Production de l’électricité a partir des sources d’énergie renouvelables

Le développement durable d’un quartier ou d’une région et même d’un pays est basé, entre autres, sur l’énergie. Vis-à-vis de l’augmentation rapide de la population, l’homme a besoin de beaucoup d’énergie pour satisfaire tous ses besoins quotidiens. En effet, l’ensemble des secteurs d’activités dans un pays nécessite de l’énergie dans leur fonctionnement afin de contribuer à la croissance économique et à l’amélioration de la vie sociale de la population. Ainsi en 2013, les secteurs industriels dans le monde demandent presque la moitié de l’énergie produite [1], d’où l’augmentation exponentielle de la demande d’énergie surtout dans les pays développés. Face à cette situation, les énergéticiens et agents qui travaillent dans le domaine de l’énergie cherchent toujours des solutions pour équilibrer les demandes et ressources disponibles. Une question se pose alors : « vers quelles sources d’énergie l’homme fait appel pour répondre à cette hausse de la demande ? ».

Les sources d’énergie disponibles à travers le monde sont nombreuses et nous pouvons en citer les fossiles, l’hydroélectrique, les éoliennes et ainsi que les photovoltaïques. Elles peuvent être converties selon les besoins en électricité ou en chaleur. Dans la plupart des cas, le choix d’exploitation de l’une de ces sources n’est pas suffisant pour répondre aux demandes. De plus, notons que pour chaque source suscitée, il existe toujours des inconvénients. Par exemple, pour le cas des énergies fossiles, il est important de remarquer qu’en dehors des conséquences néfastes sur l’environnement, ces sources ne peuvent plus être utilisées dans quelques années. D’après plusieurs études, elles sont en train de s’épuiser pour diverses raisons. Pour les autres sources, leurs installations nécessitent d’étude préalable surtout sur leur impact environnemental. En général, l’énergie produite à partir de ces sources est variable, c’est-à-dire que sa puissance n’est pas constante au cours du temps.

La combinaison de ces diverses sources est ainsi la meilleure solution pour les énergéticiens afin de satisfaire leurs clients. En effet, cette méthode que nous qualifions comme étant une « installation hybride électrique » permet d’optimiser au maximum les systèmes de production d’électricité les utilisant, [2]. Nous allons alors parler de ce système hybride dans notre travail afin de mieux gérer son fonctionnement. Plusieurs recherches nous parlent de ce système, mais chacune a sa propre méthode pour atteindre ses objectifs visés. Par exemple, BAGHDAGI Fazia a utilisé la simulation sur le logiciel HOMER suivi d’une modélisation sous MATLAB/Simulink afin d’étudier les performances d’un système hybride [3]. Mais, afin de réaliser notre étude, nous allons concevoir et élaborer un prototype d’un système hybride et, à cet effet, nous procédons à des simulations avec les logiciels Arduino et Proteus en utilisant deux sources d’énergie renouvelables et un groupe électrogène pour le système hybride électrique.

Sources disponibles

Plusieurs rapports d’études, notes et travaux de mémoire dénotent que Madagascar est très riche en termes de sources énergétiques, particulièrement en énergies renouvelables. Il existe plusieurs sites attirants de taille différente et localisés dans différents lieux du pays, presque dans toute l’ile. Autrement dit, Madagascar dispose de la quantité et de la qualité nécessaires pour satisfaire ses propres besoins sur l’énergie, comme les cours d’eau pour l’énergie hydraulique, l’irradiation solaire pour l’énergie solaire, le vent pour l’énergie éolienne, les surfaces exploitables et cultivables pour les bioénergies. Ainsi, les Malagasy peuvent profiter librement de leurs propres richesses.

Par ailleurs, comme elles sont présentes presque partout dans la grande île et sont considérées comme la meilleure solution à adopter à la fois devant l’épuisement des gisements de gaz et de pétrole dans quelques décennies et surtout devant la protection de l’environnement.

Potentiel en énergie solaire

Au niveau mondial, on peut qualifier Madagascar parmi les pays qui bénéficient beaucoup du gisement solaire sur une vaste surface que l’on peut exploiter pour la résolution du manque d’énergie dans le pays.

Sources éoliennes

Comme les autres pays, Madagascar possède un potentiel très important en matière de production d’énergie éolienne. En effet, le pays a trois sortes de vent : les vents des côtes, les vents locaux et les vents provenant de l’océan dont les alizés et les cyclones, [5]. Globalement, les régions Nord, Sud et la côte Est constituent les zones profitables avec une vitesse de vent très intéressante pouvant atteindre 7,5 à 9m/s dans le Nord et 6 à 9m/s dans le Sud. En considérant les zones du Nord au Sud et longeant la côte Est, la vitesse de vent est aux environs de 6,5m/s.

Demande d’énergie

Avant de parler la demande d’énergie sur la Grande île, rappelons qu’une demande d’énergie est la quantité d’énergie dont les consommateurs ont besoin sur une période bien déterminée.

Au niveau mondial, Madagascar fait partie des pays où le taux d’électrification est le plus faible, [7]. En effet, il n’est, en moyenne, que 16 % seulement. La consommation énergétique par habitant à Madagascar est de 0,2tep/an, en notant que la moyenne mondiale est de 1,6tep/an, [7]. Ces chiffres montrent le sous développement de Madagasikara. Toutefois, cette moyenne cache un écart profond entre les villes et les campagnes, car l’accès à l’électricité en ville est de l’ordre de 72 % mais il n’est seulement que de 5 % dans le milieu rural, [9].

A Madagascar, la demande énergétique de la population est exprimée par le secteur domestique ou les ménages et par les secteurs économique et social. Parmi cette demande, on note que plus de 60% de la consommation totale concernent le secteur domestique. Remarquons qu’en moyenne, seuls les 15% des ménages à Madagascar ont accès à l’électricité, dans le milieu rural, seuls 4,8% en disposent. Dans les zones urbaines, 39% des ménages y accèdent. La consommation en électricité moyenne et de haute tension est aux environs de 1,025MWh/ménage/an.

Table des matières

CHAPITRE 1 INTRODUCTION
1.1 Sources disponibles
1.1.1. Potentiel en énergie solaire
1.1.2. Sources éoliennes
1.2. DEMANDE D’ENERGIE
1.3. PRODUCTION DE L’ELECTRICITE A PARTIR DES SOURCES D’ENERGIE RENOUVELABLES
1.3.1. A partir de l’irradiation solaire
1.3.1.1. Généralités
1.3.1.2. Puissance électrique fournie par une cellule photovoltaïque
1.3.2. Centrales éoliennes ou éoliens
1.3.2.1. Généralités
1.3.2.2. Puissance d’une centrale éolienne ou éolien
CHAPITRE 2 ÉTATS DE L’ART SUR LE SYSTÈME HYBRIDE ÉLECTRIQUE
2.1. CONFIGURATION GENERALE
2.1.1. Définition
2.1.2. Structure des systèmes de génération
2.1.3. Configuration de bus dans les systèmes hybrides
2.1.3.1. Architecture à bus continu
2.1.3.2. Architecture à bus alternatif
2.1.3.3. Architecture à bus continu/alternatif
2.2. FONCTIONNEMENT D’UN SYSTEME HYBRIDE ELECTRIQUE
CHAPITRE 3 SIMULATIONS
3.1. GENERALITES SUR LE LOGICIEL PROTEUS
3.1.1. Qu’est ce que Proteus
3.1.2. Présentation générale de Proteus
3.1.2.1. ISIS
3.1.2.2. ARES
3.2. GENERALITES SUR ARDUINO
3.2.1. Partie logicielle Arduino
3.2.2. Carte Arduino
3.2.2.1. Microcontrôleur
3.2.2.2. Famille AVR
3.2.2.3. Différents modèles des cartes Arduino
3.2.2.4. Arduino UNO
3.3. COMMUTATEUR D’UN SYSTEME ELECTRIQUE HYBRIDE
– Simulations sur Proteus
Puissance seuil de la batterie
Choix de la ou des sources utilisées selon la demande
CHAPITRE 4 RESULTATS DE SIMULATION
4.1. SIMULATION SUR PROTEUS
4.1.1. Puissance seuil de la batterie
4.1.2. Choix de la ou des sources utilisées
4.1.3. Résultats de l’ensemble
4.2. REALISATION DU PROTOTYPE
CONCLUSION GENERALE

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