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Université de Perpignan (2012)

EXPERIMENTATION ET OPTIMISATION D’UN PROTOTYPE DE CENTRALE HYBRIDE SOLAIRE PV/DIESEL SANS BATTERIES DE STOCKAGE:VALIDATION DU CONCEPT « FLEXY ENERGY »

YAMEGUEU NGUEWO Daniel

Titre : EXPERIMENTATION ET OPTIMISATION D’UN PROTOTYPE DE CENTRALE HYBRIDE SOLAIRE PV/DIESEL SANS BATTERIES DE STOCKAGE:VALIDATION DU CONCEPT « FLEXY ENERGY »

Auteur : YAMEGUEU NGUEWO Daniel

Université de soutenance : Université de Perpignan co tutelle Institut international d’ingénierie de l’eau et de l’environnement

Grade : Doctorat en Sciences pour l’Ingénieur 2012

Résumé
L’accès à l’énergie électrique reste une préoccupation majeure pour les pays de l’Afrique subsaharienne. En effet, près de 70% de la population de cette région n’ont toujours pas accès à l’électricité. La situation est plus préoccupante en zones rurales où on note pour la plupart des villages un taux d’électrification inférieur à 5 %. Par ailleurs, l’électrification rurale des pays au sud du Sahara est essentiellement basée sur des technologies telles que les générateurs Diesels, les systèmes photovoltaïques (PV) avec stockage dans des batteries d’accumulateurs ou même les systèmes hybrides PV/diesel avec stockage dans des batteries. Ces différentes technologies ne permettent pas à ce jour à l’électrification rurale d’être rentable. Cette thèse s’inscrit dans le cadre de la validation du concept « Flexy Energy » développé par le Laboratoire Energie Solaire et Economie d’Energie (LESEE) de la fondation 2iE. Ce concept consiste en la production décentralisée d’électricité via les centrales hybrides PV/diesel (gasoil et biocarburant) sans stockage d’énergie dans les batteries d’accumulateurs et avec une gestion intelligente de la production et des charges à alimenter. Les générateurs Diesel sont ainsi alimentés au gasoil ou au biocarburant dépendamment de la disponibilité de chaque type de carburant. En particulier, la thèse étudie la faisabilité technique et économique de la production d’électricité à partir de ce genre de système. Une installation pilote, basée sur ce concept, constituée d’un groupe électrogène de 11,5 kVA couplé à un champ solaire PV de 2,85 kWc via un onduleur monophasé de 3,3 kW, a été mise en place dans le cadre de cette thèse. L’étude expérimentale du prototype « Flexy Energy » (en fonctionnement au gasoil et par la suite à un biocarburant) a montré en premier lieu qu’une meilleure efficacité de ce type de système est atteinte en période d’ensoleillement important et en présence de charges élevées. Cette situation permet en effet à chaque générateur (PV et Diesel) de fonctionner à son optimum. Cette partie de l’étude a fait ressortir la nécessité d’une gestion intelligente de la production et des charges au sein du système afin de toujours lui garantir une meilleure efficacité quelles que soient les conditions de charge. Ensuite, l’étude expérimentale a porté sur l’impact du générateur PV sur les paramètres électriques du réseau local (harmoniques en tension et en courant, déséquilibre de tension, surtension, etc.). Cette étude a montré que le générateur PV crée des surtensions localisées au niveau de sa ligne d’injection sur le réseau. Toutefois, on a noté que même pour des pénétrations PV élevées l’onduleur ici utilisé n’engendre pas de pollutions harmoniques dans le réseau en dehors des valeurs permises. Cette thèse s’est également intéressée à la modélisation des systèmes hybrides PV/Diesel sans stockage. Le travail réalisé ici se positionne comme un premier pas vers des applications numériques (solutions logicielles ou progicielles) en mesure de dimensionner et d’optimiser les systèmes hybrides PV/Diesel sans stockage avec une gestion intelligente de la production et des charges.

Mots clés : Flexy Energy, système décentralisé, système hybride, solaire photovoltaïque, Diesel, sans stockage, prototype, expérimentation, modélisation, optimisation

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Page publiée le 15 novembre 2017