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Outil d'aide au dimensionnement des systemes photovoltaiques domestiques( Télécharger le fichier original )par Max Jimmy TCHANA NKOUIMI Ecole nationale supérieure polytechnique de Yaoundé - Ingénieur génie électrique 2009 |
Chapitre 4 : Methodologie du dimensionnementdes systemes photovoltaiques. Chapitre 5 : Analyse et modelisation du probleme.Chapitre 6 : Conception de la plate forme.
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4. Methodologie du dimensionnement des systimes P hotovoltaïques [41 Description : A vant d'automatiser un processus, il est indubitablement necessaire de savoir et de comprendre les principes et les diverses &tapes qui lui sont associes. Dans ce chapitre, nous presentons les regles a respecter pour dimensionner des systemes photovo ltaIques fiables et viables techniquement.
Aperçu : 4.1 Principes généraux 4.2 Dimensionnement des modules photovoltaIques 4.3 Dimensionnement des batteries
4.4 Dimensionnement du régulateur 4.5 Dimensionnement de l'onduleur 4.6 Dimensionnement des cables électriques 4.7 Protection des systèmes photovoltaIques 4.8 Conclusion Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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.1. Pritcives vitiraux L'uti lisation des systemes so laires est soumise a certaines contraintes. La plus importante d'entre e lles peut s'enoncer de la fa;on suivante : g I l faut toujours respecter l'equi libre entre l'energie produite par le generateur et l'energie consommee par l'uti lisateur ». Du fait d'une production d'energie exclusivement diurne et parfois aleatoire (nuages), il n'est pas possible de dimensionner les systemes photovoltaTques en equilibrant les puissances, ce lle du generateur et ce lle des equipements utilisateurs, comme ce la est pratique avec les groupes electrogenes. L'equilibre qui conditionne le bon fonctionnement d'un systeme photovoltaique doit etre realise entre l'energie produite et l'energie consommee sur une periode donnee, par jour en general. La presence de la batterie permet de compenser un deficit accidente l entre energie produite et energie consommee, deficit qui peut etre du a un moindre enso leillement d'un jour ou a une surconsommation exceptionne lle de la part des utilisateurs. Mais si cette surconsommation s'etale sur une plus grande periode, soit les batteries se deterioreront rapidement (en cas d'absence d'un regu lateur), soit le systeme s'arretera (coupure du regu lateur), generalement aux moments de plus forte utilisation du systeme. Deux principes sont a respecter :
l'energie a produire (par jour) par le generateur photovoltaique devra toujours etre superieure ou egale aux besoins en energie (par jour) de l'utilisateur. Avant d'acquerir un systeme so laire, il sera necessaire de definir assez precisement les besoins en energie de l'uti lisateur afin de pouvoir dimensionner correctement le generateur photovoltaique ; l'energie ree llement consommee (par jour) par l'utilisateur devra toujours rester inferieure ou egale a l'energie ree llement produite (par jour) par le generateur photovoltaique. Apres avoir acquis un systeme so laire, i l est necessaire que l'uti lisateur respecte la consommation d'energie evaluee lors de la definition des besoins, puisque c'est en fonction de ceux-la que le generateur a ete dimensionne. Ce deuxieme point est certainement le plus important. Une fois definis les besoins, le bon dimensionnement d'un projet photovoltaique n'est generalement qu'un probleme technique, de calcu l de puissance, tension, capacite des batteries, que nous aborderons par la suite. La veritable c le de reussite d'un te l projet reside plutot dans une bonne information des futurs uti lisateurs aux caracteristiques du photovoltaique. Si l'uti lisateur consomme, apres realisation du projet, d'avantage d'energie que le volume estime pour dimensionner le systeme, i l risque d'entrainer une rupture de l'equi libre production-consommation, avec les consequences que Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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nous avons mentionnées. Les sources de te lles modifications dans la consommation peuvent etre nombreuses :
ajouts de nouveaux apparei ls, non prévus au départ ; augmentation du nombre d'heures d'éclairage ; etc. On devra d'autant plus insister sur l'intérêt d'une bonne discipline dans l'usage de l'énergie so laire que :
nombre de personnes sont habituées aux groupes électrogênes, pour lesque ls cette contrainte n'existe pas ; l'énergie so laire fait parfois l'objet d'un usage co llectif. La discipline doit donc etre collective. Yu besoin, et pour des projets pour lesque ls un dysfonctionnement du systême pourrait etre préjudiciab le (dispensaire contenant, entre autres, des réfrigérateurs so laires pour la conservation des vaccins), on pourra envisager un léger surdimensionnement du générateur pour faire face a des uti lisations imprévues. On notera que ce surdimensionnement du générateur ne saurait etre excessif puisqu'i l a un coat (plus de modules et de batteries qu'i l est nécessaire). Nous précisons cidessous les régles de calcu l nécessaires au dimensionnement du générateur photovoltaïque lui-même : modules so laires, batteries, régu lateur et ondu leur, cables é lectriques. .2. Dimensionnement des modules photovoltarques .2.1. Calcul de la puissance crete adequate du panneau photovoltaique Le calcul de l'énergie fournie par un panneau photovoltaique est déterminé par l'irradiation (parametre local dépendant de l'enso lei llement, et la puissance crete des modules qui le constituent). L'irradiation, exprimée en KWh/m2.j (kilowatt heure par metre carré et par jour) correspond a l'énergie totale qui est revue sur un plan perpendicu laire aux rayons du so leil et par jour. C'est une moyenne du rayonnement so laire revue au cours d'une journée. Le rayonnement so laire maximal instantané est de l'ordre de 1000W/m2. Les valeurs moyennes de l'irradiation peuvent etre fournies par des services météoro logiques, parfois de l'aviation, ainsi que des organismes qui travai llent dans ce domaine ou les industrie ls concernés. On peut retenir les ordres de grandeur suivants :
sud de la France : 3 KWh/m2.j ; Afrique cotiere : 4 KWh/m2.j ; Maghreb : 5 KWh/m2.j ; Sahel : 6 KWh/m2.j. Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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La puissance crete, exprimee en watt crete (Wc) ou watt peak d'un module est par definition la puissance qu'il de livre sous un rayonnement so laire de 1000 W/m2. Les modules standards actue ls (cristallins) ont une puissance crete variant (se lon le constructeur) de 5 a 175 watts cretes. Ce parametre permet, lorsque l'on connait l'irradiation sur les lieux du projet a implanter, de determiner l'energie produite par un module en une journee. Pour un module moyen de 50 Wc, l'energie produite par jour est de l'ordre de :
110 Wh/j pour une irradiation de 3 KWh/m2.j ; 150 Wh/j pour une irradiation de 4 KWh/m2.j ; 200 Wh/j pour une irradiation de 5 KWh/m2.j ; 230 Wh/j pour une irradiation de 6 KWh/m2.j. Pour un module de 55 watt crete, i l suffit d'augmenter ces valeurs de 10% pour obtenir un ordre de grandeur satisfaisant (et inversement pour un module de 45 Wc). Les estimations de puissance plus precises se font au moyen de courbes caracteristiques fournies par les constructeurs. Lesque lles courbes sont fonction du rayonnement so laire et de la temperature. Dans les regions a de fortes variations saisonnieres de l'enso lei llement, i l peut d'autre part etre souhaitab le de proceder ) des estimations des energies produites et consommees pour p lusieurs periodes de l'annee, et de dimensionner le systeme en fonction de la situation la moins favorable. Dans les cas plus simples, oil les installations sont de tai lle re lativement modeste (moins de 10 modules), un ordre de grandeur peut suffire. En effet, les modules ayant des puissances crete re lativement standardisees (autour de 50 Wc), on dispose toujours apres calcu l d'une marge de securite ( la difference entre les resu ltats de calcu l de puissance et le premier multiple de 50 superieur a ce chiffre, si 50 Wc est la puissance crete des modules disponib les). Rappe lons que la puissance desiree s'obtient en associant p lusieurs modules. Ainsi, pour obtenir une energie moyenne par jour de 1 KW.j au Maghreb par exemp le (irradiation 5KWh/m2.j), i l faudra environ 5 modules d'une puissance crete de 50 Wc (5 fois 200 Wh/j). De facon generale, les trois etapes pour determiner la puissance crete requise pour une installation sont les suivantes :
Etape 1 : calcu l de l'energie qui sera consommee par jour (E.). Etape 2 : calcu l de l'energie a produire (Ep). L'energie produite doit, a un coefficient correcteur pres egaler l'energie consommee te lle que l'evaluation des besoins l'a identifiee : Ep = Ec ik (1) Equation 1 : evaluation de l'energie a produire par jour. Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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Avec Ep : energie a produire par jour [Wh] Ec : energie consommee par jour [Wh] k : coefficient correcteur Le coefficient k tient compte :
de l'incertitude meteoro logique ; de l'inc linaison non corrigee des modules suivant la saison ; du point de fonctionnement des modules qui est rarement optimal et qui peut etre aggrave par : la baisse des caracteristiques des modules, la perte de rendement des modules dans le temps (viei llissement et poussieres) ; du rendement de charge et de decharge de la batterie (90%) ; du rendement du regu lateur (95%) ; du rendement de l'ondu leur, s'i l y en un ; des pertes dans les cables et connexions. Pour les systémes avec batterie, le coefficient k est en general compris entre 0,55 et 0,75. La valeur souvent uti lisee dans les calcu ls de systéme avec batterie est : k h 0,65.
Etape 3 : calcu l la tai lle du generateur a installer (2) La puissance crete du generateur a installer depend fortement de l'irradiation du lieu. On la calcu le en app liquant la formu le suivante : Ep .13c = Lir Equation 2 : puissance crete du generateur photovoltalque-formulel Avec (: puissance crete [Wc] Ep : energie produite par jour [Wh/j] I~ : irradiation quotidienne [KWh/m2.j], moyenne annue lle Ce qui revient a : Pc = Ec ~(Lir) (3) Equation 3 : puissance crete du generateur photovoltalque-formule2 Avec (: puissance crete [Wc] Ec : energie consommee par jour [Wh/j] k : coefficient correcteur I~ : irradiation quotidienne [KWh/m2.j], moyenne annue lle Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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4.2.2. Determination de la tension du generateur photovoltaique La tension du generateur photovo ltaTque est determinee en fonction de la puissance crete effective calcu lee. Les tensions standards sont de 12, 24 et 48 Volts. Le tableau ci-dessous donne des p lages de puissances cretes avec les tensions recommandees :
Puissance du champ PV 0 a 500 We 500 a 2 KWc Plus de 2KWc Tension recommandee 12 VDC 24 VDC 48 VDC Tableau 4 : tension du générateur photovoltaïque en fonction de la puissance .2.3. Calcul du nombre de modules a mettre en sire et du nombre de branche en parallele Afin de disposer d'une tension et d'une puissance specifiques a la sortie d'un generateur photovo ltaTque i l est tres souvent necessaire de monter des modules en serie et/ou en parallele.
Determination du nombre de modules a mettre en serie Le nombre de modules a mettre en serie depend de la tension du generateur photovo ltaTque et de la tension unitaire des modules disponib les. Le tableau cidessous donne les differentes possibi lites et les valeurs associees a chacune d'e lles :
Tension du Nombre de modules connectes en Volts Module de 12 V Module de 24 V 12 1 2 1 48 4 2 [ 24 Tableau 5 : nombre de modules a mettre en série
Calcul du nombre de branches en parallele Le nombre de branche en parallele du champ de module est calcu le par la formu le suivante : NbP = Pc I Nms. PU (4) Equation 4 : Calcul du nombre de branche en parallèle Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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Avec : Nbp : nombre de branches en parallele Pc : puissance crete calcu lee du generateur PV Nms : nombre de modules en serie Pu : puissance unitaire de modules disponib les Nbp est arrondi a l'entier le plus proche par valeur superieure. La puissance effective du generateur photovoltaique s'en deduit par la formu le : PCeff = Nms Equation 5 : puissance effective du générateur photovoltaïque Avec : Puff : puissance crete effective du generateur PV 4.2. 4. Emplacement, orientation et inclinaison des modules Avant toute realisation pratique i l est necessaire de se preoccuper du positionnement des modules qui conditionne le choix des supports ainsi que du genie civil (realisation de plots de fixation en beton). Les modules ne de livreront leur puissance maximale que s'i ls recoivent le maximum de rayonnement, d'oa le choix d'une orientation et d'une inclinaison a respecter. I ls doivent egalement ne jamais avoir d'ombre portee, a aucun moment de la journee. 4.2.4.1. Emplacement Le choix de l'emp lacement des modules (et par consequent du type de support) repond aux exigences suivantes :
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Figure 16 : emplacement des modules 4.2.4.2. Gestion des masques I l s'agit d'identifier les obstacles susceptib les de porter une ombre sur les modules entre 8h00 et 16h00. Pour ce la, on identifie chaque obstacle et on verifie si cet obstacle risque de gener les modules a une saison que lconque de l'annee, ou de les gener plus tard (ne pas oub lier qu'un arbre pousse). Tous les accidents doivent etre envisages, comme l'installation a proximite des modules d'un fil d'etendage pour le linge, ou bien l'ombre portee sur un panneau par un autre panneau. Les personnes les plus a meme d'identifier ces masques potentie ls sont les futurs utilisateurs qui resident sur place. Une discussion avec eux sur ce theme est d'autant plus profitable que :
i ls pourront preciser le mouvement des ombres a mesure que changent les saisons (et donc la course du so lei l dans le cie l) Ce la peut etre une bonne occasion de les sensibi liser aux problemes qui decou lent d'un manque d'enso lei llement, en particu lier en faisant le lien entre l'ombre sur les modules et la poussiere qui s'y accumu le, et qui doit etre regulierement retiree. Dans les cas les plus complexes et en l'absence d'informations fiables sur les mouvements des ombres, i l sera necessaire d'effectuer quelques calcu ls de geometrie, a partir :
Des distances entre le lieu projete pour l'installation des panneaux et les obstacles potentie ls. les hauteurs des obstacles l'inc linaison du so lei l par rapport a la verticale du lieu, a midi- heure so laire les angles entre le champ de modules, les obstacles potentie ls et l'axe nord-sud Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
de conception Des abaques existent pour la verification des ombres portees. Pour les exploiter, i l est necessaire d'avoir :
la distance D qui separe le panneau de l'obstacle ; la hauteur H de l'obstac le ; l'angle a qui situe la position de l'obstac le par rapport a l'axe nord- sud.
Figure 17: gestion des masques 4.2.4.3. Choix de l'orientation des modules L'orientation des modules est la direction vers laque lle i ls montrent leurs ce llules. L'orientation doit etre p lein sud pour les sites de l'hemisphere Nord et p lein nord pour les sites de l'hemisphere Sud. L'utilisation d'une bousso le est fortement recommandee pour eviter toute approximation qui risquerait d'induire une perte de puissance consecutive a une mauvaise orientation. I l est possible d'entendre parler des systemes de poursuite du so lei l. Dans ces dispositifs, les supports sont orientes differemment du matin au soir pour suivre le so lei l tout au long de la journee. Ces systemes causent pour l'instant plus de problemes qu'i ls n'apportent d'avantages et ne sont pas a retenir. 4.2.4.4. Choix de l'inclinaison des modules Pour que les modules produisent un maximum d'energie, i l faut que leur surface soit perpendicu laire aux rayons so laires. Or le so lei l d'une saison a l'autre n'a pas la meme inclinaison. Se lon les saisons, a midi, il est plus ou moins haut dans le cie l. On doit incliner les modules pour qu'i ls soient face au so lei l. La valeur d'inclinaison correspond a l'angle que font les modules avec le plan horizontal. Le tableau cidessous donne l'inclinaison recommandee des modules en fonction de la latitude du site : Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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Figure 18: choix de l'inclinaison en fonction de la latitude ~1J 4.3. Dimensionnement des batteries 4.3.1. Calcul de la capacite du systeme de stockage Pour realiser le dimensionnement de la batterie, on procede de la fa;on suivante :
E N C = ~ (D (6) Equation 6 : Capacité du système de stockage Avec C : capacite de la batterie (Ah) Ec : energie consommee par jour (Wh/j)
4.3.1.1. Au sujet du nombre de jours d'autonomie Ce chiffre correspond aux periodes ou i l n'y a pas de production d'energie de la part des modules (jour sans so lei l, panne eventue lle...) et ou la batterie seu le doit prendre la releve. Ce chiffre permet de calcu ler la reserve tampon pour assurer le bon fonctionnement des recepteurs. On choisit generalement :
4.3.1.3. Au sujet de la capacite Vu les faib les courants de charge d'un generateur photovoltaique, la capacite de la batterie est ce lle qui est donnee pour une valeur C100 dans les catalogues constructeurs. 4.3.2. Calcul du nombre d'iliments en sire et du nombre de branches en parallele Afin d'obtenir la tension et la capacite requise pour le systeme de stockage, i l est tres souvent necessaire de regrouper des batteries en serie et/ou en parallele. Le nombre d'e lements a mettre en serie est fonction de la tension par element de batteries disponib les, et de la tension du generateur photovoltaique. I l se calcu le par la formu le suivante : , Uu Ns = U ni ( 7) Equation 7 : nombre d'éléments de batterie a mettre en série Avec : Ns : nombre d'e lements en serie Un : tension aux bornes du generateur photovoltaique Uu : tension par element de batteries Le nombre de branches en parallele est fonction de la capacite par element de batteries disponib les, et de la capacite calcu lee du systeme de stockage. I l se calcu le par la formu le suivante : Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
de conception Np = C / Cb (8) Equation 8 : nombre de branches en parallèle Avec : Np : nombre de branche en parallele C : Capacite calcu lee du systeme de stockage Cb: Capacite par element de batteries La capacite effective de la batterie est alors donnee par : Ceff = Np X Cb (9) Equation 9 : Capacite effective du systeme de stockage Avec Ceff : Capacite effective 4.3.3. Precautions retatives aux batteries de stockage Les batteries, du fait de l'acide su lfurique qu'e lles contiennent, sont des elements presentant un certain danger (toxicite, degagement gazeux, risques d'exp losion). Leur mise en place doit requerir, comme pour les modules, une attention particuliere. Et ceci d'autant plus que leur duree de vie depend egalement de leurs conditions d'installation :
Les accumu lateurs doivent etre a l'abri des intemperies et des personnes. Leurs locaux doivent etre bien aeres pour eviter la concentration de gaz (hydrogene) et par consequent le risque d'exp losion. Les accumu lateurs doivent etre iso les du so l par des supports iso lants robustes et non corrodab les (en bois ou en p lastique). La disposition des accumu lateurs doit permettre une inspection facile des niveaux (disposition en escalier). L'horizontalite de chaque accumu lateur doit etre respectee de te lle maniere que le niveau de l'e lectro lyte recouvre uniformement les plaques. Les accumu lateurs doivent etre places cote a cote pour produire au maximum les longueurs des cables e lectriques. I l faut recouvrir les bornes des accumu lateurs d'un iso lant p lastique. De plus, il faut eviter de placer cote a cote les bornes de tension differente pour eviter des courts-circuits accidente ls. . 4. Dimensionnement du recutateur 4. 4.1. Principe On separe souvent pour ce calcu l les deux fonctions du regu lateur : charge et decharge. Le dimensionnement de la regulation de charge (a l'entree) est fonction de Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
de conception la puissance du generateur donc du courant produit par les modules (courant de charge). Le dimensionnement de la regulation de decharge (a la sortie) est fonction de la puissance totale des recepteurs donc du courant consomme par ces recepteurs (courant de decharge ou courant d'utilisation). 4. 4.2. Caracteristiques d'entree L'intensite admissible du courant du generateur doit etre superieure a la valeur maximale produite par le generateur. Cette intensite correspond a l'intensite maximale de chaque module mu ltip liee par le nombre de circuits de modules montes en parallele. L'intensite maximale d'un module est fournie par le constructeur. Les chercheurs du « departement energies renouve lab les » du groupe frangais « Energie Propre » recommandent de choisir un regu lateur dont le courant d'entre maximal admissible est egale a 1,5 fois le courant maximal de charge du panneau photovoltaique. C'est une marge de securite adoptee pour le regu lateur. 4. 4.3. Caracteristiques de sortie L'intensite de sortie du regu lateur doit etre superieure a la valeur maximale appe lee par les recepteurs. Elle peut etre determinee par la formu le : I = P /Un (10) Equation 10 : Courant de sortie du regulateur Avec : P : est la puissance totale en (Watt) des recepteurs lorsqu'ils fonctionnent tous au maximum de leur puissance de fonctionnement, et Un : est la tension aux bornes du generateur (en volt). 4. 4. 4. Tension aux bornes du regulateur Le regu lateur adequat pour un generateur photovoltaique donne doit avoir une tension nominale identique a ce lle fournie par le panneau PV (12,24 ou 48 volts). Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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Figure 19 : Régulateur de charge [15]
I l est nécessaire de limiter la longueur des liaisons entre le générateur photovo ltaïque et les récepteurs. Cette distance n'excede jamais quelques metres. En effet les systemes so laires fonctionnent généralement sous faib le tension (12 V, 24 V, 48 V) donc avec un courant assez é levé (P = UI, si U est faib le, I est é levé). Le transport a distance de ce courant de p lusieurs amperes imp lique inévitab lement Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur de conception Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure Polytechnique de Yaounde Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
des pertes en ligne importantes par echauffement (effet joule). Ces pertes sont, pour chaque circuit de recepteurs :
proportionne lles au carre de l'intensite ; proportionne lles a la longueur des cables e lectriques ; inversement proportionne lles a la section des cables. Ces pertes entrainent par consequent une chute de tension. La batterie et les recepteurs ne sont alors plus correctement alimentes. D'o-Ci une perte globale d'energie trop importante pour le systeme qui lui enleve sa rentabi lite. La chute de tension occasionnee par les pertes en ligne s'etab lit, pour chaque circuit de recepteurs, au moyen des formu les : U = RI et R = illis (11) Equation 11 : Perte en ligne, chute de tension Avec : U : chute de tension (en volt) I : intensite traversant le circuit etudie (en ampere) R : resistance du cable (en ohm) p : resistivite lineaire du conducteur constitutif du cable p = 16.10-9 ohm.metres pour le cuivre ; p = 25.10-9 ohm.metres pour l'aluminium. l : longueur du cable en m S : section du cable en m2 Les pertes dans les cables sont inevitab les, mais i l convient de les reduire au maximum afin de rester dans des choix de section g acceptab les ». Pour simplifier ce calcu l, i l existe des abaques pour choisir la section des conducteurs. Ce choix est fait en fonction du courant, de la tension nominale du systeme et de la longueur des cables. On considere que les pertes de tension ne doivent pas exceder un faib le pourcentage (de 1 a 3 %) pour une tension de 12 V. Ceci correspond au maximum a 0,36 V de chute de tension (ce qui est loin d'être negligeab le pour le photovoltaique). .7. Protection des sistimes vhotovoltaraues En ce qui concerne les protections e lectriques, la mise a la terre, les parafoudres, les disjoncteurs et fusib les sont necessaires pour iso ler et proteger le circuit e lectrique contre tous les defauts e lectriques (Surcharge, surtension, court-circuit). Cependant, il est fort possible que les composants du systeme aient dejà leurs propres protections. Dans ce cas i l ne sera pas utile d'en rajouter. Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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A Conclusion Nous sommes desormais informes en ce qui concerne les regles, methodes et conventions adoptees pour le dimensionnement des generateurs photovoltaiques. A present, nous pouvons nous lancer p leinement dans la conception de la plate forme faisant l'objet de ce travail, Plate forme visant l'automatisation du dimensionnement de systemes photovoltaiques autonomes lies a l'habitat. Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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5. Analyse et modelisation du probleme L 'analyse est une etape sine qua non avant la mode lisation de toute conception. Le present chapitre fait etat de l'etude analytique qui nous a permis d'aboutir au modele de plate forme qui a ete retenu. Aperçu : 5.1 Introduction
5.2 Etude fonctionnelle de la plate forme 5.3 Analyse des differentes fonctions de la plate forme 5.4 Presentation de l'architecture de la plate forme 5 .5 conclusion 5.1. Introduction Pour atteindre aisement nos objectifs, une analyse fonctionne lle de la plate forme ainsi qu'une mode lisation de ce lle-ci sont des etapes incontournab les de la conception. Au terme de ce lles-ci, une decomposition modu laire de la plate forme nous permettra d'avoir une vision fonctionne lle de ce lle-ci et faci litera sa comprehension et son deve loppement. Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur de conception Option Genie electrique a l'Ecole Nationale Superieure Polytechnique de Yaounde Par TCHANA NKOUIMI Max Jimmy
5.. Etude fonctionnelle de la plate forme Les principales fonctions que devra realiser notre plate forme peuvent etre resumees comme suit :
La plate forme devra apporter autant que faire se peut, des facilites a l'utilisateur dans l'evaluation de sa consommation journaliere moyenne, et meme mettre a sa disposition une myriade de recepteurs bien adaptes a l'usage domestique pour systemes photovo ltaTques autonomes. 5.3. Analyse des diffirentes fonctions de la plateforme 5.3.1. Evaluation de la consommation journaliere moyenne et de la puissance installie Comme etudiee dans le chapitre re latif a la methodo logie de dimensionnement des generateurs PV, l'evaluation de la consommation journaliere moyenne est l'etape de depart. A partir d'e lle, la puissance installee se deduit sans peine. Nous prevoyons a cet effet trois modes d'evaluation : > un mode au sein duque l l'uti lisateur aura a sa disposition une vaste gamme d'equipements repartis par usage. Dans ce mode, l'uti lisateur effectuera l'evaluation de ces besoins journaliers moyens en indiquant par recepteur, le nombre d'unites et la duree moyenne d'uti lisation par jour ; la plate forme se chargera de gerer les puissances associees a chaque recepteur. Les principaux types d'uti lisation y seront presentes avec une grande variete de recepteurs par type d'uti lisation (eclairage, refrigeration et conge lation, e lectromenager, audio visue l, Memoire de fin d'etude pour l'obtention du diplOme d'ingenieur
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informatique). Les appareillages seront classes en trois categories: la premiere (deconseille) correspondant a des apparei ls courants, bon marche mais grands consommateurs d'e lectricite. La seconde (standard) correspond a des equipements couramment utilises et moins energivores que les premiers. La troisieme (recommande) regroupant les equipements basse consommation, souvent plus chers mais tout particulierement adaptes aux generateurs photovo ltaTques. Nous qualifierons ce mode de g mode guide ». > Un mode d'evaluation pour les cas oil l'uti lisateur ne sera pas satisfait par les choix que le mode guide met a sa disposition. Ici, i l indiquera alors par recepteur : l'usage (facu ltatif), le type d'equipement (facu ltatif), la puissance unitaire, le nombre d'unites et la duree d'utilisation journaliere par unite d'equipement. Nous le qualifierons de g mode libre ». > Un mode oil l'uti lisateur aura le choix entre p lusieurs modeles predefinis types habitats correspondant a des varietes de puissances installees et consommations journalieres moyennes predefinies. Nous le qualifierons de g mode Cas type ». IL sera alors necessaire de mettre sur pied une base de donnees pour le g mode guide ». Les g mode guide » et g mode cas type » constituent le g mode predefini ». 5.3.2. Calcul du generateur PV Afin de calcu ler le generateur PV adequat, i l est important d'avoir les informations comp lementaires suivantes :
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