Fonctionnement autonome d'un système photovoltaique incluant un système de stockage d'énergie.

Abstract

L’augmentation des besoins énergétiques mondiaux, et dans un souci du respect de l’environnement, pousse le monde de plus en plus à s’intéresser aux énergies renouvelables. L’intérêt porté aux énergies renouvelables, nous a amené à nous intéresser au système photovoltaïque autonome. La puissance de ce système est fortement variable puisqu’elle est dépendante de l’éclairement et de la température. Le travail présenté dans ce mémoire concerne la modélisation et simulation de chaque élément constituant le système photovoltaïque avec stockage. Dans la première partie, nous avons exposé les fondements nécessaires à la compréhension du sujet. Nous avons rappelé des notions sur le rayonnement solaire, les multiples types et leur application dans le champ photovoltaïque. Puis nous avons expliqué le fonctionnement de cellules photovoltaïques, leurs particularités essentielles. Nous n’avons pas omis aussi de signaler les modules photovoltaïques et leurs associations. En ce qui concerne la deuxième partie, le caractère intermittent de l’énergie solaire étant un de ses principaux inconvénients pour son utilisation permanente ainsi il s’avère indispensable d’emmagasiner une partie de l’énergie produite. De ce fait, nous avons tenté de mettre en exergue, de manière critique un ensemble de caractéristiques techniques et économiques qui permettraient d’améliorer les estimations de cout qui conditionnent l’acceptabilité du stockage. Pour réaliser cela, on dénombre plusieurs méthodes de stockage : sous forme mécanique (système : inertiel, hydraulique et stockage par air comprimé), électromagnétique (super capacité et supra-inductance), et électrochimique (batteries). Dans la troisième partie nous avons présenté les différentes simulations sur les caractéristiques électriques du modèle électrique équivalant de la cellule photovoltaïque, ainsi que l’influence de la température et de l’éclairement sur ces caractéristiques. Notre étude ensuite est faire une estimation mathématique sur la fonction de changement du point de puissance maximal en fonction de l’influence de la température et de l’éclairement sur les caractéristiques électriques. Les résultats obtenus par simulation du modèle sont satisfaisantes, car les courbes obtenus décris bien les caractéristiques électriques d’un système photovoltaïque type KC200GT.La dernière partie, destinée à la simulation sous Matlab/ Simulink du système photovoltaïque autonome fonctionnant en MPPT, assurant le stockage d’énergie électrique au moyen de batteries. D’après les résultats de la simulation obtenus, on peut dire que : o La température et l’ensoleillement influe sur les caractéristique I(V) et (V) du générateur photovoltaïque. Les performances du générateur PV sont évaluées à partir des conditions STC : température 25C, éclairement 1000W/m2. o Le convertisseur DC-DC et la commande MPPT effectuent correctement leurs rôles. Le convertisseur fournit dans les conditions optimales une tension à sa sortie supérieure à celle fournie par le générateur PV. La commande MPPT adapte le générateur PV à la charge : transfert de la puissance maximale fournie par le générateur PV. o Ces résultats, forts intéressants, montrent que l’utilisation de la commande MPPT permet d’améliorer d’une manière considérable le rendement des installations photovoltaïques. o Le stockage électrochimique dans les batteries est indispensable pour assurer le fonctionnement nocturne ou durant un nombre de jour prédéfinis dans le dimensionnement des systèmes photovoltaïque.