Les applications pratiques de l’énergie solaire révèlent une capacité de production électrique significative pour le CETIC de Ngang, transformant les défis énergétiques en solutions durables. Cette étude innovante met en lumière l’impact positif sur les émissions de CO2, essentiel pour le développement rural au Cameroun.
Diagramme générale du système solaire
La figure III.21 ci-dessous représente le diagramme général du système solaire PV.
Figure III. 21: Diagramme général du système solaire
Simulation système solaire
Les signaux des figures III.22 ci-dessous illustrent respectivement les différentes tensions triphasées alternatives (Upv1, Upv2 et Upv3) aux bornes de la charge, les différents courants triphasés (Ipv1, Ipv2 et Ipv3) traversant la charge et la puissance électrique solaire (Pésolaire).
Figure III. 22: Courbes des tensions, des courants triphasés et de la puissance
L’irradiance d’entrée initiale au champ PV est de 1000 W / m2 et la température de fonctionnement est de 45 °C. Lorsque l’état stationnaire est atteint, nous obtenons une tension PV (Vdc_mean) de 384 V et la puissance extraite (Pdc_mean) du réseau est de 80 kW. Ces valeurs correspondent très bien aux valeurs attendues des spécifications du fabricant du module PV.
A t = 0,1 s, l’éclairement du soleil diminue rapidement de 1000 W / m2 à 200 W / m2. A cause de l’opération MPPT, le système de commande réduit la tension de référence Vdc à 380 V afin d’extraire la puissance maximale du champ PV (35 kW).
SYSTEME DE STOCKAGE
Le système de stockage est principalement constitué d’un ensemble de batterie.
La figure III.23 ci-dessous illustre le modèle simulink d’un système de stockage
alimentant des charges en courant alternatif.
Figure III. 23: Diagramme du système de stockage
La figure III.24 ci-dessous indique les paramètres du système de stockage.
Figure III. 24: Paramétrage du système de stockage
Le bloc batterie sous l’environnement MATLAB/SIMULINK est un modèle dynamique générique qui représente les types de batteries rechargeables les plus populaires. La figure III.25 ci-dessous illustre l’état de fonctionnement de la batterie.
Figure III. 25: Fonctionnement de la batterie
Les figures III.26 ci-dessous illustrent respectivement la tension de charge de la batterie, l’état de charge (SOC) ou la profondeur de décharge (DOD) indiquant le niveau de charge de la batterie et le courant charge de la batterie.
Figure III. 26: Courbes de la tension et du courant de charge de la batterie, et l’état
de charge (SOC)
E
Hybridation du MSHPEE
Le MSHPEE est constitué d’un système hydraulique (turbinage-pompage), d’un
système solaire PV et d’un système de stockage. La figure III.27 ci-dessous illustre le
MSHPEE propose pour alimenter le CETIC de Ngang.
Figure III. 27: Diagramme général du MSHPE
Comme le système hydraulique (turbinage-pompage), le système solaire PV et le système de stockage ne fonctionnent pas simultanément, nous allons dans la suite les étudier selon la configuration dont nous souhaitons.
Hybridation du système hydraulique et du système de stockage
La figure III.28
ci-dessous illustre l’hybridation du système
hydraulique et du
système de stockage du MSHPEE.
Figure III. 28: Diagramme du système hydraulique et du système de stockage
Les signaux représentés ci-dessous illustrent les résultats de la simulation du système hydraulique et de stockage :
Figure III. 29 : Courbes des tensions simples du système hydraulique et du système de stockage
Les figures III.28 illustrent l’allure des tensions simples alternatives en fonction
du temps du système hydraulique associé au système de stockage :
La courbe verte illustre le signal de la tension simple de la première phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 224 V ;
La courbe bleue illustre le signal de la tension simple de la deuxième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 224 V ;
La courbe rouge illustre le signal de la tension simple de la troisième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 224 V.
Figure III. 30: Courbes des tensions composées du système hydraulique et du système de stockage
Les figures III.29 illustrent l’allure des tensions composées alternatives du système
hydraulique associé au système de stockage :
La courbe verte illustre le signal de la tension composée de la première phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 388 V ;
La courbe bleue illustre le signal de la tension composée de la deuxième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 388 V ;
La courbe rouge illustre le signal de la tension composée de la troisième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 388 V.
Figure III. 31: Courbes des courants simples du système hydraulique et du système de stockage
Les figures III.30 illustrent l’allure des courants composés alternatifs du système hydraulique associé au système de stockage :
La courbe verte illustre le signal du courant composé de la première phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 210 A ;
La courbe bleue illustre le signal du courant composé de la deuxième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 210 A ;
La courbe rouge illustre le signal du courant composé de la troisième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 210 A.
Figure III. 32: Courbes de la puissance active et réactive du système hydraulique et du
système
103
Les figures III.31 illustrent l’allure de la puissance active et réactive du système
hydraulique associé au système de stockage :
La courbe noire illustre le signal de la puissance électrique de l’alternateur en watt
et on observe une valeur maximale de 158 kW ;
La courbe jaune illustre le signal de la puissance réactive de l’alternateur en kVAR
et on observe une valeur maximale de 92 kVAR.
III.5.2. Hybridation du système solaire et du système de stockage
La figure III.33 ci-dessous illustre l’hybridation du système solaire et du système de stockage du MSHPEE.
Figure III. 33 : Diagramme du système solaire et du système de stockage du MSHPEE
Les signaux représentés ci-dessous illustrent les résultats de la simulation du système solaire PV et de stockage.
Figure III. 34: Courbes des tensions simples du système solaire PV et du système de stockage
Les figures III.33 illustrent l’allure des tensions simples alternatives en
fonction du temps du système solaire associé au système de stockage :
La courbe verte illustre le signal de la tension simple de la première phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 224 V ;
La courbe bleue illustre le signal de la tension simple de la deuxième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 224 V ;
La courbe rouge illustre le signal de la tension simple de la troisième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 224 V.
Figure III. 35: Courbes des tensions composées du système solaire PV et du système de stockage
Les figures III.34 illustrent l’allure des tensions composées alternatives du système solaire associé au système de stockage :
La courbe verte illustre le signal de la tension composée de la première phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 400 V ;
La courbe bleue illustre le signal de la tension composée de la deuxième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 400 V ;
La courbe rouge illustre le signal de la tension composée de la troisième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 400 V.
Figure III. 36: Courbes des courants simples du système solaire PV et du système de stockage
Les figures III.35 illustrent l’allure des courants composés alternatifs du système
solaire associé au système de stockage :
La courbe verte illustre le signal du courant composé de la première phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 220 A ;
La courbe bleue illustre le signal du courant composé de la deuxième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 220 A ;
La courbe rouge illustre le signal du courant composé de la troisième phase de
l’alternateur en volt et on observe une valeur maximale de 220 A.
Figure III. 37: Courbes de la puissance active et réactive du système solaire PV et du système de stockage
Les figures III.31 illustrent l’allure de la puissance active et réactive du système
solaire associé au système de stockage :
La courbe noire illustre le signal de la puissance électrique de l’alternateur en watt
et on observe une valeur moyenne de 115 kW ;
La courbe jaune illustre le signal de la puissance réactive de l’alternateur en kVAR
et on observe une valeur maximale de 66 kVAR.
CONCLUSION
Le présent chapitre qui s’achève nous a permis de modéliser et de simuler le MSHPEE constitué d’un sous-système solaire qui fournie un courant de 210 A, une tension de 384 V et une puissance active de 115 kW ; d’un sous-système hydroélectrique qui fournie un courant de 210 A, une tension de 380 V et une puissance active de 154 kW ; d’un sous- système pompage d’eau et d’un sous-système stockage pour une capacité de 1710 Ah.
Avant de les hybrider, il a fallu les modéliser et les simuler séparément pour recueillir les résultats de chaque sous-système. Après cette première phase, l’hybridation de l’ensemble du MSHPEE s’est fait et les résultats généraux ont été observés après plusieurs simulations. Ayant donc modélisé et simulé le MSHPEE, quel est l’intérêt d’alimenter les EET des localités isolées des réseaux de distribution de l’énergie électrique ?
Quel est l’aspect financier d’un tel projet ? Voilà les préoccupations que feront inéluctablement les objets du chapitre suivant.
Questions Fréquemment Posées
Comment fonctionne le système solaire PV au CETIC de Ngang ?
Le système solaire PV au CETIC de Ngang fonctionne en extrayant une tension PV (Vdc_mean) de 384 V et une puissance de 80 kW lorsque l’état stationnaire est atteint, avec une irradiance d’entrée initiale de 1000 W/m2.
Quel est le rôle du système de stockage dans le MSHPEE ?
Le système de stockage, constitué d’un ensemble de batteries, alimente des charges en courant alternatif et est modélisé sous l’environnement MATLAB/SIMULINK pour représenter les types de batteries rechargeables les plus populaires.
Quelle est l’importance de l’hybridation dans le MSHPEE ?
L’hybridation dans le MSHPEE permet de combiner un système hydraulique, un système solaire PV et un système de stockage pour répondre efficacement à la demande croissante en énergie électrique dans les zones rurales du Cameroun.