Energie Photovoltaique Et Opti - BENRAMDANE Kaoutar - 3199
Energie Photovoltaique Et Opti - BENRAMDANE Kaoutar - 3199
Energie Photovoltaique Et Opti - BENRAMDANE Kaoutar - 3199
Intitulé :
Réalisé Par :
Kaoutar Benramdane
Encadré par :
Pr Lahbabi Mhammed (FST FES)
Mr . Abdelali Zine El Abidine (CHU FES)
Soutenu le 8 Juin 2016 devant le jury
Pr M. Lahbabi (FST FES)
Pr A. Ahaitouf (FST FES)
Pr A. Mechaqrane (FST FES)
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REMERCIEMENTS
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Sommaire
Introduction Générale……….………….....…………………………………………………….6
1-L’énergie Solaire…………………………………………..………………...……….12
a-Définition…………………………………………………………..………12
b-Applications Techniques de l’énergie Solaire ………………………….....13
c- Les types d’énergie Solaire… ………………………………………...…..13
a- Définition ……………………………………………………...….……...14
b- Les utilisations de l’énergie Solaire Photovoltaïque……………..….…...14
c- Domaines d’utilisation ………………………………….……….…….....15
d- Le potentiel Solaire au Maroc ……………………………………………16
e- Les avantages et les inconvénients de l’énergie Photovoltaïque………....17
A –Avantages ………………………………………………….................17
B- Inconvénients……………………………………………………….....17
f- Les cellules Photovoltaïques……………..……………………………....18
A-Définition ……………………….………………………………….….18
B-Principe de fonctionnement d’une cellule Photovoltaïque….…………18
C-Les différents types des cellules Photovoltaïques à base de silicium.....20
D-Tableau comparatif des différents types de cellules Photovoltaïques…21
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a-Fonctionnement……………………………………………………………............26
b- Comparaison des couts ………………………………………………….…..….26
c- Calcul de la consommation actuelle ……………………………….......27
d- Facture énergétique …………………………..…………………….…..28
e-Les factures d’électricité de l’hôpital de l’année 2015……………….…28
Conclusion ……………………………………………………………………….….34
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Figure 16 : LED…………………………………………………………………………41
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Introduction Générale
Depuis quelques années, la quote-part d’énergie obtenue à partir de sources
renouvelables a fortement augmenté et elle contribue à la sécurité d’approvisionnement
et bénéficie au climat. Par ailleurs, les énergies vertes sont de plus en plus considérées
comme une formidable opportunité de réorientation de l’activité économique vers des
secteurs d’avenir et durables.
Les énergies renouvelables sont des énergies primaires inépuisables à très long terme,
car issues directement de phénomènes naturels, réguliers ou constants, liés à l’énergie du
soleil, de la terre, de vent. Le bilan carbone des énergies renouvelables est par
conséquent très faible et elles sont, contrairement aux énergies fossiles, un atout pour la
transition énergétique et la lutte contre le changement climatique.
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Celle qui est utilisé sous forme de chaleur est l'ENERGIE SOLAIRE THERMIQUE, il
s'agit de bien profiter la radiation du soleil pour la production d’eau chaude, pour la
consommation domestique ou industrielle, climatisation des piscines, chauffage des
maisons, hôtels, écoles, usines, etc.
Vu son importance et son intérêt nous nous sommes intéressés au sujet d’énergie Solaire
photovoltaïque et Optimisation des facteurs d’électricité. Nous avons eu l’opportunité,
de travailler sur un tel sujet comme projet de fin d’étude pendant deux mois au sein du
service technique du Centre Hospitalier Universitaire de Fès.
Notre projet porte sur l’énergie solaire photovoltaïque au sein du CHU en s’intéressant
à plusieurs notions principales comme l’énergie solaire, l’énergie photovoltaïque,
l’éclairage extérieur, lampadaire, et les modes de facturations adaptés pour le CHU.
Selon le cahier des charges suivant :
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2. Fiche technique :
Superficie :
1ére Tranche : 8 ha
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• Oncologie
• Médecine Nucléaire.
• Administration.
• Unité de vie.
• Annexe morgue et régies.
Les missions
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Répartition du personnel :
Architecte :
3. L’organigramme du CHU :
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4. Plan de masse :
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1-Energie Solaire
a-Définition :
L'énergie solaire est la fraction de l'énergie du rayonnement solaire qui apporte
l'énergie thermique et la lumière parvenant sur la surface de la Terre, après filtrage par
l'atmosphère terrestre.
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a-Définition :
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les bâtiments
les transports.
l'électrification rurale
les satellites
c- Domaines d’utilisation :
Les systèmes photovoltaïques peuvent être utilisés aussi bien raccordés au réseau
qu’en mode hors réseau ou peuvent alimenter des communes entières par le biais de
systèmes autonomes.
Mini-réseaux :
Dans le cas de ces mini-réseaux, un réseau séparé est alimenté par généralement
plusieurs installations photovoltaïques qui approvisionnent ainsi plusieurs maisons
voire des communes entières en électricité. On utilise ici principalement des
systèmes hybrides, autrement dit la combinaison d’installations photovoltaïques et
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Les énergies renouvelables font partie des objectifs du millénaire que s’est fixé le
Maroc: en 2030, le Maroc prévoit que la part de la puissance électrique installée en
énergie renouvelable (éolien, solaire, hydraulique) s'établira à 42% du parc de
production électrique total. L’Office National de l’électricité au Maroc a donc lancé un
vaste projet faisant appel à l’énergie éolienne et au solaire, le but étant d’augmenter la
production d’électricité pour le Maroc, mais aussi de vendre à l’Europe cette électricité
verte. Le Plan Solaire Marocain, axe majeur de ce projet prévoit la construction d’une
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une haute fiabilité (elle ne comporte pas de pièces mobiles), qui la rend
particulièrement appropriée aux régions isolées. C'est la raison de son utilisation
sur les engins spatiaux.
Leurs coûts de fonctionnement sont très faibles vu les entretiens réduits et ils ne
nécessitent ni combustible, ni transport, ni personnel hautement spécialisé.
B. Inconvénients
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Le rendement réel de conversion d'un module est faible (la limite théorique pour
une cellule au silicium cristallin est de 28%).
f- Cellule photovoltaïque :
A. Définition :
Les cellules photovoltaïques (photon : grain de lumière et volt : unité de
tension) sont des composants électroniques à semi-conducteurs
(généralement faites de silicium sous ses différentes formes). Elles
convertissent directement l’énergie lumineuse en électricité courant continu
basse tension (effet photovoltaïque). Comme l’énergie lumineuse est le
soleil, on parle alors de cellules solaires.
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Les photons arrachent des électrons aux atomes de silicium des deux couches n et p.
Les électrons libérés se déplacent alors dans toutes les directions. Après avoir quitté la
couche p, les électrons empruntent ensuite un circuit pour retourner à la couche n. Ce
déplacement d’électrons n’est autre que de l’électricité
- Cellules polycristallines : ce sont des cellules élaborées à partir d’un bloc de silicium
cristallisé en forme de cristaux multiples, les cristaux sont orientés d’une manière
aléatoire.
- Cellules amorphes : Ces cellules sont composées d'un support en verre ou en matière
synthétique sur lequel est disposé une fine couche de silicium (l'organisation des atomes
n'est plus régulière comme dans un cristal).
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Durée de vie importante (30 ans) importante (30 ans) importante (20 ans)
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Le tableau comparatif (figure 10) révèle que le monocristallin a un très bon rendement,
mais aussi le plus chère, le poly cristallin a un bon rendement et moins chère que le
monocristallin, et enfin l’amorphe a un rendement faible en plein soleil mais son
fonctionnement n’est pas sensible aux faibles éclairements.
Des modules photovoltaïques ou panneaux solaires qui sont les seuls composants
présents dans toutes les installations
Des batteries si on veut pouvoir consommer de l'électricité la nuit ou pendant des
périodes de faible ensoleillement
Un onduleur s'il faut convertir le courant continu produit par les modules
photovoltaïques en courant alternatif
Un régulateur solaire pour améliorer la durée de vie et le rendement de
l'installation.
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h- Rendement Photovoltaïque :
Ƞ= 𝐸 é𝑙𝑒𝑐𝑡𝑟𝑖𝑞𝑢𝑒/𝐸 𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑒𝑢𝑠𝑒
Conclusion :
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Dans ce chapitre, nous avons vu les différentes formes de l’énergie Solaire et plus
particulièrement l’énergie Solaire Photovoltaïque .Dans le chapitre suivante, nous allons
nous concentrés sur les systèmes d’éclairages extérieur.
1-Eclairage extérieur :
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a- Fonctionnement :
Une électrode éjecte des électrons, qui excitent le mercure de l'ampoule. Celui-
ci se désexcite en générant des rayons ultra-violets, qui excitent en retour la couche
fluorescente à la surface de l'ampoule. Celle-ci émet la lumière blanche de la lampe.
Les lampes basses consommation reviennent 2,5 fois moins chères que les lampes
classiques en fonctionnement. Le retour sur investissement est bien réel ; il varie
toutefois selon la performance et la durée de vie plus ou moins longue du modèle
considéré.
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15 watts 70 watts
20 watts 90 watts
27 watts 120 Watts
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d- Facture énergétique :
Sachant que le prix du KWh est 1.5420 DH, on peut donc calculer le cout global :
1 KWh 1.5420
5896.8 KWh X
Alors :
Le prix estimé de la facture mensuelle de l’électricité pour l’éclairage extérieur est donc
: 9092.86 DH
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On remarque que la facturation des heures de pointe est plus chère par rapport aux
heures normales et aux heures creuses.
La puissance souscrite
La puissance souscrite : une caractéristique du contrat de fourniture
d'électricité. Il s'agit d'une indication de puissance maximale qui ne doit pas être
franchie.
Dans le CHU, la puissance souscrite est égale à : 1200KVA
La puissance appelée
La puissance appelée : C’est la puissance maximale demandée par le
client.
Remarque :
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La puissance appelée par l'hôpital ne doit pas dépasser la puissance souscrite, au cas de
dépassement de cette puissance l'hôpital paye une pénalité.
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500000
400000
300000
200000
100000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
200000
150000
100000
50000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
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1000000
800000
600000
400000
200000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Consommation en KWh
1000000
800000
600000
400000
200000
0
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
Montant DH
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On remarque que la moyenne des heures creuses est très élevée par rapport aux heures
de pointe et aux heures normales.
Lorsque nous étudions le système d’éclairage extérieur, on s’intéresse alors aux heures
de pointe et aux heures creuses.
5896.8
Pourcentage % = *100 = 0.06%
8440220
Cette consommation reste donc très faible et même négligeable par rapport à la
consommation globale.
Conclusion :
Dans ce chapitre nous avons étudié le système d’éclairage et nous avons calculé le
pourcentage d’éclairage extérieur ainsi que le pourcentage de sa consommation
par rapport à l’hôpital entier.
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a-Plaque photovoltaïque :
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-Inconvénients :
Rendement faible sous un faible éclairement.
-Aspect énergétique
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-Aspect économique
b-Dimensionnement :
1. le besoin
2. Le gisement d'énergie solaire du lieu concerné
3. le choix des modules photovoltaïques, leur implantation et la structure support
4. le choix des composants électriques assurant la régulation et la protection du
système
5. la mise en œuvre : câblage, maintenance
c-Régulateur :
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les régulateurs solaires MPPT (Maximum Power Point Tracking ou recherche du point
de puissance maximum) permettent de tirer de meilleures performances des panneaux
solaires.
d-Batterie :
Il existe 4 types de batteries :
e-Lampadaire photovoltaïque :
Un lampadaire solaire est un système complètement autonome qui permet de produire, stocker et
utiliser de l'énergie, et tout ça sur un même lieu. le principe de fonctionnement d'un lampadaire
photovoltaïque implique un générateur d'énergie, une ou des batteries d'accumulateur permettant
l'usage de l'énergie produite en temps différé et un régulateur de charge permettant de protéger
les batteries et de piloter l'ensemble de l'installation.
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Mécanisme
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f-Etude pratique :
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Dimensionnement Batterie
Dimensionnement Chargeur
Capacité 20 (A)
Le coût
On remarque que le Coût est très cher pour installer les panneaux solaires dans tout
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l’hôpital mais une fois fixés, l’hôpital ne payera que les frais de maintenance et zéro
dirham pour la facture énergétique pour l’éclairage extérieur.
a- led
LED est une abréviation anglaise de Light Emitting Diode (ou Diode Electro
luminescente, DEL) qui désigne un composant électronique.
A la source de la technologie LED, ce composant présente la particularité d’émettre de
la lumière lorsqu’il est alimenté par un courant électrique.
Intégrées à la famille des composants optoélectroniques.
les LED ou DEL sélectionnées par Éclairage Commerce développent environ 100
lumens par watt
Cette caractéristique en fait une source lumineuse les
plus performantes, économiques et durables.
Figure 16 : LED
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c- avantages :
d-Inconvénients :
Ce type d’éclairage est particulièrement adapté pour assurer l’éclairage des sites isolés,
Une simple batterie permet, en effet, d’assurer une grande autonomie d'éclairage sans
avoir besoin d’être rechargée. Ce type d'installation, peu gourmande en énergie, peut
être alimenté avec des panneaux solaires photovoltaïques de faible puissance.
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f-Etude Comparative
Une led a une puissance 12 Wh et les lampes basse consommation a une puissance 36
Wh
donc :
la Consommation des lampes économiques est 5896.8 KWh/mois qu’on a calculé dans
le chapitre 2
pour les leds :
on a :
182 lampadaires et 3 lampes
La consommation est : 182*3 = 546 lampes
Et 546*12 =6552 Wh
Pendant 10H : 6552*10 =65520 Wh/j
Pour un mois 65520*30 =196560 Wh/mois = 196.56 KWh/mois
La consommation des leds est fiable devant la consommation des lampes économiques
On déduit que l’utilisation des leds est très efficace pour réduction le facture
d’électricité et mieux si on a les fixes avec les panneaux solaires.
Conclusion
Dans ce chapitre, nous avons étudié quelques Méthodes pour l’optimisation les factures
d’électricités à savoir les lampadaires solaires et les led.
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Conclusion Générale
Dans un premier temps, nous avons donné un aperçu général sur l’énergie solaire et
ses caractéristiques, l’énergie photovoltaïque ainsi que les différents types de systèmes
photovoltaïques existants. Les avantages et les inconvénients du photovoltaïque et le
potentiel solaire au Maroc. La définition et le principe de fonctionnement de la cellule
photovoltaïque, son rendement, les différents types de cellules disponibles.
Nous avons vu, dans un deuxième temps, le système d’éclairage extérieur, le type
de lampe utilisé, leur avantage et leur inconvénient, et le fonctionnement de cette
dernière. Enfin, nous avons mené une étude sur les factures d’électricités de l’année
2015 afin de montrer la part de l’éclairage extérieur.
Finalement, nous avons proposé des solutions pour optimiser la consommation qui
sont :
Ce stage que j’ai effectué à CHU de FES, m’a permis d’acquérir beaucoup de
compétences et de connaissances concernant les panneaux photovoltaïques. En outre, il
m’a aussi permis de me rendre compte de la place que prend l’éclairage de l’extérieur
par rapport à l’éclairage de tout l’hôpital et finalement de proposer quelques solutions
pour optimiser cette consommation.
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Bibliographie
Webographie
http://Ecomomie.fog.be
http://www.one.ma
http://www.radeef.ma
http://innergex.com
http://yinglisolar.com
http://renewable-made-in-Germany.com
http://www.redura.fr
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