Mahomede ZONGO DUT TERMINE

UNIVERSITE NORBERT ZONGO BURKINA FASO
Unité- Progrès- Justice
INSTITUT UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE

=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
SECTION : Techniques Industrielles
=-=-=-=-=-=-=-=-=-=
DEPARTEMENT : Génie électrique
RAPPORT DE STAGE DE DUT
SPECIALITE : Réseau Electrique – Energie Solaire
Stage effectué du 01 Août 2022 au 30 Septembre 2022 à la Centrale Thermique de la
SONABEL de Kossodo
THEME :
ETUDE ET DIMENSIONNEMENT D’UNE PLATEFORME
PHOTOVOLTAÏQUE POUR L’ALIMENTATION DES BATTERIES
48V DE LA CENTRALE THERMIQUE DE LA SONABEL DE
KOSSODO
Rédiger par :
ZONGO R. Mahomède
Sous la direction de : ET de la Codirection de :
Mr. Inoussa GASSAMBE Mr. Amadou SORE
Grade : ETP Grade : Master II
Spécialité : Génie Mécanique Spécialité : Energie Renouvelable
Composition du jury :
Président :
Membre 1 :
Membre 2 :
Date de Soutenance : …/…/2023
N° d’ordre : D66
Année académique 2021-2022

Etude et dimensionnement d’une plateforme photovoltaïque pour l’alimentation des batteries 48v
de la centrale thermique de la SONABEL de Kossodo
DÉDICACE
A MA FAMILLE
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 I

REMERCIEMENTS
Je remercie tout d’abord DIEU, de m’avoir permis d’accomplir ce travail durant la

période de stage en bonne santé et dans des bonnes conditions.
Au terme de ce travail, J’adresses mes remerciements à :
 Monsieur Daniel SERME directeur général de la SONABEL

 Monsieur Felix Sawadogo le chef de la centrale thermique de la SONABEL de kossodo
 Monsieur Amadou SORE, notre maitre de stage pour sa disponibilité, son encadrement et
son soutien durant toute la période de notre stage
 Monsieur GASSAMBE, notre directeur de rapport, enseignant à l’institut universitaire de
technologie de l’université Norbert Zongo (IUT de UNZ) pour son encadrement et son
soutien
 Tout le personnel de la centrale thermique de la SONABEL de kossodo pour leur chaleureux
accueil et leurs conseils ;
 Toute la direction de l’IUT/UNZ et au corps enseignant pour leurs dévouements et leurs
engagements à vouloir faire de l’IUT un institut de référence.
Enfin, mes profonds remerciements et ma reconnaissance envers mon père, mes frères pour
leur soutien moral et financier et à mes amis pour qui j‘exprime mon attachement et ma
reconnaissance qui ont contribué d’une manière ou d’une autre à l’élaboration de ce document.
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 II

SOMMAIRE
INTRODUCTION GENERERALE ........................................................................................................ 1

PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DES STRUCTURES ET GENERALITES SUR LE
SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE ......................................................................................................... 2
CHAPITRE I : PRESENTATION DES STRUCTURES DE FORMATION ET D’ACCUEIL ............ 3
CHAPITRE II : ETUDES SUR LES GENERALITES DU SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE ......... 12
DEUXIEME PARTIE : DIMENSIONNEMENT ET BILAN DE STAGE .......................................... 29
CHAPITRE I : DIMENSIONNEMENT DE LA PLATEFORME PHOTOVOLTAÏQUE POUR
L’ALIMENTATION DES BATTERIES 48V DE LA CENTRALE THERMIQUE DE KOSSODO. 30
CHAPITRE II : BILAN DE STAGE, CRITIQUES ET SUGGESTIONS ........................................... 44
CONCLUSION GENERALE ............................................................................................................... 48
BIBLIOGRAPHIE ................................................................................................................................ VII
WEBOGRAPHIE ................................................................................................................................. VIII
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 III

LISTES DES FIGURES
Figure 1: Organigramme de la centrale de kossodo .............................................................................. 10

Figure 2: Réponse spectrale d’une cellule solaire (PV). ....................................................................... 12
Figure 3 : composants du rayonnement solaire .................................................................................... 13
Figure 4: photopile ............................................................................................................................... 14
Figure 5: image du dopage P-N ............................................................................................................. 16
Figure 6: Image d'une cellule photovoltaïque au silicium ..................................................................... 16
Figure 7: branchement de deux batteries en série.................................................................................. 19
Figure 8: branchement en parallèle ....................................................................................................... 19
Figure 9: Régulateur de charge.............................................................................................................. 20
Figure 10: types de module photovoltaïque .......................................................................................... 23
Figure 11: branchement des panneaux en série ..................................................................................... 25
Figure 12: branchement en parallèle des panneaux ............................................................................... 26
Figure 13: schéma de fonctionnement d’un système PV ...................................................................... 26
Figure 14: structure d’un système autonome......................................................................................... 27
Figure 15 : structure d’un système PV raccordé au réseau.................................................................... 28
Figure 16: les batteries 1,2V existante dans l’installation ..................................................................... 31
Figure 17: Schéma du câblage actuel .................................................................................................... 32
Figure 18: Exemple de schéma synoptique du système solaire............................................................. 34
Figure 19: Schéma du système calculé .................................................................................................. 40
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 IV

LISTES DES TABLEAU
Tableau 1: Les filières de l'IUT [Source : Plateforme de UNZ] .............................................................. 5

Tableau 2: les différents types de régulateur ......................................................................................... 21
Tableau 3: différents types de câbles utilisés dans les systèmes PV. .................................................... 22
Tableau 4: les différents types de panneaux solaires............................................................................. 24
Tableau 5: caractéristiques des batteries existantes............................................................................... 31
Tableau 6: caractéristiques du module utilisé ....................................................................................... 37
Tableau 7 : bilan estimatif pour la réalisation de la plateforme PV ..................................................... 41
Tableau 8: Les travaux effectués durant nos deux mois stage .............................................................. 46
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 V

LISTES DES SIGLES ET ABREVIATIONS
AC : alternatif curent
AOF : Afrique occidentale française
CSAF : Chef de Service Administratif et Financier
DC : Directe curent
DUT : Diplôme Universitaire de Technologie
EPIC : Etablissement publics à caractères industriels et commerciaux
GMAO : Gestion des Maintenance Assisté par Ordinateur
IUT : Institut Universitaire et Technologie
KWh : kilowattheure
LMD : Licence Master Doctorat
MPPT : Maximal Power Point Tracking
PV : Photovoltaïque
SAFELEC : Société Africaine d’électricité
SONABEL : Société National d’Electricité du Burkina
UNZ : Université Norbert Zongo
VOLTELEC : Volta d’électricité
Wc : Watt crête
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 VI

INTRODUCTION GENERERALE
La production d’énergie est un défi de grande importance pour les années à venir. En
effet, l’énergie est un facteur essentiel au développement économique dans tous les pays du
monde. Son importance relative s’accroît avec les progrès techniques, l’industrialisation et le
besoin de confort moderne. On distingue plusieurs sources d'énergies telles que l'énergie
hydroélectrique, l’énergie thermique, l’énergie géothermique, l’énergie biomasse, l’énergie
éolienne et l'énergie photovoltaïque. Parmi toutes ces différentes sources, la production de
l’énergie est assurée par des générateurs, ainsi que la distribution vers les abonnés en passant
par des disjoncteurs de commande. Des batteries accumulateurs sont essentielles dans cette
transition. Elles permettent de commander l’enclenchement et le déclenchement des
disjoncteurs. Elles permettent également d’alimenter les relais de télécommunication à distance
(avec le dispatching). Pour maintenir la fiabilité du système de commande, ces batteries doivent
être alimentées en permanence dont l’utilisation de certaines sources d’énergies (énergies
renouvelables).
On entend par énergie renouvelable, des énergies qui se renouvellent assez rapidement
pour être considérées comme inépuisables à l'échelle des temps humains. Parmi toutes ces
énergies, l’accent sera mis sur l’importance de l’énergie solaire ; sa disponibilité. Au Burkina
Faso, on note un fort ensoleillement environ 5kwh/J/m². Grace a ce fort ensoleillement, la
centrale thermique de kossodo œuvre à la mise en place d’un système photovoltaïques pour
assurer l’alimentation des batteries en tout temps et en tout lieu. Ainsi, notre étude se portera
sur le dimensionnement d’une plateforme photovoltaïque pour l’alimentation des
batteries 48V de la centrale thermique de la SONABEL de kossodo.
Dans la suite, nous allons structurer notre travail en quatre chapitres. Premièrement la
présentation des structures de formation et d’accueil ; deuxièmement donner les généralités sur
le système photovoltaïque (PV), troisièmement, nous allons faire une étude sur le thème et
quatrièmement faire un bilan de stage.
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 1

PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DES STRUCTURES

ET GENERALITES SUR LE SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE

CHAPITRE I : PRESENTATION DES STRUCTURES DE FORMATION ET

D’ACCUEIL
INTRODUCTION
Ce premier chapitre porte sur la présentation de l’Université Norbert ZONGO
particulièrement l’institut universitaire de technologie (structure de formation) et la
présentation de la structure d’accueil. Les structures de formation et d’accueil sont
respectivement l’IUT/UNZ et la SONABEL. Dans un premier temps, nous tenterons de donner
la présentation de l’IUT (Historique ; Organigramme administrative et les différentes filières).
Dans un second temps, nous essayerons également de donner la présentation de la structure
d’accueil (Historique de la SONABEL ; Vision et Organigramme de la SONABEL ;
Présentation de la centrale thermique de Kossodo).
I. PRESENTATION DE LA STRUCTURE DE FORMATION : IUT/ UNZ

1. Historique
L’Institut Universitaire de Technologie de l’Université Norbert ZONGO (IUT/UNZ) est
un établissement supérieur d’enseignement professionnel qui répond aux besoins du marché de
l’emploi. Il a été créé par le décret n°2005253/PM/MERSSRS/SG/UNZ en Décembre 2005
sous le nom de l’Institut Universitaire de technologie de l’Université de Koudougou (IUT/UK)
et a ouvert ses portes en octobre 2006.L’établissement qui a pour devise Excellence-
Professionnalisme Compétence est logé dans le bâtiment pédagogique R+2 (Bâtiment A). A
son ouverture, il s’est donné pour objectif de renforcer la formation théorique et professionnelle
aux étudiants du Burkina Faso.
La section industrielle a vu le jour en 2011. L’admission à l’IUT se fait par test ou sur
examen de dossiers chaque année des candidats titulaires d’un baccalauréat de l’année en cours.
A sa création, l’Institut Universitaire de Technologie formait les étudiants pour une durée de
deux ans sanctionnés par l’obtention du Diplôme Universitaire de Technologie (DUT). A la
rentrée 2011-2012, l’Institut est rentré dans le système LMD (Licence Master Doctorat) faisant
évoluer la durée de la formation dans toutes les filières à trois (03) ans, sanctionnée par la
Licence professionnel. Ces diplômes sont obtenus par : le DUT après un stage pratique de deux
(02) mois et pour la licence professionnelle après un stage pratique d'une durée de trois mois
en entreprise à l’issue duquel un rapport de stage est produit. Ce stage permet aux étudiants de

mettre en pratique leurs connaissances théoriques pré-acquises et de se familiariser au monde

de l’entreprise.
2. Organigramme administrative
L’institut universitaire et technologique (IUT) est organisé comme suit :
2.1 La Direction
Elle est assurée par un directeur qui est assisté d’une secrétaire de Direction. Elle est chargée
de :
 Organiser et coordonner les différents services et organes de l’IUT et contrôler leur

fonctionnement ;
 Mettre en œuvre les décisions des instances et conseils de l’IUT ;
 Exécuter les décisions du conseil scientifique, du conseil de formation et de la vie
universitaire et des décisions et la présidence de l’Université
Les services rattachés à la direction sont : le service administratif et le service financier
 Le Service Administratif : Il est placé sous la responsabilité d’un secrétaire

principal.
 Le Service Financier : Placé sous la responsabilité du Chef de Service
Administratif et Financier (CSAF).
2.2 La direction adjointe

Elle est assurée par un Directeur Adjoint assisté d’une secrétaire de Direction. Celle-ci est
chargée de :
 L’organisation pédagogique des enseignements ;

 La programmation et du suivi des cours, des travaux dirigés et pratiques, des
conférences, des stages et examens ;
 Du bilan des travaux de recherche au sein de l’Institut ;
 vérifier la régularité des inscriptions pédagogiques des étudiants et du suivi du
cursus universitaire.
Les services rattachés à la direction adjointe sont :
 les sections et départements ;

 le service de la scolarité ;

 le service des stages ;

 la bibliothèque ;
 le service informatique .
2.3 Les déférentes filières
Dans le cadre du système LMD, l’IUT/UNZ prépare les étudiants à des Licences
Professionnelles suivantes en cours du jour.
DOMAINE PARCOURS FILIERES
Génie Electrique option :
TECCHNIQUE INDUSTRIELLE -Réseau Electrique/ Energie Solaire
-Maintenance Industrielle
Génie Civil option Bâtiments et Travaux

Publics
Management des entreprises touristique/

TECHNIQUE TERTIAIRE Gestion des entreprises hôtelières (MET/GEH)
Analyste-Comptable/analyste-Financier
Assistant Administratifs
Marketing et Gestion Commerciale
Tableau 1: Les filières de l'IUT [Source : Plateforme de UNZ]

II. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL : SONABEL
La Société Nationale d’Electricité du Burkina (SONABEL) est une société d’Etat comptant
plusieurs directions reparties sur toute l’étendue du territoire et a pour rôle d’assurer la
production, le transport et la distribution de l’énergie électrique.

1- Historique de la SONABEL
La SONABEL a connu de nombreuses transformations tant au niveau de sa structure
financière (capital) que de sa dénomination avant de devenir en 1976 un des Etablissements
publics à Caractère Industriel et Commercial (EPIC). Elle fut appelée successivement Energie
de l'Afrique Occidentale Française (ENERGIE AOF), ensuite Société Africaine d'Electricité
(SAFELEC), puis Société Voltaïque d'Electricité (VOLTELEC) :
 1954 : l’Energie AOF, société privée française, débute l’activité de production et de

distribution de l’énergie électrique à Ouagadougou et à Bobo-Dioulasso respectivement
en février et octobre ;
 1956 : extension de l’activité de distribution d’eau dans les deux villes ;
 1960 : reprise de l’ensemble des activités par la Société d’Economie Mixte
Multinationale
SAFELEC- au capital de Cent cinquante (150) millions de Francs CFA ;
 1968 : la société anonyme de droit voltaïque dénommée << Société Voltaïque

d’Electricité >>
(VOLTELEC) dotée d’un capital social d’un (1) million de francs CFA assure la relève au plan
national
 1970 : abandon de la distribution d’eau par la VOLTELEC au profit de la Société

Nationale des Eaux (SNE), actuelle ONEA ;
 1976 : la VOLTELEC prend la forme d’établissement public à caractère industriel et
commercial (EPIC) (décret n°76/344/PRES/MTP/URB), avec un capital de 1 387 628
FCFA ;
 1984 : suite au changement de nom du pays, la VOLTELEC devient Société Nationale
d’Electricité du Burkina en abrégé SONABEL ;
 1995 :la SONABEL devient Société d’Etat (décret n°95/160/PRES/MICM/TPHU du
14 Avril 1995 ;
 1997 : les statuts de la SONABEL comme Société d’Etat sont approuvés (décret
n°97599/PRES/PM/MEM/MCIA du 31 Décembre 1997) ;
 1998 : ouverture du sous-secteur de l’électricité au privé ;
 2001 : autorisation de privatisation de la SONABEL et l’Interconnexion BOBO
(Burkina Faso) – FEREKESSE (Cote d’Ivoire) ;

 2004 : à 50 ans, la SONABEL compte cinquante-cinq (55) centres électrifiés.
2- Vision de la SONABEL
La SONABEL assure la production, le transport et la distribution de l’énergie électrique
au BURKINA FASO. La SONABEL couvre tout le territoire national et œuvre à assurer une
bonne qualité de son énergie fournie veillant ainsi sur un équilibre entre la demande de la
clientèle et son électricité produite. Pour ce faire, un dispatching surveille l’évolution de la
demande en électricité et joue une sorte de régulation entre la clientèle et les centrales de
production tant hydroélectriques (Bagré, Kompienga, Tourni et Niofila) que thermiques
(KOSSODO, OUAGA I, OUAGA II, Komsilga, BOBO II).
 Objectifs
La SONABEL s'est fixée un certain nombre d'objectifs qui sont :
 Améliorer l'accès à l'électricité aux populations en réduisant les coûts de branchements

;
 Augmenter la capacité de production afin de disposer d'une puissance suffisante ;
 Augmenter la productivité des entreprises afin de les rendre plus Compétitives ;
 Augmenter le taux de couverture électrique pour faire face à une croissance moyenne
de 9 % par an pour ce qui concerne la demande ;
 Délivrer des services de qualité à ses clients.
 Missions
La mission de la SONABEL est de produire et mettre à la disposition des consommateurs de

l’électricité en quantité suffisante et à un coût accessible. Les missions de la SONABEL
peuvent être comme suit :
 La desserte de la population, des villes et des campagnes en électricité en quantité

suffisante, de bonne qualité et à un prix raisonnable ;
 L’appui au développement industriel et économique du pays ;
 La rentabilité des capitaux mis à la disposition et/ou créés par elle-même.
Dans le souci de réaliser ses missions la SONABEL s’est assignée un certain nombre d’activités
dont l’accomplissement dans les meilleures conditions nécessite une bonne organisation au sein
de la société elle-même. La distribution de l’énergie électrique, le dépannage, la gestion de la

clientèle, le recouvrement des créances ainsi que le branchement sont les services essentiels
qu’offre la SONABEL à son aimable clientèle.
3- Présentation de la centrale thermique de la SONABEL de Kossodo

La centrale thermique de Kossodo est située dans la zone industrielle du quartier
Kossodo au nord de la ville de Ouagadougou. Elle est constituée de huit (08) groupes
électrogènes dont deux (02) hors d’usage depuis le début de l’année 2019. Ces groupes
électrogènes sont constitués de moteurs Diesel et d’alternateurs accouplés mécaniquement pour
la conversion de l’énergie mécanique en énergie électrique. Elle contribue énormément à
satisfaire en énergie électrique le Réseau National Interconnecté (RNI). La centrale thermique
de Kossodo a répondu à un impératif de satisfaire la demande en énergie électrique de la
clientèle du Réseau National Interconnecté. En effet, en 1999, face à la croissance et à
l’importante demande énergétique, la SONABEL a introduit une requête financière pour la
construction de cette centrale. Les étapes de la construction de la centrale sont les suivantes :
❖ 1ére étape : Construction en 2000 de la première tranche (G1) d’une puissance de 3,8 MW
et mise en service le 15 Mars 2000.
❖ 2éme étape : Construction de la deuxième tranche composée de deux (02) groupes (G2 et
G3) de 6,25MW chacun et mise en service le 17 Juillet 2000.
❖ 3éme étape : Construction d’une tranche d’un groupe (G4) de 6,25MW et mise en service le
20 Mai 2003.
❖ 4éme étape : Construction d’une tranche d’un groupe (G5) de 6,25MW et mise en service le
24 Novembre 2004.
❖ 5éme étape : Construction d’une tranche de deux (02) groupes (G6 et G7) de 7 MW chacun
et mise en service le 14 Février 2006.
❖ 6éme étape : Construction d’une tranche d’un groupe (G8) d’une puissance de 18,9MW et
sa mise en service en Novembre 2006. La centrale compte actuellement huit (08) groupes
électrogènes. Elle totalise une puissance installée de 62,7MW. Avec ces huit groupes, la
centrale thermique de Kossodo produit environ 73,86 % des besoins énergétiques du CRCO.

a) Organisation
La centrale thermique de Kossodo est dirigée par un chef de service et Six (06) chefs de
divisions qui sont :
- la division Laboratoire ;
- la division maintenance électrique ;
- la division maintenance mécanique1 ;
- la division mecanique2 ;
- la division Exploitation ;
- La division GMAO
 La division laboratoire
Cette division a pour rôle :
- l’analyse des huiles de lubrification des moteurs ;
- l’analyse des combustibles avant le dépotage ;
- le traitement et l’analyse des eaux de refroidissement des groupes ;
- l’élaboration des rapports d’analyse.
 La Division maintenance électrique
Cette division a pour rôle d’assurer :
- la maintenance préventive et curative de la partie électrique de toute la centrale (partie

électrique, groupes électrogènes de secours, installations électriques de la centrale, entretien
des moteurs de pompage des fluides) ;
- la modification d’un circuit électrique et /ou la conception d’un nouveau circuit électrique.
 La division maintenance mécanique
Elle est constituée de mécaniciens, de soudeurs et de magasiniers.
Cette division a pour rôle :
- la maintenance préventive et curative des équipements mécaniques de la centrale ;

- la gestion des différents stocks des pièces de rechanges mécaniques.
- la soudure des pièces métalliques.
 La division exploitation
Cette division s’occupe de l’exploitation quotidienne des équipements :
- démarre et arrête les groupes de production ;
- élaborations des consignes d’exploitation ;
- planifier les équipes de roulement ;
- mise en service des auxiliaires et faire les rapports de production.
 La division GMAO
Cette division a pour rôle de :
- Coordonner la maintenance entre les différentes divisions ;

- Planifier les opérations de maintenance ;
- Demande d’intervention des fiches de dépannage
b) Organigramme
Figure 1: Organigramme de la centrale de kossodo

CONCLUSION
Dans ce chapitre nous avons eu à présenter les missions, l’organisation,
l’organigramme, les activités de l’IUT/UNZ, de la SONABEL et de la centrale thermique de
kossodo.
Dans la suite de notre travail, nous parlerons des généralités sur le système
photovoltaïque et les composants de la plateforme.

CHAPITRE II : ETUDES SUR LES GENERALITES DU SYSTEME

PHOTOVOLTAIQUE
INTRODUCTION
L’augmentation du coût des énergies classiques d’une part, et d’autres part la limitation
de leurs ressources font que l’énergie photovoltaïque devient de plus en plus une solution parmi
les options énergétiques prometteuses avec des avantages comme, l’absence de toute pollution
et la disponibilité en grandes quantités en tout point du globe terrestre. Actuellement, on assiste
à un gain d’intérêt pour les installations utilisant l’énergie solaire, surtout pour les applications
sur des sites isolés.
I- PRINCIPE DE CONVERSION PHOTOVOLTAÏQUE
La conversion photovoltaïque est l’une des modes les plus intéressants d’utilisation de
l’énergie solaire. Elle permet d’obtenir de l’électricité de façon directe et autonome à l’aide
d’un matériel fiable et de durée de vie relativement élevée, permettant une maintenance réduite.
Le but d’un système photovoltaïque (PV) est d’utiliser la conversion directe de l’énergie solaire
par effet photovoltaïque pour subvenir aux besoins en énergie électrique de l’utilisation.
1- Le rayonnement solaire
Le rayonnement solaire est une propagation d’onde de longueur entre 0,2 à 4.10-6m qui
crée une énergie par le processus de fusion de l’hydrogène contenu dans le soleil. Cette énergie
n’atteint pas la surface terrestre de manière constante, sa quantité varie au cours de la journée,
en fonction des saisons et dépend des nuages, de l’angle d’incidence et de la réflexion des
surfaces.
Figure 2: Réponse spectrale d’une cellule solaire (PV).

Le spectre solaire est constitué d’une multitude de longueurs d’onde qui ont des impacts
différents sur la terre. La lumière ultraviolette est un type d’intensité lumineuse avec une
longueur d’onde plus courte et une énergie plus élevée que la lumière visible.
Il existe plusieurs types de rayonnement :
• Le rayonnement direct est un rayonnement qui est reçu directement du soleil, sans diffusion
par l'atmosphère. Ces rayons sont parallèles entre eux et peuvent être mesurés par un pyromètre.
• Le rayonnement diffus est constitué d’une lumière diffusée par l'atmosphère (air, nébulosité,
aérosols). Sa diffusion engendre un phénomène qui répartit un faisceau parallèle en une
multitude de faisceaux partant dans toutes les directions.
• Le rayonnement réfléchi ou « l’albédo » du sol est le rayonnement qui est réfléchi par le sol
ou par des objets se trouvant à sa surface. Ce rayonnement réfléchi peut être important lorsque
le sol est particulièrement réfléchissant (eau, neige).
• Le rayonnement global est la somme de tous les rayonnements reçus, y compris le

rayonnement réfléchi par le sol et les objets qui se trouvent à sa surface. Il est mesuré par un
pyromètre ou un « Solari mètre » sans écran.
Figure 3 : composants du rayonnement solaire
Une faible fraction de l’énergie émise par le rayonnement solaire parvient sur la terre.
Cette fraction transporte cependant une énorme puissance, qui est inégalement repartie sur la

surface terrestre. Le rayonnement solaire annuel se calcul par la formule , comme l’indique sur
la figure 3 ci-dessus.
2- Effet photovoltaïque
L 'effet photovoltaïque est l’un des effets photoélectriques. Il permet la production
d'électricité à partir du rayonnement solaire et est mis en œuvre en particulier dans les cellules
photovoltaïques. Ce phénomène physique a été découvert par un physicien français Edmond
Becquerel, père de Henri (qui a découvert la radioactivité), et présenté à l'Académie des
sciences en 1839.
Le terme « photovoltaïque » souvent abrégé par le sigle « PV », a été formé à partir des
mots « photo » un mot grec signifiant lumière et « Volta » le nom du physicien italien
Alessandro Volta qui a inventé la pile électrochimique en 1800. L’effet photovoltaïque est la
conversion directe de l’énergie solaire en électricité. La photopile est l’élément essentiel dans
le système photovoltaïque.
Figure 4: photopile
La photopile, encore appelé cellule solaire ou photovoltaïque est fabriquée à l’aide de

matériaux semi-conducteurs comme les transistors ou les puces dans un ordinateur. On peut la
représenter comme une diode plate qui est sensible à la lumière. Comme l’illustre, la figure 4
ci-dessus.
3- Semi-conducteur
Un semi-conducteur est un matériau dont la concentration en électrons libres est très
faible par rapport aux métaux. Pour qu'un électron lié à son atome (bande de valence) devienne
libre dans un semi-conducteur et participe à la conduction du courant, il faut lui fournir une

énergie minimum pour qu'il puisse atteindre les niveaux énergétiques supérieurs (bande de
conduction).
La conductivité électrique des semi-conducteurs peut être contrôlée par dopage, en

introduisant une petite quantité d'impuretés dans le matériau afin de produire un excès
d'électrons ou un déficit. Des semi-conducteurs dopés différemment peuvent être mis en contact
afin de créer des jonctions(P-N).
4- Jonction P-N
Une jonction p-n désigne une zone du cristal où le dopage varie brusquement, passant
d'un dopage p à un dopage n. Lorsque la région dopée p est mise en contact avec la région n,
les électrons et les trous diffusent spontanément de part et d'autre de la jonction, créant ainsi
une zone de déplétion ou zone de charge d'espace (ZCE), où la concentration en porteurs libres
est quasiment nulle.
IL existe deux types de dopage :
 Dopage type-N
Le dopage de type N consiste à augmenter la densité en électrons dans le semi-

conducteur. Pour ce faire, on inclut un certain nombre d'atomes riches en électrons dans le semi-
conducteur. Quatre (04)d’entre eux assurent les liaisons avec les atomes voisins de silicium et
le cinquième resté disponible va être excité vers la bande de conduction très facilement par
l’agitation thermique. D’où le nombre d’électron libre qui va fortement augmenter : dans ce cas
le nombre de trou est très inférieur au nombre d’électron libre. On obtient ainsi un cristal dopé
N (négatif). L’impureté souvent utilisée est le Phosphore.
 Dopage type-P
Le dopage de type P consiste à augmenter la densité en trous dans le semi-conducteur.

Pour le faire, on inclut un certain nombre d'atomes pauvres en électrons dans le semi-conducteur
afin de créer un excès de trous. Dans l'exemple du silicium, on inclura un atome trivalent
(colonne III du tableau périodique), généralement un atome de bore. Cet atome n'ayant que trois
(03) électrons de valence, il ne peut créer que trois liaisons covalentes avec ses quatre(04)
voisins créant ainsi un trou dans la structure, trou qui pourra être rempli par un électron donné
par un atome de silicium voisin, déplaçant ainsi le trou, on obtient donc un cristal dopé P
(positif). L’impureté utilisée souvent est le Bore.

Figure 5: image du dopage P-N
5- Cellule photovoltaïque
Une cellule photovoltaïque ou cellule solaire est un composant électronique qui, exposé
à la lumière produit du courant continu à partir du rayonnement solaire qui peut être utilisé pour
alimenter un appareil ou recharger une batterie. Quand un photon heurte la cellule, il transmet
son énergie aux électrons des semi-conducteurs. Si l’énergie absorbée est suffisante pour
permettre le passage de la bande interdite, ces électrons quittent leur bande de valence et entrent
dans la bande dite de conduction. Cette émission d’électrons et des trous correspondants (on
parle de paires électron-trou) due à l’action de la lumière est appelée effet photoélectrique
interne (car les électrons ne sont pas éjectés en dehors de l’atome.
Figure 6: Image d'une cellule photovoltaïque au silicium
Les cellules photovoltaïques produisent du courant continu à partir du rayonnement solaire qui
peut être utilisé pour alimenter un appareil ou recharger une batterie.

II- LES COMPOSANTS DE LA PLATEFORME

PHOTOVOLTAÏQUE
1- Batteries de stockage
Dans un système photovoltaïque, la ressource solaire ne pouvant être disponible à tout
moment, il est indispensable de stocker de manière journalière ou saisonnière de l’énergie
électrique produite par les panneaux solaires. On utilise pour cela des batteries d’accumulateurs.
La batterie d'accumulateurs permet de stocker l'énergie électrique sous forme chimique

et de la restituer sous forme de courant continu ultérieurement. Les batteries les plus courantes
sont de type plomb-acide a plaque plane pour les installations de faible puissance. Il existe aussi
des accumulateurs de type nickel-cadmium qui sont chères et qui posent des problèmes de
régulation de tension. A long terme, on pourra voir apparaitre d’autre système de stockage.
Ils existent trois types de batteries d’accumulateurs :
 Les batteries au cadmium-nickel (Cd-Ni)
Les batteries nickel-cadmium se déchargent à (100%), elles sont plus chères, sont
utilisées dans les applications ou la fiabilité est vitale. Leur prix est par contre beaucoup plus
élevé que pour les batteries au plomb.
 Les batteries en lithium
- Batterie lithium possède de nombreux avantages comparativement aux batteries à plombs
- La batterie est plus compacte
- Poids très faible, réduit à moitié par rapport à une batterie à plomb.
- Recharge très rapide (possible en 1 Heure max)
- Pas de dégagements gazeux, résistantes aux chocs.
- Auto décharge faible 10 % par an max. (contrairement à une batterie normale acide plomb qui
se décharge très vite si on ne l'utilise pas un certain temps).
- La capacité de la batterie ne dépend pas du courant de décharge (puissance consommée)
. Elle reste à 100 % de sa capacité initiale.
- Durée de vie 10 fois plus longue qu'une batterie plomb (3000 cycles)
- Résiste aux températures extrêmes

 Les batteries au plomb (pb) :
La batterie au plomb acide (pb) est la forme de stockage de l’énergie électrique la plus
courante, en raison de son coût qui est relativement faible et d’une large disponibilité, elle ne
doit jamais être déchargée à plus de 50-80% selon leur type. Elle est constituée de :
- D’une électrode négative qui est constituée de plomb spongieux,
- D’une l’électrode positive qui est constituée d’oxyde de plomb,
- D’un électrolyte qui est une solution d’acide sulfurique,
- D’un séparateur en matière poreuse isolante ayant une grande résistivité électrique,
une grande résistance chimique à l’acide sulfurique et une bonne porosité aux ions.
Le séparateur a pour rôle d’éviter un court-circuit interne entre deux électrodes.
a) Les principales caractéristiques d’une batterie
 Capacité en ampère heure (Ah)
La capacité de stockage correspond à la quantité d’énergie qui peut être stockée dans une
batterie et restituée par celle-ci, les ampères-heures d’une batterie sont simplement le nombre
d’ampères qu’elle fournit multiplié par le nombre d’heures pendant lesquelles circule ce
courant. Elle s’exprime en ampère heure (Ah)
Il existe des facteurs qui peuvent faire varier la capacité d’une batterie tels que :
 Le rapport de charge/décharge
 Température
 Durée de vie
 La tension d’utilisation
C’est la tension à laquelle l’énergie stockée est restituée normalement à charge. Le

rendement d’une batterie est le rapport entre l’énergie électrique restituée par l’accumulateur et
l’énergie fournie( absorbée).

b) Les différents types de montages des batteries

 Montage en série
Dans un montage en série la tension des différentes batteries s’additionne mais

la capacité totale reste égale à celle des différentes batteries.
Figure 7: branchement de deux batteries en série
 Montage parallèle
Dans un montage en parallèle les capacités s’additionnent et la tension reste la même.
Figure 8: branchement en parallèle

 Montage mixte
Pour le montage série-parallèle les batteries doivent être identiques ou dans le cas contraire le
système prendra les caractéristiques du plus faible.
2- Le Régulateur de charge
Le Régulateur de charge solaire est un composant indispensable dans un système solaire
photovoltaïque autonome. Il est mis en place dans le système entre les panneaux solaires et le
parc des batteries.
a) Fonctions du régulateur
Il remplit deux fonctions essentielles :
 Il protège les batteries contre les surcharges : consiste à couper le courant

allant des panneaux solaires vers les batteries lorsqu’elles sont pleinement
chargées : donc un limiteur de tension.
 Il protège les batteries contre la décharge profonde : il déconnecte les
récepteurs quand le niveau des batteries est en dessous d’un seuil critique
d’état de décharge : il est donc un limiteur de décharge.
Figure 9: Régulateur de charge

b) Les différents types de régulateur solaire

Il existe quatre (04) types de régulateur de charge :
Noms Types Tension Intensité Autres calibres

nominal
Régulateur
ALLPOWERS 12/24V 20A 20A uniquement
20A
Régulateur
EPEVER 30A CLASSIQUE 12/24V 30A 10/20/30/45/60A
Régulateur
SOLAR type PWM 12/24/36/48 30A 30/50/60A
PWM
Régulateur
EPEVER type MPPT 12/24 30A 10/20/30/40/60/80A
MPPT
Tableau 2: les différents types de régulateur
3- Les câbles électriques

Un câble électrique est un ensemble de plusieurs fils conducteurs isolés les uns des
autres et enfermés dans une gaine qui les protègent électriquement et mécaniquement solidaire,
qui est utilisé pour transporter le courant électrique. Il est très important et exige un
dimensionnement cohérent afin d’éviter la circulation d’un courant fort dans les câbles.

Il existe plusieurs types de câbles :
Tableau 3: différents types de câbles utilisés dans les systèmes PV.
4- Appareil de protection
Dans un système photovoltaïque les batteries sont trop exposées aux risques de
surtensions et des incendies qui nécessitent d’être protégées. Cette protection est assurée par de
coffret AC+DC qui est intégrés par des éléments AC et DC. Il est composé de huit (08)entrées
DC dont quatre (04) bornes positives (+) et quatre (04) bornes négatives (-). Chaque couple des
bornes d’entrées DC représente un string. Deux strings sont protégés par un disjoncteur DC.
Un coffret est composé de plusieurs éléments :
 Disjoncteur
Il existe deux types de disjoncteur :
Un disjoncteur DC à l’entrée de l’onduleur et un disjoncteur AC qui assure la protection des

biens et des personnes contre les surcharges.
 Fusibles du batfuse
Le batfuse est une boite à fusibles pour batteries. Il permet la déconnexion des onduleurs
chargeurs Sunny Island côté DC.

5- Les panneaux solaires

Un panneau solaire photovoltaïque (ou module solaire photovoltaïque) est un
générateur électrique de courant continu constitué d'un ensemble de cellules
photovoltaïques reliées entre elles électriquement, qui sert de module de base pour les
installations photovoltaïques.
a- Les différents types de panneau solaires

Il existe plusieurs types de panneaux solaires dont deux types les plus utilisés
 Les panneaux solaires monocristallins
Il est composé d’un seul cristal de silicium. Le panneau solaire monocristallin a un

aspect plus sombre que le polycristallin. Il est performant mais généralement plus
coûteux.
 Les panneaux solaires polycristallins.
Polycristallin Polycristallin Ils sont constitués de plusieurs cristaux de silicium. Leur couleur
bleue les rend beaucoup plus visible, ils sont moins performants que les monocristallins. Leur
simplicité et leur prix moins chers les rendent abordables.
Polycristallin monocristallin
Figure 10: types de module photovoltaïque

b- Les caractéristiques d’un panneau solaire

Un panneau solaire est caractérisé par :
- Type de cellules,
- Température de fonctionnement
- Puissance nominale
- Tension maximale du système
- Tension à puissance maximale
- Courant à puissance maximale
- Courant de court-circuit
- Tension en circuit ouvert
Matériaux Rendement Longévité Caractéristiques Principales

Utilisations
Silicium 16 à 20 % La durée de vie est  Très performant
Monocristallin (24.7% en de :  Stabilité de
Laboratoire) 20 à 30 ans production d’énergie
 Méthode de
production coûteuse
Silicium 14 à 18% La durée de vie est  Adaptation à la
Polycristallin (19.8% en de : production à grande Modules
Laboratoire) 20 à 30 ans échelle pou toits,
 Stabilité de la façades…
production d’énergie
 Moins cher que le

monocristallin
Tableau 4: les différents types de panneaux solaires

c- L’interconnexion des panneaux solaires

Pour interconnecter, les panneaux solaires doivent être identiques (c’est-à-dire être de même
marque et avoir les mêmes caractéristiques).
Les différents types d’association :
 Association en série
Dans ce montage, la borne positive (+) de chaque panneau est reliée à la borne négative
(-) de l’autre. Cette association permet d’augmenter la tension du module photovoltaïque.
Figure 11: branchement des panneaux en série
 Association en parallèle
Dans ce montage les pôles positives de tous les modules sont reliés entre eux formant
un seul pôle positif et les pôles négatives sont également reliées entre eux. Ce montage n’est
possible que si tous les panneaux solaires ont la même tension.

Figure 12: branchement en parallèle des panneaux
III- LES DIFFERENTS SYSTEMES PHOTOVOLTAÏQUES
Le fonctionnement d’un système solaire photovoltaïque est simple. Les panneaux

photovoltaïques contiennent des semi-conducteurs (le silicium) qui convertissent le
rayonnement solaire en courant continu, qui peut alimenter directement des charges DC. Dans
le cas où on a des charges Alternatives, un onduleur sera ajouté pour transformer le courant
continu en courant alternatif. Le surplus de la production électrique sera stocké dans des
batteries.
Figure 13: schéma de fonctionnement d’un système PV

Il existe deux types d’installation PV : les systèmes non raccordés au réseau ou systèmes
isolés et les systèmes raccordés au réseau.
1- Les systèmes PV non raccordés au réseau électrique
Ce type de montage est adapté aux installations ne pouvant être raccordés au réseau.
Son rôle est d’alimenter un ou plusieurs consommateurs situés dans une zone isolée.
Figure 14: structure d’un système autonome
Les systèmes PV non raccordés au réseau sont conçus pour apporter avant tout un
service aux utilisateurs. C’est pour cela qu’il évoque l’ensemble des composants : production,
stockage, gestion, conversion, distribution et utilisation.
2- Système raccordé au réseau électrique
C’est un système de production d’énergie électrique interconnecté au réseau public

de distribution d’électricité. Il est composé de modules photovoltaïques reliés entre eux
(série ou parallèle) et un onduleur (convertisseur du courant continu en courant
alternatif) pour la production et la distribution de l’électricité.

Figure 15 : structure d’un système PV raccordé au réseau
CONCLUSION
Dans ce chapitre, nous avons eu à parler de l’énergie solaire tout en présentant d’une
part les voies d’exploitations de l’énergie solaire et d’autres part nous avons présenté la cellule
photovoltaïque ainsi que les différents éléments que constitue un système PV.
Dans le chapitre suivant, nous nous attacherons à dimensionner la plateforme photovoltaïque

afin de pouvoir alimenter les batteries.

DEUXIEME PARTIE : DIMENSIONNEMENT ET BILAN DE

STAGE

CHAPITRE I : DIMENSIONNEMENT DE LA PLATEFORME PHOTOVOLTAÏQUE

POUR L’ALIMENTATION DES BATTERIES 48V DE LA CENTRALE
THERMIQUE DE KOSSODO.
INTRODUCTION
Dans une installation photovoltaïque, comme toute autre installation le
dimensionnement est l’un des points les plus importants. Il permet d’identifier les différentes
caractéristiques des équipements à installer (notamment les panneaux, les batteries, le
régulateur et l’onduleur si nécessaire) afin de faciliter le fonctionnement des appareils. Cette
étape est fondamentale pour toute installation.
Dans ce chapitre, nous allons présenter les batteries existantes de la centrale et procédé
au dimensionnement de plateforme photovoltaïque.
I. PRESENTATIONS DES BATTERIES EXISTANTES

Les batteries sont des systèmes électrochimiques servant à stocker de l’énergie. Parmi
les différents types de batteries, les batteries d’accumulateur au plomb est la plus séduisante.
Dans le système actuel, nous avons quarante (40) batteries de 1,2V a plomb dans la centrale
thermique de kossodo placées en série formant ainsi une tension de 48V. Ces batteries sont
alimentées par un seul pont redresseur (pont de diodes).
Les batteries constituent alors dans ce cas la source continue pour l’alimentation des
disjoncteurs (commande l’enclenchement et le déclenchement du disjoncteur) et les relais de
télécommunication.

Figure 16: les batteries 1,2V existante dans l’installation
1- Caractéristiques des batteries existantes
Nombre Caractéristiques
Tension nominale 1,2 V

Capacité de stockage 125 Ah
Type Plomb-acide
Nombre 40 batteries
Capacité de stockage totale 125 Ah
Autonomie 1 Journée
Profondeur de décharge 75%
Rendement 85%
Tableau 5: caractéristiques des batteries existantes
 Surcharge
Elle est néfaste et apparait lorsqu’on continue de charger la batterie alors qu’elle est pleine.
Cela peut entrainer une élévation de température, des connexions endommagées.

 Décharge
C’est le moment où l’on demande de l’énergie à la batterie pendant qu’elle est déchargée. Une
batterie trop déchargée peut nuire à sa durée de vie, il est conseillé d’arrêter de l’utiliser lorsque
la tension à ses bornes est faible.
2- Câblage du système actuel

Dans le système actuel nous avons :
 Source de courant alternatif

 Une source de courant continu
 Des batteries
Figure 17: Schéma du câblage actuel
3- Evaluation de l’énergie actuelle

Cependant, avant d’entamer le dimensionnement des composants du système, nous ferons le
bilan énergétique du système en place.
 Le besoin journalier
C’est l’énergie qu’il faut pour alimenter les récepteurs.
Cette énergie est calculée par la formule suivante :
𝐵𝑗×𝑎𝑢𝑡𝑜𝑛𝑜𝑚𝑖𝑒
𝐶𝑏𝑎𝑡𝑡𝑒𝑟𝑖𝑒𝑠 = 𝑛𝑏𝑎𝑡×𝑈𝑠𝑦𝑠𝑡𝑒𝑚𝑒×𝑑𝑒𝑐ℎ𝑎𝑟𝑔𝑒 ;

Cbatt × ŋ × Usyst × Dm
𝐵𝑗 =
aut
Bj : besoin journalier en watt-heure par jour (Wh/J)
Cs : capacité des batteries en ampère-heure (Ah)
Un : tension de la batterie en volt (V)
Dm : profondeur de décharge de la batterie
ŋ : rendement des batteries
aut : autonomie des batteries
24h= 1 journée
Application numérique :
125 × 48 × 0.75 × 0.85

𝐵𝑗 = = 3825
1
Bj= 𝟑𝟖𝟐𝟓 Wh /jour
II. Dimensionnement
« Dimensionner », c’est fixer la « taille » et les caractéristiques optimales de chaque
élément d’un système dont on connait la configuration. Le dimensionnement peut amener
finalement à changer le système, par exemple s’il s’avère que des éléments « optimaux » sur le
plan technique sont très chers, ou indisponibles, etc...
Lorsqu’on souhaite s’équiper d’une installation solaire il est indispensable d’effectuer les étapes
suivantes une à une :
 Estimer l’irradiation journalière

 Estimer la puissance de crête du champ
 Calculer le nombre de modules à installer
 Choisir le régulateur
 Choisir la section des câbles

 Exemple de Schéma synoptique de la plateforme voltaïque
Figure 18: Exemple de schéma synoptique du système solaire
 Connaissances sur l’énergie solaire renouvelable

 L’orientation et inclinaison des modules
L’ensoleillement dépend de l’inclinaison du soleil et de la nébulosité du ciel. Dans notre cas, le

Burkina Faso étant sur la latitude 12° à 15° nord, cette inclinaison est égale à 15° nord – sud
pour capter le maximum de rayonnement tout au long de l’année pour éviter la stagnation d’eau
et de poussière sur les modules.
 Irradiation ou ensoleillement journalier
L’irradiation journalière mesure la quantité d’énergie par unité de surface du

rayonnement solaire incident sur une surface. Elle est exprimée en Wh/m²/j. Au Burkina
Faso, elle est estimée à 5kWh/m²/ j et la puissance du rayonnement solaire maximale
instantanée est de l’ordre de 1000W/m².

1- Dimensionnement des modules

 Détermination de la puissance de crête
La puissance crête Pc est la puissance théorique exprimée en Watt-crête que peut produire
un module PV, dans les conditions standard. La puissance crête du champ (Pc) photovoltaïque
nécessaire pour satisfaire cette demande énergétique journalière est calculée à l’aide de la
formule suivante :
- Calculons le courant du champ
Cbatt
𝐼𝑝 = aut×enso ;
𝐶𝑏𝑎𝑡𝑡 : capacitè des batteries en Ah
aut : autonomie
enso : ensoleillement en kwh/J/m²
125
𝐴𝑁 : 𝐼𝑝 = 1×5 = 25
Ip = 25A
 Déterminons la puissance du champ
𝑃𝑐 = 𝑈𝑝 × 𝐼𝑝
Pc : puissance crête du champ en Wc
Ip : courant du champ
AN : 𝑃𝑐 = 48 × 25
Pc= 1200 Wc
La tension du champ photovoltaïque du système (12V ; 24V ; 48V ou plus) dépend :
 Du type d’application
 De la puissance photovoltaïque du système
 De l’extension géographique du système
Etant donnè que les batteries du système sont sur 48V ; avec une puissance du champ PV Pc=
1200 Wc alors, nous utiliserons des modules de 250Wc/ 24V pour l’installation du système
photovoltaïque.

 Le nombre de modules PV à installer
A base des données ci- dessus, nous procèderons par calcul pour déterminer le nombre
total des modules.
- Déterminons le nombre de module en série

Usys
𝑁𝑚𝑠 = ,
Um
48
AN : 𝑁𝑚𝑠 = 24 = 2 ;
𝑵𝒎𝒔: 𝟐 𝒎𝒐𝒅𝒖𝒍𝒆𝒔 ;
 Nombre de module en parallèle
𝑃𝑐
𝑁𝑚𝑝 = 𝑃𝑚×𝑁𝑚𝑠 avec :
Nmp : nombre de module en parallèle
Pc : puissance crête du champ
Pm : puissance d’un module
1200
AN : Nmp = 250×2 = 2,4𝑚𝑜𝑑𝑢𝑙𝑒𝑠 soit
Nmp= 3modules
 Nombre de module total
Nmt = Nmp×Nms
Nmt= 3 × 2 = 6
Nmt= 6 modules
Nsp : nombre de module de série en parallèle
Ntm : nombre total des modules
Nms : nombre de module en série

2 séries de 3 modules en parallèle de 250Wc/24V
Puissance nominale (Wc) 250Wc
Courant max (A) 8.17A
Tension max (V) 30.64V
Tension du circuit ouvert Vco (V) 37.83V
Courant du court-circuit Icc (A) 8.69A
Tension maximale du circuit 1000V

Masse 20Kg
DIMENSIONS 1640mm×992mm×40mm
Technologie de cellule Poly cristallin

Marque de module Sharp
Garantie 12 mois
Tableau 6: caractéristiques du module utilisé
 Surface du champ
S= (L × l) ×Ntm
S= (1.64 ×0.992) ×6=09,76m²
S=10 m²
2- Dimensionnement du régulateur
Le régulateur sera dimensionné en fonction de la tension nominale, du courant d’entrée et

du courant de sortie :
 Tension nominale : elle doit être égale à la tension du système ; V=48V

 Courant d’entré : c’est le courant maximal que les modules sont susceptibles de fournir.
Ce courant doit être supporté par le régulateur sans problème
 Courant de sorti : c’est le total maximal que demande les récepteurs d’une installation
simultanément.
Par conséquent, on peut calculer son courant par la formule suivante :
𝐼𝑟𝑒𝑔 = 𝑁𝑚𝑝 × 𝐼𝑐𝑐 ;
Ireg : courant du régulateur

Icc : courant de court-circuit de chaque module
AN : 𝑰𝒓𝒆𝒈 = 𝟑 × 𝟖, 𝟔𝟗 = 𝟐𝟔, 𝟎𝟕𝑨
𝑰𝒓𝒆𝒈 = 𝟐𝟔, 𝟎𝟕 𝑨.
On aura un régulateur de : MMPT 100V/ 30A (voir annexe 2)
Référence : MMPT 100V/30A
3- Dimensionnement de la section des câbles

Pour acheminer l’énergie de la production à la consommation, il est nécessaire d’avoir
un moyen de canalisation que sont les câbles. Le câblage doit être capable de supporter les
intempéries, il doit être ensuite de section suffisante pour que les chutes de tension n’affectent
pas le fonctionnement du système.
𝐿×𝐼𝑐𝑐×𝑁𝑚𝑝
𝑆= , avec
40
S : la section du câble
L : la longueur du câble ;
Icc : le courant du court-circuit ;

 Du champ PV - Régulateur
20×8;69×2
𝑆= = 8.69𝑚𝑚² ;
40
S= 2×16mm²
 Du régulateur aux batteries
𝑆= ;
40
5×8,69×2
𝑆= = 2.17mm ;
40
S=2×4mm²
 Des batteries au coffret de protection
𝑆= .
40
5×8,69×2
AN : 𝑆 = = 2.17mm ;
40
La section des câbles entre les batteries et le coffret fait également
S= 2×4mm²
4- Appareils de protection
 Disjoncteur DC
Le calibre du disjoncteur doit être supérieur au courant nominal, avec In= 25A. Donc
on choisira un disjoncteur de 30A pour protéger le système.
 Fusibles du batfuse
Le batfuse est une boite à fusibles pour batterie. Pour assurer la protection des batteries en
fonction du courant, nous utiliserons des fusibles de 30A.

Figure 19: Schéma du système calculé
III. Bilan économique
Apres l’étude technique du projet de la plateforme photovoltaïque, nous verrons l’étude

financière qui consiste à avoir une idée sur les coûts des matériels ainsi que la main d’œuvre.
 Coût de la réalisation
En se référant aux documents, nous avons eu à estimer les prix des différents
composants de la plateforme photovoltaïque. Soit le bilan estimatif de la mise en place du projet
ci-dessous :

Désignation Caractéristiques Quantités Prix unitaires en Prix total en

FCFA FCFA
Modules solaires 250Wc 6 70000 420000
Régulateur MPPT100V/30A 1 20000 20000
Câbles électriques 2×16mm² 20m 2400/m 48000
2×4mm² 10m 1300/m 13000
Coffret de Disjoncteur DC 1 20000 20000
Protection + fusibles
batfuse
Supports des Aluminium 6 15000 90000
modules
Main d’œuvre 300000
TOTAL 911.000
Tableau 7 : bilan estimatif pour la réalisation de la plateforme PV
 Rentabilité et estimation du prix du kWh
Pour évaluer la rentabilité du projet, nous allons faire une étude sur la consommation d’énergie
du chargeur et le prix du kWh.
- Déterminons la puissance consommée par le chargeur
P= U*I
AN : P= 220*14
P=3080W
 Energie consommée par heure
𝐸 = 𝑃 × 𝑡, avec
P : la puissance nominale du chargeur en W
T : temps en h
𝐸 =3080× 1

E= 3080 Wh
 Energie consommée par Jour
𝐸 = 𝑃 × 𝑡,
AN : 𝐸 = 3080 × 24
E= 73920Wh /J
 Energie consommée par An
AN : 𝐸 = 73920 × 365
E= 26980,8kWh
Estimation du kWh en FCFA
 Le prix du kWh au Burkina est de 86 FCFA

 Le prix de l’énergie consommée en une Journée :6357,12 FCFA
 Le prix de l’énergie consommée en une année est :2320348,8 FCFA
Au regard de ses résultats nous pouvons donc estimer le temps de retour sur investissement à
92,97 Jours soit exactement en 3mois 3 Jours.
IV. Avantages et Inconvénients

1- Avantages
Le projet photovoltaïque est un système basé sur l’énergie renouvelable. En évaluant la
rentabilité de ce projet, on estime environ 15 ans la durée du fonctionnement de la plateforme.
Cela permettra :
 Conversion directe de l’énergie solaire gratuite et inépuisable en électricité

 D’assurer l’autonomie des batteries 24h/24h
 Préserver les ressources naturelles (silicium)
 Absence de bruit, de pollutions ;
 Maintenance réduite (pas de mouvements ; durée de vie des modules est de 20 ans)

2- Inconvénients
Bien que l’énergie photovoltaïque présente de nombreux avantages, elle est confrontée à
quelques difficultés. Parmi ces difficultés on peut retenir que :
 La fabrication des modules PV relève de la haute technologie, rendant ainsi le coût très
élevé de la réalisation
 Production intermittente, lié à la présence du soleil (absent la nuit)
 La saison pluvieuse : les panneaux produisent moins d’électricité
 Il y’a trop de zone ombragée
CONCLUSION
Dans ce chapitre, notre travail s’est porté d’abord, sur le dimensionnement des différents
composants du système. Ensuite on a évalué le coût de la réalisation et enfin donné les avantages
et les inconvénients liés à l’énergie solaire. Le chapitre suivant fera l’objet du bilan de stage.

CHAPITRE II : BILAN DE STAGE, CRITIQUES ET SUGGESTIONS
INTRODUCTION
Dans le cadre de préparation de notre Diplôme Universitaire de Technologie (DUT) en
Génie Electrique option Réseaux Electriques et Energies Solaire, nous avons eu l’opportunité
d’effectuer un stage de deux (02) mois du 01 Aout au 30 Septembre 2022 au sein de la centrale
thermique de kossodo. Ce stage avait pour objectif de faire la synthèse de mes connaissances
théoriques, d’étudier ma perception de l’entreprise et de son environnement, tout en me
préparant dans les meilleures conditions pour la vie professionnelle. A la suite de notre travail,
nous verrons en premier lieu le déroulement de stage, ensuite nous parlerons des travaux
effectués, et enfin des critiques et suggestions.
I- BILAN DE STAGE
1- Le déroulement du stage
Notre stage s’est déroulé dans des conditions favorables. La première des choses dès
notre arrivée à l’entreprise a été le planning du travail et la présentation des différents
personnels. Après quelques jours, nous avons fait la connaissance de notre maitre de stage qui
nous a également aidé au choix de notre thème.
La centrale thermique de kossodo est une entreprise où règne une bonne harmonie. Le
sens de la ponctualité, le respect et le dynamisme sont entre autres les quotidiens de la société.
L’esprit d’ouverture de l’ensemble des travailleurs nous a été une aide importante pour
l’accomplissement de notre mission au sein de l’entreprise pendant nos deux mois de stage. Les
stagiaires y trouvent une place importante pour sa formation car ils sont sollicités dans toutes
les activités de l’entreprise.

2- Les travaux effectués durant nos deux mois à

l’entreprise
Au cours de ces deux mois de formation pratique la centrale thermique la SONABEL
de kossodo, nous avons eu à effectuer plusieurs tâches instructives aux côtés des différents
chefs de chaque section telles que :
Date Section / Division Travaux effectués

- Conduite des groupes (G7 ;
Du 01/08/2022 au Division d’exploitation G4 ; G8 ; G2)
08/08/2022 - Contrôle des groupes à partir
de la salle de commande
- Relevée des valeurs de
chaque groupe en
fonctionnement (puissance,
température, intensité,
tension, pression)
Du 09/08/2022 au Section Commis / Dépotage et gestion des
11/08/2022 Magasins stocks
- Prélèvement des échantillons
du fuel
Du 16/08/2020 au Division laboratoire - Vérification la stabilité, de la
17/08/2022 teneur en eau et de la densité
- Test avec des produits
chimiques pour le dosage de
chaque solution
- Réparation du groupe G
Du 18/08/2022 au Division Mécanique - Montage du groupe G
24/08/2022

- Réparation de la ventilation
des aèros
- Choix du thème avec le
Division Electrique maitre de stage
Du 25/05/2022 au - Mise au point d’une
30/09/2022 protection des câbles du
dépotage
- Réparation du disjoncteur des
auxiliaires du groupe G7
Tableau 8: Les travaux effectués durant nos deux mois stage
II- Critiques et Suggestions

1- Critiques
Pendant notre stage dans la centrale thermique de la SONABEL de kossodo, nous avons
remarqué que leur planning de travail est bien organisé et respecté. En effet, chaque jour qu’il
y’a des sorties les chefs techniciens sélectionnent un certain nombre de stagiaires pour assister,
il faut noter également une bonne entente au sein des stagiaires.
Cependant, on dénombre quelques insuffisances au sein de l’entreprise comme :
 Ancienneté des appareils d’analyse dans le laboratoire ;

 Non informatisation du magasin ;
 Manque de bibliothèque numérique pour faciliter la recherche sur les thèmes de stage.
2- Suggestions
Aux regards de ces critiques, et pour un bon déroulement des activités de la centrale,
nous émettons les suggestions suivantes :
 Entretien environnemental de l’entreprise ;

 Equiper le laboratoire avec des appareils de nouvelle technologie ;
 L’informatisation du magasin.

Malgré les efforts fournis par la centrale thermique de la SONABEL de kossodo, des
actions restent à mener pour accroitre la production énergétique. La demande d’énergie
augmente, et les matériels de production demeure inchangés.
CONCLUSION
Dans ce chapitre, on a eu à faire le bilan durant le stage, les difficultés rencontrées et

également faire des suggestions. Nous espérons que ces remarques, sans faire le procès de la
centrale serviront à accroitre la production d’énergie au BURKINA.

CONCLUSION GENERALE
En somme, le travail présenté dans ce rapport concerne une application de l’énergie
renouvelable, celle de l’Energie solaire photovoltaïque. En effet, cette étude sur le thème : <<
ETUDE ET DIMENSIONNEMENT D’UNE PLATEFORME PHOTOVOLTAIQUE POUR
L’ALIMENTATION DES BATTERIES 48V DE LA CENTRALE THERMIQUE DE LA
SONABEL DE KOSSODO >>, nous a apportés des connaissances tant sur le plan théorique
que professionnel. Ce thème a été développé selon un plan structuré de quatre (04) chapitres.
Premièrement la présentation des structures de formation et d’accueil ; deuxièmement on a
donné les généralités sur le système photovoltaïque (PV), troisièmement, on a dimensionné les
composants de la plateforme et quatrièmement on a fait le bilan de stage.
Les généralités sur les différentes composantes nous a permis de savoir que l’énergie solaire
n’est pas exploitée uniquement dans la production de l’électricité, mais aussi exploitée sous
forme de chaleur. Elle nous a éclairés sur le fonctionnement d’une cellule PV, sur le choix des
modules. Ainsi nous avons appris à dimensionner les composants d’une plateforme PV, sans
réaliser l’installation du système et nous avons eu des connaissances sur les réalités du terrain
pour faire face à un certain nombre de problèmes et leur méthode de résolution effectuant des
travaux pratiques dans la centrale thermique de la SONABEL de KOSSODO. Nous avons été
guidés par un personnel très compétant, dynamique et toujours à notre écoute.
Partant du plan financier de notre projet d’étude, nous pouvons dire qu’une bonne installation
PV nécessite un effort économique.

BIBLIOGRAPHIE
[1] KORGO Sayouba. (2020). << installation domestique photovoltaïque : cas d’une
installation hybride>>. Rapport de stage de DUT en Génie Electrique, IUT/Université Norbert
ZONGO.
[2] BELEM Abdoul Wahab. (2022). << Dimensionnement d’une installation électrique solaire
pour la prise en charge de l’éclairage d’un bâtiment RDC extensible à R+ à Ouagadougou.
[3] TOE Idrissa. (2022). << Dimensionnement et installation d’un système de pompage
photovoltaïque à Dédougou>>
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 VII

WEBOGRAPHIE
[1] https//photovoltaiques-energie.
[2] https//www.lepanneausolaire.net consulté le 25 Août
[3] https//sunslice-solar.com/blog/stay-charged/calcul de panneau solaire et des batterie-guide

complet
[4] https//fr.wikipedia.org.batterie au plomb consulté le 20 Septembre à 14H22mn
[5] https//fr.solar.net consulté le 20 Septembre à 21H46mn
[6] https//solaire-offgrid.com consulté le 21 Septembre à 21H08mn
[7] https//www.regulateur. axiseo.com consulté le 14 Novembre à 23H14min
[8] https//www.lepanneausolaire.net consulté le 19 Novembre 2022 à 14H26min
[9] le panneau solaire.net consulté le 19 Novembre 2022
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 VIII

TABLE DES MATIERES
DÉDICACE ................................................................................................................................. I
REMERCIEMENTS ................................................................................................................. II
SOMMAIRE ............................................................................................................................ III
LISTES DES FIGURES........................................................................................................... IV
LISTES DES TABLEAU.......................................................................................................... V
LISTES DES SIGLES ET ABREVIATIONS ......................................................................... VI
INTRODUCTION GENERERALE .......................................................................................... 1
PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DES STRUCTURES ET GENERALITES SUR
LE SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE ...................................................................................... 2
CHAPITRE I : PRESENTATION DES STRUCTURES DE FORMATION ET D’ACCUEIL
.................................................................................................................................................... 3
INTRODUCTION .................................................................................................................. 3
I. PRESENTATION DE LA STRUCTURE DE FORMATION : IUT/ UNZ ................... 3
1. Historique .................................................................................................................... 3
2. Organigramme administrative ..................................................................................... 4
2.1 La Direction.......................................................................................................... 4
2.2 La direction adjointe ............................................................................................. 4
2.3 Les déférentes filières ........................................................................................... 5
II. PRESENTATION DE LA STRUCTURE D’ACCUEIL : SONABEL .......................... 5
1- Historique de la SONABEL ........................................................................................ 6
2- Vision de la SONABEL .............................................................................................. 7
3- Présentation de la centrale thermique de la SONABEL de Kossodo .......................... 8
a) Organisation ............................................................................................................. 9
b) Organigramme ....................................................................................................... 10
CONCLUSION .................................................................................................................... 11
CHAPITRE II : ETUDES SUR LES GENERALITES DU SYSTEME PHOTOVOLTAIQUE
.................................................................................................................................................. 12
INTRODUCTION ................................................................................................................ 12
I- PRINCIPE DE CONVERSION PHOTOVOLTAÏQUE ............................................... 12
1- Le rayonnement solaire ............................................................................................. 12
2- Effet photovoltaïque .................................................................................................. 14
3- Semi-conducteur ........................................................................................................ 14
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 IX

4- Jonction P-N .............................................................................................................. 15

5- Cellule photovoltaïque ............................................................................................... 16
II- LES COMPOSANTS DE LA PLATEFORME PHOTOVOLTAÏQUE ................... 17
1- Batteries de stockage ................................................................................................. 17
a) Les principales caractéristiques d’une batterie ...................................................... 18
b) Les différents types de montages des batteries ...................................................... 19
2- Le Régulateur de charge ............................................................................................ 20
a) Fonctions du régulateur .......................................................................................... 20
b) Les différents types de régulateur solaire .............................................................. 21
3- Les câbles électriques ................................................................................................ 21
4- Appareil de protection ............................................................................................... 22
5- Les panneaux solaires ................................................................................................ 23
a- Les différents types de panneau solaires ................................................................ 23
b- Les caractéristiques d’un panneau solaire .............................................................. 24
c- L’interconnexion des panneaux solaires ................................................................ 25
III- LES DIFFERENTS SYSTEMES PHOTOVOLTAÏQUES ...................................... 26
1- Les systèmes PV non raccordés au réseau électrique ................................................ 27
2- Système raccordé au réseau électrique ...................................................................... 27
CONCLUSION .................................................................................................................... 28
DEUXIEME PARTIE : DIMENSIONNEMENT ET BILAN DE STAGE ............................ 29
CHAPITRE I : DIMENSIONNEMENT DE LA PLATEFORME PHOTOVOLTAÏQUE
POUR L’ALIMENTATION DES BATTERIES 48V DE LA CENTRALE THERMIQUE DE
KOSSODO. .............................................................................................................................. 30
INTRODUCTION ................................................................................................................ 30
I. PRESENTATIONS DES BATTERIES EXISTANTES............................................... 30
1- Caractéristiques des batteries existantes .................................................................... 31
2- Câblage du système actuel ......................................................................................... 32
3- Evaluation de l’énergie actuelle ................................................................................ 32
II. Dimensionnement.......................................................................................................... 33
1- Dimensionnement des modules ................................................................................. 35
2- Dimensionnement du régulateur ................................................................................ 37
3- Dimensionnement de la section des câbles................................................................ 38
4- Appareils de protection .............................................................................................. 39
III. Bilan économique ...................................................................................................... 40
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 X

IV. Avantages et Inconvénients ....................................................................................... 42

1- Avantages .................................................................................................................. 42
2- Inconvénients ............................................................................................................. 43
CONCLUSION .................................................................................................................... 43
CHAPITRE II : BILAN DE STAGE, CRITIQUES ET SUGGESTIONS .............................. 44
INTRODUCTION ................................................................................................................ 44
I- BILAN DE STAGE ...................................................................................................... 44
1- Le déroulement du stage ............................................................................................ 44
2- Les travaux effectués durant nos deux mois à l’entreprise ........................................ 45
II- Critiques et Suggestions ............................................................................................ 46
1- Critiques..................................................................................................................... 46
2- Suggestions ................................................................................................................ 46
CONCLUSION .................................................................................................................... 47
CONCLUSION GENERALE .................................................................................................. 48
BIBLIOGRAPHIE ..................................................................................................................VII
WEBOGRAPHIE .................................................................................................................. VIII
TABLE DES MATIERES .................................................................................................... IX
ANNEXES...........................................................................................................................XII
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 XI

ANNEXES
Annexe 1 : type de batterie 1,2V existante
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 XII

Annexe 2 : Caracteristiques technique du régulareur
ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 XIII

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UNIVERSITE NORBERT ZONGO BURKINA FASO

Unité- Progrès- Justice

INSTITUT UNIVERSITAIRE DE TECHNOLOGIE

Date de Soutenance : …/…/2023

Année académique 2021-2022

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 I

Je remercie tout d’abord DIEU, de m’avoir permis d’accomplir ce travail durant la

Au terme de ce travail, J’adresses mes remerciements à :

 Monsieur Daniel SERME directeur général de la SONABEL

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 II

INTRODUCTION GENERERALE ........................................................................................................ 1

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 III

LISTES DES FIGURES

Figure 1: Organigramme de la centrale de kossodo .............................................................................. 10

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 IV

LISTES DES TABLEAU

Tableau 1: Les filières de l'IUT [Source : Plateforme de UNZ] .............................................................. 5

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 V

LISTES DES SIGLES ET ABREVIATIONS

AOF : Afrique occidentale française

CSAF : Chef de Service Administratif et Financier

DUT : Diplôme Universitaire de Technologie

EPIC : Etablissement publics à caractères industriels et commerciaux

GMAO : Gestion des Maintenance Assisté par Ordinateur

IUT : Institut Universitaire et Technologie

LMD : Licence Master Doctorat

MPPT : Maximal Power Point Tracking

SAFELEC : Société Africaine d’électricité

SONABEL : Société National d’Electricité du Burkina

UNZ : Université Norbert Zongo

VOLTELEC : Volta d’électricité

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 VI

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 1

PREMIERE PARTIE : PRESENTATION DES STRUCTURES

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 2

CHAPITRE I : PRESENTATION DES STRUCTURES DE FORMATION ET

I. PRESENTATION DE LA STRUCTURE DE FORMATION : IUT/ UNZ

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 3

mettre en pratique leurs connaissances théoriques pré-acquises et de se familiariser au monde

 Organiser et coordonner les différents services et organes de l’IUT et contrôler leur

Les services rattachés à la direction sont : le service administratif et le service financier

 Le Service Administratif : Il est placé sous la responsabilité d’un secrétaire

2.2 La direction adjointe

 L’organisation pédagogique des enseignements ;

Les services rattachés à la direction adjointe sont :

 les sections et départements ;

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 4

 le service des stages ;

2.3 Les déférentes filières

Génie Civil option Bâtiments et Travaux

Management des entreprises touristique/

Marketing et Gestion Commerciale

Tableau 1: Les filières de l'IUT [Source : Plateforme de UNZ]

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 5

 1954 : l’Energie AOF, société privée française, débute l’activité de production et de

SAFELEC- au capital de Cent cinquante (150) millions de Francs CFA ;

 1968 : la société anonyme de droit voltaïque dénommée << Société Voltaïque

 1970 : abandon de la distribution d’eau par la VOLTELEC au profit de la Société

ZONGO R. Mahomède IUT/UNZ Licence II Année Académique 2021-20222 6