Optimisation de la Gestion du Système de Distribution d’Énergie dans les Installations Photovoltaïques

Abstract

Dans un contexte énergétique en mutation, la tendance est à la promotion de l’efficacité énergétique pour réduire la consommation d’énergie et à l’utilisation des énergies renouvelables (mix énergétique) pour s’affranchir dans une certaine mesure des énergies fossiles en déplétion et polluantes, source principale du réchauffement climatique. Comme le résidentiel est l’un des secteurs les plus énergivores, il est de ce fait au cœur de la transition énergétique et l’objet de mesures telles que l’amélioration de l’isolation thermique de l’enveloppe des habitations, de l’utilisation d’équipements de haute efficacité énergétique et du recours aux énergies renouvelables, en particulier, le photovoltaïque (PV) pour satisfaire ses besoins énergétiques. Dans le cadre de cette thèse une étude technico-économique est conduite pour voir la faisabilité de l’autonomie énergétique du secteur résidentiel en Algérie en dotant les habitations d’une centrale photovoltaïque. Pour ce faire, le pays a été réparti en quatre zones climatiques, chacune d’elles étant caractérisée par quatre profils de charge saisonniers. Deux méthodes ont été utilisées pour effectuer le dimensionnement des systèmes PV l’une basée sur les modèles mathématiques des constituants de la centrale PV et l’autre utilisant le logiciel Homer. Une stratégie de gestion d’énergie privilégiant l’utilisation de la production d’électricité solaire pour satisfaire, à un degré élevé, les besoins énergétiques des habitations a été élaborée. Il est démontré comment le stockage et la gestion des charges peuvent contribuer à renforcer l’autonomie énergétique (autoconsommation, autosuffisance) du secteur résidentiel vis-à-vis du réseau électrique. Une étude économique concernant la viabilité des systèmes PV du type PV/réseau et PV/batteries/ réseau a été menée sur la base de paramètres tels que la NPV, le DPBP, l’IRR et le PI pour toutes les régions climatiques. De plus une analyse de sensibilité par rapport à différents facteurs tels que le tarif de rachat de l'électricité, le coût des batteries et la taille des générateurs photovoltaïques a été effectuée pour évaluer l’impact de ces facteurs sur la rentabilité des systèmes PV dans le résidentiel. Enfin, des solutions sont proposées et des recommandations formulées pour promouvoir l'utilisation des systèmes PV résidentiels en Algérie In a changing energy context, the trend is in the way to promote energy efficiency in order to reduce energy consumption and to use renewable energies (energy mix) to free to some extent from depleting and polluting fossil fuels, the main source of global warming. In a changing energy context, the trend is in the way to promote energy efficiency, in order to reduce energy consumption, and to use renewable energies (energy mix) to free, to some extent, from depleting and polluting fossil fuels, the main source of global warming. As the residential sector is one of the most energy-intensive, it is at the heart of the energy transition. The focus is on the thermal insulation of housing envelopes, and the using of highly energy-efficient equipment for energy savings, and, switching to renewable energies, in particular photovoltaics (PV), to meet its energy needs. As part of this thesis, a technical-economic study was carried out to determine the feasibility of achieving energy autonomy in Algeria's residential sector by equipping homes with photovoltaic power plants. To this end, the country was divided into four climatic zones, each characterized by four seasonal load profiles. Two methods were used to size the PV systems: one based on the PV plant component models, and the other using Homer software. An energy management strategy focusing on the use of solar power generation to satisfy, to a high degree, the energy needs of homes has been developed. It shows how storage and the use of demand management and load management can enhance the energy autonomy (selfconsumption, self-sufficiency) of the residential sector from the electricity grid. An economic study of the viability of PV/grid and PV/battery/grid systems was carried out, based on parameters such as NPV, DPBP, IRR and PI for all climate regions. In addition, a sensitivity analysis against various factors such as feed-in tariff, battery cost and PV array size was carried out to assess the impact of these factors on the profitability of PV systems in residential applications. Finally, solutions are proposed and recommendations made to promote the use of residential PV systems in Algeria