CONTRIBUTION A L'ETUDE D'UNE ALIMENTATION A BASE DE PANNEAUX PHOTOVOLTAÏQUES AVEC STOCKAGE

La demande croissante de l’énergie électrique et l’épuisement imminent des ressources fossiles impose une transition énergétiques vers des sources alternatives, à savoir les énergies renouvelables, où l’énergie solaire est l’énergie la plus utilisée à cause de sa disponibilité. Sachant que l’Algérie comporte un gisement solaire exceptionnel grâce à sa grande superficie et la durée importante d'ensoleillement durant toute l'année, donc elle représente une source importante de l’énergie photovoltaïque. De ce fait vient l'intérêt de cette étude qui consiste à la proposition d'un production électrique à base de panneaux photovoltaïques raccordée au réseau électrique. Cette recherche est divisée en deux parties. La première porte sur l’estimation de la position du soleil à chaque moment de l’année. Donc, une inclinaison optimale du panneau est définie dans le but d’avoir la meilleure capture de l’énergie solaire dans une région étudiée. La seconde partie porte sur la recherche de la meilleur stratégie de raccordement au réseau électrique. Le développement de cette thèse est reparti en quatre chapitres: Le premier chapitre expose les différentes sources d’énergies renouvelables existantes, il est aussi consacré à la modélisation du rayonnement solaire comme source d’énergie primaire pour l'énergie photovoltaïque tenant compte de la dynamique du soleil. Le deuxième chapitre est dédié à la modélisation photovoltaïque, en présentant les différents modèles équivalents du panneau solaire et en montrant l'influence de l'intensité de l'éclairement et l'effet de la température sur la conversion de l'énergie photovoltaïque. Le troisième chapitre présente l'étude du convertisseur DC/DC, et les différentes techniques conventionnelles d'MPPT. Une proposition basée sur l'estimation apriori des consignes relatives au point maximum de puissance. Le dernier chapitre traite l’amélioration de la qualité de l’énergie électrique photovoltaïque fournie pour le réseau. Avec un choix judicieux de la commande et la structure de l'onduleur. Où la qualité de l'énergie fournie par l'onduleur multi niveau est très satisfaisante.

Stockage de l’énergie par batterie d’une installation photovoltaïque appliquée à un pompage solaire

L'Algérie amorce une dynamique d'énergie verte en lançant un programme ambitieux de développement des énergies renouvelables "EnR" et d'efficacité énergétique. Cette vision s'appuie sur une stratégie axée sur la mise en valeur des ressources inépuisables comme le solaire et leur utilisation pour diversifier les sources d'énergie et préparer l'Algérie de demain. L'engagement avec détermination sur cette voie apportera des solutions globales et durables aux défis environnementaux et aux problématiques de préservation des ressources énergétiques d’origine fossile. Ce choix stratégique est motivé par l’immense potentiel en énergie solaire. L’énergie solaire photovoltaïque qui est le sujet de cette thèse, désigne l’énergie récupérée et transformée directement en électricité à partir de la lumière du soleil par des panneaux photovoltaïques. Elle résulte de la conversion directe dans un semi-conducteur d’un photon en électron. Outre les avantages liés au faible coût de maintenance des systèmes photovoltaïques, cette énergie répond parfaitement aux besoins des sites isolés et dont le raccordement au réseau électrique est trop onéreux. Cette thèse s'adresse au pompage solaire car la tendance agricole actuelle s'oriente vers le Sahara. A cet effet le candidat organise sa thèse en chapitres détails comme suit: Tout d’abord, une présentation de l'un état de l’art de l'énergie solaire montrant la modélisation et l'effet des cellules sous éclairement et température variables avec l'intérêt des différents étages de conversion . Dans le deuxième chapitre l’étage d’adaptation avec la commande MPPT pour les deux méthodes perturbation et observation et incrémentation de la Conductance sont détails et commentés, et aussi les deux techniques sont optimisées et implémenter dans d’un microcontrôleur PIC16f877A. Etant donnée que l'énergie solaire est absente la nuit un stockage est nécessaire. L'étude du stockage est l'objet du troisième chapitre. Où il est présenté les types des batteries pour le stockage de l’énergie solaire et quel est le type de batterie le plus approprié pour stocker l’énergie PV. Pour associé le tout une étude plus complète du système de pompage salaire associons tout ses éléments est présenté dans le quatrième chapitre.

 Gestion des synergies d'une alimentation électrique autonome multi-sources à base d'énergies renouvelables

La demande d'énergie augmente considérablement en corrélation avec la croissance de la population humaine. Le pétrole, le gaz naturel et le charbon répondent à 75 % des besoins énergétiques mondiale. Ces sources d'énergies conventionnelles sont principalement d'origine fossile peuvent entraîner des problèmes à l'avenir, car elles sont limitées et s'épuisent rapidement. De plus, ils causent des dommages à l'environnement tels que les émissions de dioxyde de carbone, le réchauffement climatique et les pluies acides. Pour ces raisons, une nouvelle forme d'énergie doit être développée comme source d'énergie alternative pour éliminer ces problèmes et entamer une transition énergétique planifiée. Cette transition énergétique ne peut être faite à grand échelle. D'où l'objet de cette thèse qui traite la faisabilité d'un approvisionnement en énergie d'une région limité et autonome (micro-réseau). Un micro-réseau est un groupe (relativement petit) d’unités de production et de stockage d’énergie qui opère connecté à d’autres micro-réseaux ou au réseau général principal. Une autre particularité du micro-réseau, outre sa taille, est sa capacité à continuer à fonctionner seul tout en étant déconnecté et ce, sans perturbation sur le réseau principal ou sur le micro-réseau lui-même. L’indépendance et l’autonomie sont donc les atouts majeurs du micro-réseau. Dans cette thèse le candidat a fixé quelques points à atteindre afin que le micro-réseau soit un projet viable et durable. Et prouver ainsi les bénéfices de leurs déploiement • côté technique, les microgrids permettent une gestion optimisée de la production d’électricité d’origine renouvelable à l’échelle locale. Ils peuvent apporter un service auxiliaire au réseau public de distribution, en l’aidant à maintenir la stabilité de la tension; • côté économique, en fonction de sa taille, le microgrid peut être utilisé avec un rôle d’ajusteur sur les marchés pour contrôler le prix du Kwh. Les microgrids permettent également de différer des investissements de réseaux, la proximité entre production et consommation permettant d’optimiser l’acheminement de l’énergie. Ils permettent aussi de réduire le volume des pertes techniques ; • côté sociétal, un microgrid fournit des réponses à l’évolution des besoins fondamentaux d’un territoire en énergie. Il offre notamment un réseau plus sûr et plus fiable en cas d’incident. Parce qu’il s’agit d’un projet local, il facilite également la création d’initiatives et de nouveaux partenariats entre les acteurs locaux ; • côté environnemental, ils permettent de mieux intégrer les énergies de sources renouvelables sur les réseaux et ainsi d’éviter l’installation de centrales thermiques en zones écologiquement sensible. En ce qui concerne cette étude, l'énergie solaire est la plus favorable car elle est la plus abondante et fournit une énergie propre et durable. Cependant, il a une relation corrélative avec les conditions météorologiques variables, ce qui signifie qu'il ne peut pas être utilisé comme seule source d'énergie pour les systèmes autonomes. Par conséquent, le système d'énergie hybride micro-réseau et l'énergie solaire améliorent avec précision la fiabilité de l'énergie dans les régions éloignées. Elle assure la cohésion et la continuité des services d'approvisionnement en énergie en termes de rentabilité de la maintenance et de l'exploitation. De plus, c'est le mélange entre la source conventionnelle et la source solaire photovoltaïque reliée à un système de stockage d'énergie . Par conséquent, il minimise non seulement les émissions de soufre , de carbone et d'azote , mais offre également une maintenance et un fonctionnement rentables en comparaison avec le système conventionnel.

Contribution à l’étude d’une production électrique hybride entre Système de Concentration Solaire (SCS) et Panneaux Photovoltaïques (PV).

L'énergie renouvelable est une source d'énergie inépuisable. Ils proviennent d'éléments naturels : le soleil, le vent, la cascade, les marées, la chaleur de la terre,... Contrairement aux combustibles fossiles, l'utilisation de sources d'énergie renouvelables ne produit pratiquement aucun déchet ni aucune émission, c'est l'énergie du futur. Mais elles sont encore sous-utilisées par rapport à leur potentiel, ces sources d’énergie renouvelables ne représentant que 20% de la consommation mondiale d’électricité. L'énergie renouvelable présente de nombreux avantages. Elle permet de lutter contre l'effet de serre, notamment en réduisant les rejets de dioxyde de carbone dans l'atmosphère. Et aussi facilite également la gestion intelligente des ressources locales et la création d'emplois. Dans cette thèse, nous abordons la question de rentabilité dans la conversion d'une énergie renouvelable en énergie utile. Nous nous intéressons plus particulièrement au solaire thermique. A cet effet une nouvelle conception de capteur PTC a été proposée, qui utilise un simple curseur en miroir pour prendre en charge le creux parabolique. L'angle du disque est contrôlable, ce qui rend la conception flexible et adaptable aux demandes d'énergie de sortie et de rayonnement. Un véritable test de mise en œuvre a été réalisé dans la ville d’Annaba. Les données de température pour différents éclairages et angles d'ouverture dans le fluide collecteur sont collectées. À partir des données, on obtient l'équation modèle du chauffage du fluide au foyer, fonction de l'angle d'ouverture, de l'irradiation et du temps d'observation. La technique de montage est utilisée pour calculer le modèle mathématique du chauffage. Les résultats montrent que l'angle d'ouverture optimal (entraînant une augmentation plus importante de la température) dépend du rayonnement. Le modèle proposé est utilisé pour résoudre deux problèmes :  calculer l'angle d'ouverture optimal d'un PTC fixe conventionnel nouvellement installé sur la base de l'irradiation attendue,  évaluer l'efficacité du dispositif contrôlable flexible PTC. Donc notre proposition permet d'avoir une forme cylindro-parabolique flexible, contrairement à la conception classique, qui utilise des capteurs solaires fixes ou des miroirs souples comme SOLABOLIC, qui est une conception de CSP utilise des miroirs souples pour ajuster les rayons solaires capturées sur l'absorbeur. La conception proposée utilise une structure de CSP souple afin d'augmenter la température absorbée. Le système de contrôle proposé est validé expérimentalement puis et comparé au résultats obtenus par le logiciel SAM, car il est un modèle d'estimation très proche de la réalité.