de contact	2
Caractéristiques	Silencieux

Tableau 3.13 : les caractéristiques du contacteur 041 57_legrand

Figure (3.15) : le contacteur tripolaire du contacteur 041 57_legrand (source : www.manomano.fr/ )

c) Choix du disjoncteur 4P

Pour notre réseau, nous proposons le disjoncteur 4p IC60N_scheinder. Ce choix se justifie par les caractéristiques décrites dans le tableau (3.14).

Voici les caractéristiques du disjoncteur 4p IC60N_scheinder^87(*) :

Courant nominal	25
Courbe de déclenchement	C
Nombre de pôles	4
Type de connexion	A vis
Tension de fonctionnement	400
Fréquence	60
Caractéristique	Modulaire
Garantie	2 ans

Tableau 3.14 : les caractéristiques du disjoncteur 4p IC60N_scheinder(25A)

Figure (3.16) : le disjoncteur 4p IC60N_scheinder (source : www.manomano.fr/ )

d) Choix du disjoncteur P+N

Nous proposons le modèle disjoncteur P+N Resi9_schneider. Ce choix se justifie par les caractéristiques décrites dans le tableau (3.12).

Voici les caractéristiques du disjoncteur P+N Resi9_schneider^88(*) :

Courant nominal	16
Courbe de déclenchement	C
Pouvoir de coupure	3
Type de connexion	Automatique
Tension de fonctionnement	230
Fréquence	50
Encombrement	1
Conditionnement	1
Caractéristique	Modulaire
Garantie	2 ans

Tableau 3.15 : les caractéristiques du disjoncteur P+N Resi9_scheinder

Figure (3.17) : Le disjoncteur P+N Resi9_schneider (source : www.manomano.fr/ )

a) e) Branchement des composantes de l'armoire électrique^89(*)

Ce branchement est illustré par la figure (2.8)

Figure (3.18) : Schéma de branchement dans l'armoire électrique (source : www.youtube.com )

3.5.3. Dimensionnement des câbles

Le dimensionnement sera fait suivant ces trois rôles cités ci-haut.

a) Câbles de transport

Ces câbles transportent l'énergie électrique depuis l'unité de production jusqu'aux postes de distribution. Connaissant la puissance à fournir au réseau (16 068W) nous pouvons dimensionner nos câbles afin de minimiser les pertes d'énergies.

Par ailleurs, nous avons 6 postes de distribution telle que l'illustre la figure (3.19), il est donc important de connaitre les distances entre l'unité de production et Les postes de distributions :

Figure (3.19) : Les emplacements de poste des distributions

Les distances comprises entre l'unité de production et les 6 postes de distributions sont les suivantes :

ü Poste 1 la distance est de : 424 m

ü Poste 2 la distance est de : 314 m

ü Poste 3 la distance est de : 915 m

ü Poste 4 la distance est de : 1 069 m

ü Poste 5 la distance est de : 618 m

ü Poste 6 la distance est de : 1 078 m

Nos câbles de transport auront des caractéristiques suivantes :

La matière est le cuivre pour tous les câbles et les sections sont mentionnées dans le tableau (3.16) ainsi que les longueurs.

Noms du poste	Longueur du câble en mètre	Section du câble	Chute de tension
Poste 1	500	35mm²	2.3%
Poste 2	400	25mm²	2.6%
Poste 3	1 000	70mm²	2.3%
Poste 4	1 100	70mm²	2.3%
Poste 5	700	50mm²	2.3%
Poste 6	1 100	70mm²	2.3%

Tableau 3.16 : les caractéristiques des câbles de transports

b) Câbles de distribution

Ces câbles serviront à distribuer l'énergie électrique sur chaque départ électrique.

Quant au cas qui nous concerne, notre réseau a 23 départs. Chaque départ s'étend sur une longueur de moins de 800 mètres. D'où le câble de chaque départ aura une longueur de 800 mètres. Ces câbles sont en cuivre. Ainsi, Il nous faut déterminer la section de ce câble.

Nous allons nous servir des formules (2.5) et (2.7) suivante pour déterminer la section du câble.

La section du câble vendu dans le marché est de 16mm² essayons de trouver la chute de tension en utilisant le câble avec cette section.

= 11,5 V

?U =

?U = = 0,0231 100 = 2,875%. (Acceptable)

Sur ce, les câbles de distributions pour notre réseau ont les caractéristiques suivantes :

Longueur = 800 mètres ; Section = 16mm².

Figure (3.20) : Les câbles de distributions ( source : www.manomano.fr )

c) Les câbles de connexion

Ces câbles servent à alimenter les luminaires en passant par l'armoirie électrique. Ils ont les caractéristiques suivantes : Longueur = 100m ; Section = 1,5 - 2,5 mm².

3.6. Estimation du cout du réseau à mettre en place

La plupart des prix ont étés lus sur internet dans les sites suivants :

o https://www.manomano.fr

o https://www.amazon.fr

Nombres	Noms d'équipements	Prix unitaire (£)	Prix (£)
5	Hydroliennes	1 500	70 000
24	Batteries	135	3 200
2 300m	Câble 1.5mm²	0.8	1 840
18 400m	Câble 16mm²	12.58	231 472
400m	Câble 25mm²	17.95	7 180
500m	Câble 35mm²	29.04	14 520
700m	Câble 50mm²	37.06	25 942
3 200m	Câble 70mm²	54.95	175 840
(toutes sections)	Câble de terre		8 000
309	Poteaux	40	12 360
110	Armoire électrique + composants	133	14 630
309	Lampes LED	309	12 360
1	Onduleur	4 500	4 500
5	Convertisseur AC-DC	35	175
6	Transformateur d'isolement	535.00	3 210
6	Disjoncteur	89	534
6	Parafoudre	168.55	1 011
6	Contacteur	78	468

Tableau 3.17 : les couts des composantes du réseau à mettre en place

Le total nous donne 574 882£. Ce prix n'est qu'approximatif, il peut varier d'un prix à un autre. Cette installation aura une durée de vie de 20 ansen moyenne. Du fait que l'unité de production composée des hydroliennes garantissent une durée de vie de 20ans.

Par ailleurs, nos Lampes LED ayant une durée de vie de 50 000h, avec un fonctionnement de 12h/jour au bout de 11 ans et 4 mois, les lampes LED réduiront leur efficacité. Théoriquement nous ne changerons que deux fois les lampes LED sur une durée de 20 ans.

En outre certains équipements présentent une durée de vie de 10 ans en moyenne, tel que les équipements de protection, d'autres présentent une durée de vie de 50 ans tels que les câbles électriques et les poteaux en acier galvanisé.

Considérant, le travail qui sera réalisé, nous allons multiplier 573 871 £ 747 346.6 £.

d) 800 000 £ = 800 000 2300 FC = 1 840 000 000 FC

Taux du jour^90(*) : 1£ = 2300 FC

L'Etat peut mettre en place ce réseau d'éclairage public avec un cout d'environ 1 840 000 000 FC fonctionnant ainsi pendant 20 ans moyennement. Déjà avec un tarif de 1 000 FC par mois à récolter aux près de 18 000 habitants du quartier Mikondo, au bout de 9 ans l'Etat récupèrera le cout total de son investissement. Cela sera bénéfique pour le quartier ainsi que le pays.

Figure (3.21) : le réseau proposé à mettre en place

3.7. Conclusion

Au cours de ce chapitre, nous avons dimensionné le réseau d'éclairagepublicsusceptible à être installer dans le quartier Mikondo qui jusqu'àprésent baigne dans le noir. Les études menées nous ont montrés qu'avec un cout de 1 840 0000 000FC ; le quartier Mikondo peut bénéficier d'un réseau d'éclairage public conforme aux normes et ainsi permettre le prolongement d'activités jusqu'à tard la nuit. En outre ce réseau fonctionnera avec une énergie propre, ne causant aucun impact majeur sur l'environnement.

* ⁸⁰Brochure de l'onduleur triphasé HUAWEI hybride connexion au secteur et isolé_2016. P.2

* ⁸¹ https://www.abltransfo.com/produit/transformateur-triphase-sur-mesures/ _ 8 novembre 2021 à 14h57'.

* ⁸² https://www.lelectricien.net/parafoudre-tableau-electrique/ _ 27 novembre 2021 à 18h11

* ⁸³ https://www.manomano.fr/p/contacteur-tarif-heures-creuses-ls-tripolaire-400-v-3-contacts-a-fermeture-25-a-2-1948120/informations _ 30 novembre 2021 à 10h07'.

* ⁸⁴ https://www.manomano.fr/p/acti9-ic60n-disj-4p-25a-courb-c-172817/informations _ 30 novembre 2021 à 10h13'.

* ⁸⁵ https://www.manomano.fr/p/programmateur-horaire-pour-rail-theben-1610011-1-pcs-59522243/informations _ 30 novembre 2021 à 10h03'.

* ⁸⁶ https://www.manomano.fr/p/contacteur-tarif-heures-creuses-ls-tripolaire-400-v-3-contacts-a-fermeture-25-a-2-1948120/informations _ 30 novembre 2021 à 10h07'.

* ⁸⁷ https://www.manomano.fr/p/acti9-ic60n-disj-4p-25a-courb-c-172817/informations _ 30 novembre 2021 à 10h13'.

* ⁸⁸ https://www.manomano.fr/p/disjoncteur-phase-neutre-resi9-schneider-electric-16-a-33973857/informations _ 30 novembre 2021 à 10h16'.

* ⁸⁹https://www.youtube.com/channel/UCf1B64WpiD0 2JMN8nrg0ag_ 21 novembre 2021 à 14h26'

* ⁹⁰ www.google.com _ 2 Décembre_2021